一种波高试验系统的制作方法

本发明属于近海研究技术领域，尤其是一种波高试验系统。

背景技术：

在港口和近海工程试验中，通过造波模拟实际场景，便于在试验室环境中建立相关的物理模型，在试验过程中，需要使用波高传感器检测波浪高度。目前常见的波高传感器包括电容式和电阻式，波高传感器通过有线的方式与上位机进行通信。

技术实现要素：

本发明提出一种波高试验系统，采用的技术方案如下：

一种波高试验系统，包括数据采集单元和数据处理单元，数据采集单元通过无线方式与数据处理单元通信，数据采集单元包括波高传感器、单片机和第一无线模块，单片机用于完成波高传感器采集信号的转换、单片机通过串口与第一无线模块相连，数据处理单元包括数据接收模块，数据接收模块设有第二无线模块。

进一步的，第一无线模块和第二无线模块为wifi模块，wifi模块中使用芯片的型号为usr-c322。

进一步的，所述数据处理单元还包括电源模块和串口模块，电源模块中使用芯片的型号为mp1482，串口模块中使用芯片的型号为max3232，电源模块用于给数据采集单元供电，max3232的数据收、发引脚通过连接件与usr-c322的数据收、发引脚相连。

进一步的，usr-c322的vbt_cc引脚连有电容，第一电解电容和两脚连接件，第一电解电容两端并联有第二电解电容。

进一步的，所述试验系统还包括水槽，水槽中设有50个数据采集单元。

进一步的，所述数据采集单元的外壳将波高传感器、单片机和第一无线模块封装在一起，第一无线模块的天线外露，位于外壳的顶端。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于；基于usr-c322设计了用于波高试验系统的串口无线模块，通过wifiap组网技术，可以实现50路数据采集单元通过sta模式入网，和ap端组成数据传输链路网，通过串口无线模块，借助无线网络传输数据，试验系统抗干扰能力、对环境适应能力强；数据传输稳定，乱码率低。

附图说明

图1是电源模块原理图；

图2是wifi模块原理图；

图3是串口模块原理图；

图4是波高传感器原理图。

具体实施方式

本实施例中提出一种波高试验系统，试验系统包括数据采集端和数据处理端，数据采集端包括波高传感器和串口无线模块，数据处理端包括串口无线模块和上位机。数据采集端与数据处理端之间通过wifi方式组网，组网时，数据采集端的串口无线模块作为sta(即一个无线站点，作为无线网络中的一个终端)，数据处理端的串口无线模块作为ap(即无线接入点，作为无线网络的中心节点)。

本实施例中，数据采集端放置在水槽内，本实施例中，水槽中设有50个数据采集端，数据采集端设置的位置根据试验研究的具体情况而定。

本实施例中，波高传感器为电容式传感器，波高传感器的外壳将电容敏感元件、单片机和串口无线模块封装在一起，串口无线模块的天线外露，位于外壳的顶端，如图2和图4所示，本实施例中，波高传感器的检测电路中主要包括定时器ne555和单片机89c2051，ne555的dis引脚和gnd引脚连接电容敏感元件cx，ne555的trig和out引脚分别与89c2051的p3.4、p3.3引脚相连，89c2051的p3.0、p3.1引脚分别与usr-c322的uart0-tx、uart0-rx引脚相连。本实施例中，利用ne555、89c2051将电容量转化为电容充电时长，并将充电时长转化为数字量，再利用usr-c322传输到数据处理端。电容量转化时89c2051向ne555发送一个触发信号，同时89c2051开始计数，此时电源vcc向cx充电，当到达指定的电位差时，ne555向89c2051发送一个触发信号，89c2051停止计数，89c2051计算出充电时长后，将充电时长转化为数字量，通过串口发送给usr-c322。其中通过ne555向电容充电的具体过程可参见ne555的数据手册，在此不再赘述。

本实施例中，数据处理端的串口无线模块通过rs232与上位机相连，如图1至图3所示，数据处理端的串口无线模块包括电源模块、串口模块和wifi模块，电源模块中使用芯片的型号为mp1482，串口模块中使用芯片的型号为max3232，wifi模块中使用芯片的型号为usr-c322，电源模块用于给数据采集单元供电，max3232的数据收、发引脚通过连接件与usr-c322的数据收、发引脚相连。usr-c322的vbt_cc引脚连有电容，第一电解电容和两脚连接件，第一电解电容两端并联有第二电解电容。电源模块通过两脚连接件与usr-c322相连。串口无线模块接收到数据后，数据经过max3232处理成与上位机匹配的信号类型后，通过rs232串口线将数据发送到上位机中。

本实施例中，数据采集端的波高传感器通过电池供电，数据处理端的串口无线模块通过ac220v/dc12v-2a电源供电。

本实施例中，上位机用于波高值，波周期等波浪特征参数的计算和显示，本实施例中波高值，波周期等波浪特征参数的计算方法为波高试验采用的一般方法，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明提出一种波高试验系统，包括数据采集单元和数据处理单元，数据采集单元和数据处理单元中设有基于USR‑C322设计的，用于波高试验系统的串口无线模块，利用串口无线模块，数据采集单元通过无线方式与数据处理单元通信，其中数据采集单元的外壳将波高传感器、单片机和串口无线模块封装在一起，串口无线模块的天线外露，位于外壳的顶端。本发明提出的波高试验系统通过WiFi组网，适用于水位大数据、多点位监测等试验场景，本发明提出的波高试验系统可以克服有线传输的弊端，减少试验现场施工难度，提高现场灵活性和机动性，便于快速组网，可以提高工作效率。

技术研发人员：耿宝磊;彭程;张华庆;陈汉宝;金瑞佳;于滨;李焱;马隽;高峰;陈松贵;张维
受保护的技术使用者：交通运输部天津水运工程科学研究所
技术研发日：2019.01.15
技术公布日：2019.04.09