一种深海温度监测设备及通讯系统的制作方法

本发明涉及海洋水文检测，具体涉及一种深海温度监测设备及通讯系统。

背景技术：

1、海水温度是海洋水温状况的重要水文因子之一，常作为研究水团性质、描述水团运动的基本指标，研究和掌握海水温度的时空分布及变化规律，是海洋研究的重要内容，其对于海上捕捞、深海养殖等工作的进行都有着重要意义，同时对气象、航海和水声等学科也有着重要的作用。目前对海水浅层温度进行测量的仪器较多，然而其应用于深海温度测量时，存在深层海水流速加快、水压升高条件下测量结果准确度不理想的问题，同时数据测量离散，多为针对特定深度进行单点数据采集，不便于以实时监测的方式进行整理和研究。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：针对现有深海测量技术中所存在的，在深海水流、水压条件下测量结果准确度不理想的问题，以及离散点温度信息采集不利于监测式研究中数据整理的情况，提供一种深海温度监测设备及通讯系统，其设计应用于深海测量的数据采集及通讯设备，不仅提高了温度信号准确度，还能过一次性完成采集多个深度的信号采集及标记打包发送，在应用于以实时监测式研究时，实现了单个数据准确度的提高及整体数据处理效率的提升。

2、本深海温度监测设备及通讯系统包括浮体、连接在浮体底部的垂链、安装在垂链下端的锚体，以及远端上位机，所述浮体上设有主控机构，所述垂链上设有若干温度采集机构，所述锚体上设有定位机构，所述温温度采集机构和定位机构向主控机构持续发送不同深度的温度采集信号，该信号经处理后向所述所述远端上位机发送，其中，所述温度采集机构包括机壳、探头、电路板；所述机壳包括同心设置的内筒与外筒，所述外筒与内筒两端连接部形成梭形斜缘，并于该梭形斜缘上周向开设有若干过水栅槽，所述探头包括主探头和校正探头，所述主探头和校正探头设置在外筒与内筒之间的间隙中、并位于内筒中央部位两侧，所述电路板设置在内筒中，内筒上开有一对胶封过线孔，所述探头的信号线经一胶封过线孔连接所述电路板的输入端，电路板的供电线及通讯线经另一胶封过线孔连接所述主控机构。

3、具体到单个数据质量提高，采用数字量采集结果为主、模拟量采集结果进行数据修正的方式，所述电路板包括信号处理模块，用于接收主探头数字量信号的第一测量电路、用于接收校正探头4至20ma电流信号的第二测量电路、rfid标签模块及电源电路，所述第一测量电路和第二测量电路与主控模块的输入端连接，所述信号处理模块将信号处理为平均值后通过串口功能管脚组与通讯线连接并输出温度信号。

4、具体到数字量、模拟量采集后，输入处理模块前进行原始信号处理，所述信号处理模块采用stm32f105芯片，所述数字探头经第一测量电路中xh2.54的信号输入端子p1、el817光电耦合器的u1连接信号处理模块的pb管脚，所述模拟量探头经第二测量电路的输入连接主控模块的pa管脚。

5、为实现多个深度的信号同时采集，并保证采集深度上各采集点位置准确、稳定，本设备通过垂链拉直，令各温度探测机构垂直分布在待采集区域方式，所述定位机构包括锚爪和配重箱，所述配重箱内放置有配重块。

6、为实现测量深度的精准控制，即下锚时控制并反馈垂链放出长度，所浮体下端设有绞盘，所述垂链、温度采集机构及通讯线、供电线缠绕在所述绞盘上，所述绞盘上设有潜水电机，所述潜水电机的伺服驱动器和编码器分别与所述主控机构的输出、输入端相连接。

7、为实现下锚深度控制，数据集中采集、处理和发送，以及功能部件供电驱动，所述主控机构包括设置在壳体外部控制面板和光伏板，设置在壳体内部的用于控制所述潜水电机的控制处理器、用于接收并整合各所述信号处理模块所发来数据的信号处理器、用于与所述远端上位机双向通信的数传模块和电源组件。

8、具体到控制命令的现场操作输入和信号处理后结果的现场调试和观察，所述控制面板的键盘连接所述控制处理器的输入端，控制面板的液晶屏连接信号处理器的输出端。

9、进一步的，所述控制处理器的输出端连接所述潜水电机的伺服驱动器及编码器，所述信号处理器的输入端连接温度采集机构的通讯线，所述数传模块与信号处理器串行双向数据连接，所述电源组件温度采集机构的供电线。

10、进一步的，所述电源组件包括直流蓄电池、恒流变压稳压模块、充电模块，所述光伏板经充电模块连接所述直流蓄电池，直流蓄电池经恒流降压稳压模块分别向控制处理器、信号处理器输出dc5v,向各温度采集机构输出dc12v。

11、本发明一种深海温度监测设备及通讯系统的有益效果为，针对现有深海测量技术中所存在的，在深海水流、水压条件下测量结果准确度不理想的问题，以及离散点温度信息采集不利于监测式研究中数据整理的情况，

