一种可与海底热流测量单元实现数据通信的设备及通信方法
【专利说明】一种可与海底热流测量单元实现数据通信的设备及通信方法
技术领域
[0001]本发明涉及海洋探测技术领域，特别是涉及一种可与海底热流测量单元实现数据通信的设备，以及一种海底热流测量单元的通信方法。
【背景技术】
[0002]目前，在海洋探测技术领域，不少探测设备的参数设置和数据读取都直接依赖于台式电脑或者笔记本电脑。使得不少海洋探测设备在作业前后都需要在科考船的实验室内进行参数设置和数据读取，或者通过较长(比如数十米至上百米)的电缆读取海底热流测量单元的数据，大大降低操作的灵活性，尤其是较长的电缆穿过实验室并放置在作业甲板上时，经常会被作业人员踢到，容易导致电缆受损从而无法进行参数设置和数据读取，更为严重的是可能导致作业人员摔跤等安全事故，给海上现场作业带来了诸多不便。
[0003]而且，目前实际探测中对于测量单元数据的读取方式操作繁琐，速度慢，导致读取数据的时间过长，很难保证整个探测实验的效率。
[0004]因此，有必要提出一种新的海底热流测量单元数据读取方法和装置，以充分提高实验效率，减少实验安全隐患。
【发明内容】
[0005]本发明从海洋探测的特殊性、海上实际作业的安全性、高效性及便捷性考虑，提出一种应用于海底热流探测作业现场参数设置和数据读取的方法及其专用装置，可以直接在作业甲板上对探测设备进行作业前的参数设置和作业后的数据读取及存储，通过高效、便利的数据读取方式来降低数据传输所用的时间和人力成本，提高探测试验的整体效率。
[0006]本发明的上述目的通过以下技术方案实现:
[0007]首先，提供一种可与海底热流测量单元实现数据通信的设备，它包括布放支架和便携信号传输设备；所述的布放支架包括支撑单元和布放单元，布放单元包括至少一组测量单元插座，每组测量单元插座包括一对相互平行的长条形电极座，一条电极座上设置至少两个正极接头，另一条电极座上设置与正极接头等数量和位置一一对应的负极接头；所述的便携信号传输设备用于对海底热流测量单元进行作业前的参数设置和作业后的数据读取及存储，从便携信号传输设备引出两路线与测量单元插座的正、负两极接头连接。
[0008]所述的支撑单元可以是多种形式，可以仅由垂直支撑柱构成，也可以是框架结构；所述的布放单元也可以是多种形式，可以仅是框架结构，还可以是由平板上固定框架结构构成。
[0009]所述的支撑单元和布放单元之间既可以是可以相互分离的，也可以是固定连接在一起的；布放单元既可以水平置于支撑单元上方，也可以以任意角度置于支撑单元上方。
[0010]本发明一种优选的方案中，所述的每组测量单元插座优选在两侧边设置与所布放的测量单元平行的滑动杆，所述的长条形电极座可以整体沿滑动杆滑动，以调节同一组测量单元插座内正负极之间的距离。
[0011]进一步优选对方案中，为了实现长条形电极座可以整体沿滑动杆滑动，可以将滑动杆沿其长轴方向开设细长通孔，将长条形电极座两端开设螺孔，螺纹连接件穿越细长通孔与螺孔连接；或者，将长条形电极座两端套接在滑动杆上。
[0012]本发明另一种优选的方案中，所述的测量单元布放台优选设置至少两组测量单元插座，这样将不同组的测量单元插座设置或调节成不同的正负极间距，以实现同时与多种不同长度的测量单元通信。
[0013]本发明另一种优选的方案中，所述的正、负极接头均由两片电极片底部插入长条形电极座构成，且设置压缩弹簧以调节两电极片的间距。
[0014]所述的便携信号传输设备可以是现有技术中各种能与海底热流测量单元进行通信的电子设备，本发明优选的便携信号传输设备中包括以下功能模块:
[0015]参数设置模块，用于与海底热流测量单元进行通讯并设置测量单元的工作参数；
[0016]数据存储模块，用于读取并保存海底热流测量单元的测量数据和所述工作参数；
[0017]数据上传模块，用于将所述测量数据上传至实验室电脑；
[0018]按键输入模块，用于接收用户的输入信息；
[0019]时钟模块，用于提供时间；
[0020]显示模块，用于显示所述工作参数、测量数据、输入信息及时间；
[0021]主控核心，用于控制与协调所述参数设置模块、数据存储模块、数据上传模块、按键输入模块、时钟模块和显示模块的工作；
[0022]电源模块，用于为所述参数设置模块、数据存储模块、数据上传模块、按键输入模块、时钟模块、显示模块和主控核心供电。
[0023]所述主控核心采用单片机STM8L151K搭建，所述单片机STM8L151K包括两个串口，所述参数设置模块和数据存储模块集成在其中一个串口上并采用两线串口通讯方式与海底热流测量单元进行通讯，所述数据上传模块集成在另一个串口上并采用USB通讯方式上传所述测量数据。单片机STM8L151K及其外围电路，能够实现电源控制、按键输入、参数设置、数据读取与存储、显示、时钟设定与读取等多项任务，符合装置的功能要求；而两线串口通讯方式只需要两根导线，正好与海底热流测量单元外壳可引出的连接点数量匹配，非常适合用来与海底热流测量单元进行通讯；USB是当前电脑上最方便的接口，便于进行海底热流测量单元测量数据与电脑之间的传输；它们结合在一起，体积小、操作方便快捷，适合于作业环境。
