一种可无线传输数据的波浪传感器的制作方法

本实用新型涉及一种传感器, 特别是能将监测的海浪数据无线传输的一种波浪传感器，具体地说是一种可无线传输数据的波浪传感器。

背景技术：

海浪是海洋监测中最基本的一个要素，但也是最重要和最为复杂的一种。现有技术中，波浪传感器都是通过陀螺仪、加速度计和电子罗盘采集数据，再经姿态解算处理器和波浪特征处理器得到波浪的特征值。但是这些波浪传感器上通常都没有自带数据存储模块，也没有相应的无线传输数据的模块，因此容易造成数据的丢失。再则波浪传感器一般都工作在较偏远的海面，因此即使有个别的波浪传感器具有常规无线传输的能力，也会因常规无线传输距离有限，而难以满足远距离数据传输的要求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供性能稳定，灵敏度高，并能防止数据丢失，实时将波浪特征值上传到网络的一种可无线传输数据的波浪传感器。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种可无线传输数据的波浪传感器,包括用于测出波浪浮标在海面上空间状态变化的传感器采集模块以及将该传感器采集模块采集的原始数据进行解算处理得出波浪特征数据的数据处理模块，数据处理模块连接有用于将得出的波浪特征数据先行进行存储的数据存储模块，并且该数据处理模块还连接有通过TCP/IP协议与上位机建立双向网络通信实现波浪传感器远距离无线传输数据的GPRS无线通信模块，所述的GPRS无线通信模块连接有用于增强数据收发能力的天线。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的传感器采集模块由6轴加速度计陀螺仪和电子罗盘组成；原始数据包括加速度计陀螺仪测得的三个方向的角速度和加速度，以及电子罗盘测得的三轴的磁感应强度。

上述的数据处理模块为STM32芯片处理器，所述的传感器采集模块与数据处理模块通过IIC总线相连接。

上述的数据处理模块与GPRS无线通信模块通过串口线相连接。

上述的数据存储模块为可插拔式安装的SD卡。

波浪传感器还包括为波浪传感器内部所有用电单位提供电力所需的电源模块，以及将太阳能转换成电能为电源模块充电的太阳能光伏模块。

与现有技术相比，本实用新型的波浪传感器设置有数据存储模块和GPRS无线通信模块，数据存储模块能将数据处理模块解算处理得出的波浪特征数据进行存储保管，从而避免了传统波浪传感器数据容易丢失的缺陷，GPRS无线通信模块则能通过TCP/IP协议与上位机建立双向网络通信，从而实现了波浪传感器远距离的无线传输数据。

本实用新型的有益效果是：

1、数据处理模块采用STM32芯片处理器，相对于普通芯片来说，具有高性能低功耗性价比高的特点。

2、具有实时保存数据的功能，有效的解决了数据存储的问题。

3、波浪传感器的状态能够及时的了解，避免了传感器因小的损坏而报废的情况，延长了波浪传感器的使用寿命。

4、采集的数据能够根据需要实时观测，极大的方便了人们对于海洋波浪的研究和了解，可以有效的预防海浪灾害，减小对人和财产的损害，加大对于海浪的有效利用。

5、可直接在浮标、船舶等作为独立的模块使用，减少整个系统的负担。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理示意图；

图2是本实用新型的数据处理流程图；

图3是本实用新型与上位机远程通信的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。

图1至图3为本实用新型的原理结构示意图，如图所示，本实用新型的一种可无线传输数据的波浪传感器,由传感器采集模块、数据处理模块、数据存储模块、GPRS无线通信模块以及电源模块和太阳能光伏模块组成。传感器采集模块由6轴加速度计陀螺仪MPU6050和电子罗盘组成，传感器采集模块能够测出波浪浮标在海面上的空间状态或者说空间姿态的变化，并将采集的这种变化的原始数据反馈给数据处理模块，数据处理模块通过IIC总线与加速度计陀螺仪MPU6050和电子罗盘相连接。传感器采集模块采集的原始数据包括加速度计陀螺仪MPU6050测得的三个方向的角速度和加速度，以及电子罗盘测得的三轴的磁感应强度。

本实用新型的数据处理模块为STM32芯片处理器，STM32数据处理模块会对传感器采集模块采到的原始数据进行捷联惯导姿态解算，本解算利用卡尔曼滤波融合三轴的角速度和加速度，再利用四阶龙格库塔法解算四元数微分方程，求出四元数的值，从而得到的姿态角和加速度，进一步进行特征值的提取就可得出波浪的特征值，即得出波浪特征数据。波浪特征数据包含波浪的高度、周期和频率等数据。

本实用新型的最大贡献在于设置有数据存储模块和GPRS无线通信模块。数据存储模块为可插拔式安装的SD卡。数据存储模块用于将得出的波浪特征数据先行进行存储，从而能避免传统波浪传感器数据容易丢失的缺陷。

GPRS无线通信模块通过串口线与数据处理模块相连接，GPRS无线通信模块能通过TCP/IP协议与上位机建立双向网络通信，从而实现波浪传感器远距离的无线传输数据。上位机可以通过建立的双向网络通信对数据处理模块发出指令信号，然后由数据处理模块按程序执行。数据处理模块能按指令在一天中固定的时间，将保存在数据存储模块中的波浪特征数据提取后驱动GPRS无线通信模块将这些数据上传到网络，与具有公网IP的上位机直接通讯进行数据传输。上位机一方面通过GPRS无线通信模块与波浪传感器进行双向通信接收数据以及通过发送指令对波浪传感器参数进行远程设置，另一方面它也为用户提供了一个可视化的界面,让用户足不出户即可了解波浪浮标即本实用新型的波浪传感器相对实时的运行状况。

为了保证本实用新型的灵敏度，GPRS无线通信模块连接有用于提高数据收发能力的天线。

本实用新型电源模块用于为波浪传感器中所有的用电单位提供电力所需。由于波浪传感器工作在海洋中用于对海洋中的波浪进行监测，为了保证电源模块的供电量，提高波浪传感器的使用时间，本实用新型安装有用于为电源模块充电的太阳能光伏模块，太阳能光伏模块能将太阳能转换成电能储存在电源模块中供波浪传感器使用。

图2是本实用新型的数据处理部分的流程图，如图所示，MPU6050输出的角速度和加速度经卡尔曼滤波融合后，龙格库塔法更新四元数和姿态矩阵，从而获取波浪传感器实时的姿态信息，磁感应强度作为补偿，可避免姿态角漂移，而最终波浪的特征值就可以提取出来了。

图3是本实用新型与上位机远程通信的结构示意图。该方案只需一个GPRS无线通信模块，通过GPRS网络直接上传到网络上，可以通过上位机来接收和查看数据，需要设计出具有公网IP的上位机，传输遵循TCP/IP通信协议，数据按一定的格式就可进行传输。

本实用新型能够很好的存储数据，通过无线网络实时地将波浪特征值上传到网络，轻松地获取想要的数据，避免数据的丢失，减少不必要人力物力，弥补了现有技术的不足。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。