12、1、设计应用于深海测量的数据采集及通讯设备，不仅提高了温度信号准确度，还能过一次性完成采集多个深度的信号采集及标记打包发送；

13、2、在应用于以实时监测式研究时，实现了单个数据准确度的提高及整体数据处理效率的提升。

技术特征：

1.一种深海温度监测设备及通讯系统，其特征是：包括浮体(1)、连接在浮体(1)底部的垂链(2)、安装在垂链(2)下端的锚体(3)，以及远端上位机(4)，所述浮体(1)上设有主控机构(10)，所述垂链(2)上设有若干温度采集机构(20)，所述锚体(3)上设有定位机构(30)，所述温温度采集机构(20)和定位机构(30)向主控机构(10)持续发送不同深度的温度采集信号，该信号经处理后向所述所述远端上位机(4)发送，其中，所述温度采集机构(20)包括机壳(21)、探头(22)、电路板(23)；

2.根据权利要求1所述的深海温度监测设备及通讯系统，其特征是：所述电路板(23)包括信号处理模块(231)，用于接收主探头(221)数字量信号的第一测量电路(232)、用于接收校正探头(222)4至20ma电流信号的第二测量电路(233)、rfid标签模块(234)及电源电路(235)，所述第一测量电路(232)和第二测量电路(233)与主控模块(1)的输入端连接，所述信号处理模块(231)将信号处理为平均值后通过串口功能管脚组与通讯线连接并输出温度信号。

3.根据权利要求2所述的深海温度监测设备及通讯系统，其特征是：所述信号处理模块(231)采用stm32f105芯片，所述数字探头经第一测量电路(232)中xh2.54的信号输入端子p1、el817光电耦合器的u1连接信号处理模块(231)的pb管脚，所述模拟量探头经第二测量电路(233)的输入连接主控模块(4)的pa管脚。

4.根据权利要求3所述的深海温度监测设备及通讯系统，其特征是：所述定位机构(30)包括锚爪(31)和配重箱(32)，所述配重箱(32)内放置有配重块(321)。

5.根据权利要求4所述的深海温度监测设备及通讯系统，其特征是：所浮体(1)下端设有绞盘(101)，所述垂链(2)、温度采集机构(20)及通讯线、供电线缠绕在所述绞盘(101)上，所述绞盘(11)上设有潜水电机(102)，所述潜水电机(102)的伺服驱动器和编码器分别与所述主控机构(10)的输出、输入端相连接。

6.根据权利要求5所述的深海温度监测设备及通讯系统，其特征是：所述主控机构(10)包括设置在壳体外部控制面板(11)和光伏板(12)，设置在壳体内部的用于控制所述潜水电机(102)的控制处理器(13)、用于接收并整合各所述信号处理模块(231)所发来数据的信号处理器(14)、用于与所述远端上位机(4)双向通信的数传模块(15)和电源组件(16)。

7.根据权利要求6所述的深海温度监测设备及通讯系统，其特征是：所述控制面板(11)的键盘(111)连接所述控制处理器(13)的输入端，控制面板(11)的液晶屏(112)连接信号处理器(14)的输出端。

8.根据权利要求7所述的深海温度监测设备及通讯系统，其特征是：所述控制处理器(13)的输出端连接所述潜水电机(102)的伺服驱动器及编码器，所述信号处理器(14)的输入端连接温度采集机构(20)的通讯线，所述数传模块(15)与信号处理器(14)串行双向数据连接，所述电源组件(16)温度采集机构(20)的供电线。

9.根据权利要求8所述的深海温度监测设备及通讯系统，其特征是：所述电源组件(16)包括直流蓄电池(161)、恒流变压稳压模块(162)、充电模块(163)，所述光伏板(12)经充电模块(163)连接所述直流蓄电池(161)，直流蓄电池(161)经恒流降压稳压模块(162)分别向控制处理器(13)、信号处理器(14)输出dc5v,向各温度采集机构(20)输出dc12v。

技术总结
本发明涉及一种深海温度监测设备及通讯系统，其包括浮体及主控机构、垂链及温度采集机构、锚体及定位机构，温温度采集机构和定位机构向主控机构持续发送不同深度的温度采集信号，该信号经处理后向远端上位机发送，温度采集机构包括机壳、探头、电路板；机壳包括内筒与外筒，内、外筒之间形成开设过水栅槽的梭形斜缘，主探头和校正探头设置在内、外筒间隙中、并位于内筒中央部位两侧，电路板设置在内筒中，电路板输入、输出端分别连接探头和主控机构。本深海温度监测设备及通讯系统不仅提高了温度信号准确度，还能过一次性完成采集多个深度的信号采集及标记打包发送；同时实现了单个数据准确度的提高及整体数据处理效率的提升。

技术研发人员：张甲波,王刚,张春艳,江田田,陈作艺,冯鑫,王冰,张海峰
受保护的技术使用者：河北省地矿局第八地质大队（河北省海洋地质资源调查中心）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13