[0024]本发明所述的应用于海底热流测量单元的通信装置，可独立于实验室电脑对海底热流测量单元进行参数设置与数据读取，便于直接在作业甲板上对海底热流测量单元进行作业前的参数设置，并在探测作业完成后，从海底热流测量单元读取测量数据再上传给实验室电脑，以便进行后续的数据处理。
[0025]基于本发明所述的海底热流测量单元通信装置，本发明进一步提出一种海底热流测量单元的通信方法，是将两个以上的海底热流测量单元安装于本发明所述的海底热流测量单元通信装置的测量单元插座上，正极安装测量单元头端，负极接测量单元金属外壳，然后启动便携信号传输设备，通过内置模块和连接线对海底热流测量单元进行设置、数据读取和存储。
[0026]目前，海底热流探测实验中对于测量单元的设置和读取通常是将测量单元成批回收后，首先要对测量单元进行放置维护，然后实验人员手持导电夹针对每个测量单元逐一进行人工连接读取，这样就消耗了大量的时间和人力成本，而且测量单元数量较多时，经常容易错误连接，使探测实验效率处于较低水平。本发明海底热流测量通信设备的提出可以大大降低上述过程中时间和人力的消耗，同时提高准确性。本发明的通信方法通过采用所述的专用设备，在回收测量单元后，将所有测量单元都安装布放于本发明的测量单元插座上，这样既可以进行维护，同时又能完成集中、快速地数据读取和参数设置。此外，本发明提供的便携信号传输设备便于直接在作业甲板上对海底热流测量单元进行作业前的参数设置和作业后的测量数据读取；集成度高，体积小，与海底热流测量单元、实验室电脑之间的通讯方式合理有效，操作便捷，避免了采用长电缆与实验室电脑传输中出现的问题，提高了读取海底热流测量单元测量数据的效率、稳定性和灵活性，适合于海洋探测中的甲板作业环境。总之，本发明的方法比原有方法节约了大量的时间，使整个探测实验效率显著提高。
【附图说明】
[0027]图1是实施例1的设备整体结构示意图；
[0028]图2是实施例1的设备中电极插座局部结构放大图；
[0029]图3是实施例1所述的便携信号传输设备的功能结构框图；
[0030]图4是实施例1所述的便携信号传输设备中电源模块的电路示意图；
[0031]图5是实施例1所述的便携信号传输设备中主控核心的电路示意图；
[0032]图6是实施例1所述的便携信号传输设备中时钟模块的电路示意图；
[0033]图7是实施例1所述的便携信号传输设备中显示模块的电路示意图；
[0034]图8是实施例1所述的便携信号传输设备中按键输入模块的电路示意图；
[0035]图9是实施例1所述的便携信号传输设备中数据存储模块的电路示意图；
[0036]图10是实施例1所述的便携信号传输设备中数据上传模块的电路示意图；
[0037]附图标记说明:1、支撑柱；2、电极座；21、正极接头；22、负极接头；23、压缩弹簧；3、滑动杆；31、细长通孔；4、螺纹连接件。
【具体实施方式】
[0038]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0039]实施例1.
[0040]一种可与海底热流测量单元实现数据通信的设备，它包括布放支架和便携信号传输设备；如图1所示，所述的布放支架包括支撑单元和布放单元，支撑单元仅由垂直支撑柱I构成，布放单元包括两组测量单元插座，每组测量单元插座包括一对平行的长条形电极座2，每个长条形电极座2底部与支撑单元的两个支撑柱I固定连接，使布放单元水平置于支撑单元上方。每组测量单元插座的一条电极座2上设置四个正极接头21，另一条电极座上设置与正极接头21等数量和位置一一对应的负极接头22 ;如图2所示，所述的正、负极接头均由两片电极片底部插入长条形电极座2构成，且设置压缩弹簧23以调节两电极片的间距。每组测量单元插座两侧边设置与测量单元平行的滑动杆3，滑动杆3沿其长轴方向开有细长通孔31，所述的长条形电极座2两端开有螺孔，螺纹连接件4穿越细长通孔31与螺孔连接，使长条形电极座2可以整体沿滑动杆3滑动并可对电极座位置加以固定，以调节同一组测量单元插座内正负极之间的距离。
[0041]所述的便携信号传输设备用于对海底热流测量单元进行作业前的参数设置和作业后的数据读取及存储，从便携信号传输设备引出两路线与测量单元插座的两极按照常规方法连接。如图3至图10所示，所述的便携信号传输设备中包括以下功能模块:
[0042]参数设置模块，用于与海底热流测量单元进行通讯并设置测量单元的工作参数；
[0043]数据存储模块，用于读取并保存海底热流测量单元的测量数据和所述工作参数；
[0044]数据上传模块，用于将所述测量数据上传至实验室电脑；
[0045]按键输入模块，用于接收用户的输入信息；
[0046]时钟模块，用于提供时间；
[0047]显示模块，用于显示所述工作参数、测量数据、输入信息及时间；