專利名稱：一種水下自容式測量儀及其測量控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量儀器領(lǐng)域，特別涉及一種水下自容式測量儀，本發(fā)明還涉 及該水下自容式測量儀的測量控制方法。
背景技術(shù)：
海洋湖泊的水下測量儀器大多采用電纜連接式，即通過電纜提供水中傳感 器的電能，同時(shí)把水中傳感器的模擬信號(hào)或數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到船上終端進(jìn)行處理。 采用電纜連接會(huì)有很多不便之處，比如說在深水測量時(shí)，必須具備長電纜以及 電纜絞車，而有些電纜絞車還只能依賴進(jìn)口，這就大大增加了測量儀器的成本。
隨著低功耗電子器件和小體積大容量電池的開發(fā)及運(yùn)用，自容式儀器結(jié)構(gòu) 越來越多被采用，即在測量水中的光學(xué)、水文、化學(xué)等要素的儀器中拋掉電纜， 釆用自帶電池，并把所有的信息存儲(chǔ)在內(nèi)部。為了盡早了解儀器的工作狀態(tài)和 測量數(shù)據(jù)，在一般情況下，儀器每次出水后，就把存儲(chǔ)在水下儀器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳 輸?shù)浇K端處理機(jī)。目前，國內(nèi)外均采用打開儀器的密封蓋，取出存儲(chǔ)器或把傳 輸線插到安裝在儀器上的插座進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。但是，多次打開儀器的密封蓋將 會(huì)磨損密封件， 一有疏忽將會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)不需 要打開儀器的密封蓋，避免密封件磨損，簡單實(shí)用的水下自容式的測量儀。本 發(fā)明還涉及該水下自容式的測量儀的測量控制方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括如下技術(shù)方案 一種水下自容式測量儀， 包括微處理器、存儲(chǔ)器、測量傳感器和為測量儀系統(tǒng)供電的系統(tǒng)電源；所述存儲(chǔ)器與微處理器連接，測量傳感器的輸出端與微處理器的輸入端連接，所述微 處理器還連接有與終端處理機(jī)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線傳輸單元。 所述微處理器還連接有深度傳感器。
所述無線傳輸單元包括無線數(shù)傳模塊、無線數(shù)傳模塊電源和天線；所述無 線數(shù)傳模塊與微處理器連接；天線與無線數(shù)傳模塊連接；微處理器的輸出端通 過無線數(shù)傳模塊電源與無線數(shù)傳模塊連接。
所述無線數(shù)傳模塊包括RF無線數(shù)傳芯片，所述RF無線數(shù)傳芯片的TX輸 出端與微處理器的RX輸入端連接；所述微處理器的TX輸出端與RF無線數(shù)傳 芯片的RX輸入端連接。
所述無線數(shù)傳模塊設(shè)于水下自容式測量儀的儀器殼體內(nèi)。
所述無線數(shù)傳模塊單獨(dú)密封，設(shè)于水下自容式測量儀的儀器殼體外，并通 過水密電纜與微處理器連接。
一種水下自容式測量儀的測量控制方法，首先系統(tǒng)上電，微處理器進(jìn)行初 始化，然后開始采集深度傳感器的數(shù)據(jù)；當(dāng)深度傳感器測得儀器下水的數(shù)據(jù)時(shí)， 微處理器關(guān)閉無線數(shù)傳模塊電源，無線傳輸單元停止工作，水下自容式測量儀 處于水下采樣工作狀態(tài)；當(dāng)深度傳感器測得儀器出水的數(shù)據(jù)時(shí)，微處理器啟動(dòng) 無線數(shù)傳模塊電源，無線傳輸單元開始工作，無線傳輸單元與終端處理機(jī)通過 無線傳輸方式接受或發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)行上傳測量數(shù)據(jù)或設(shè)置參數(shù)的操作。
更進(jìn)一步的，所述水下采樣工作狀態(tài)為，首先啟動(dòng)測量傳感器采集數(shù)據(jù)， 將測量傳感器采集的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器，完成一輪采數(shù)后，微處理器采集深度傳 感器采樣值判斷是否繼續(xù)采樣，當(dāng)深度傳感器測得仍是儀器下水?dāng)?shù)據(jù)時(shí)，循環(huán) 采樣；當(dāng)深度傳感器測得儀器出水的數(shù)據(jù)時(shí)，退出水下釆樣工作狀態(tài)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果首先，本發(fā)明儀器下水測量并上水后，不必打開儀器的密封蓋，而是通過無線數(shù)據(jù)通信的方法，對(duì)儀器進(jìn) 行各種參數(shù)的設(shè)置，或通過命令把儀器所測量得的數(shù)據(jù)傳送到終端處理機(jī)，這 樣就不需要打開儀器的密封蓋，避免密封件磨損；其次，本發(fā)明通過深度傳感 器的測量數(shù)據(jù)控制水下自容式測量儀的工作狀態(tài)，避免了無線數(shù)傳模塊對(duì)測量 信號(hào)的電磁干擾；同時(shí)也起到節(jié)省電源和節(jié)約存儲(chǔ)器存儲(chǔ)空間的作用。


圖1為本發(fā)明水下自容式測量儀的電路模塊圖； 圖2為終端處理機(jī)部分的電路模塊圖； 圖3為本發(fā)明水下自容式測量儀的程序流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
附圖l為本發(fā)明的電路方框圖，如圖所示， 一種水下自容式測量儀的電路 模塊，包括微處理器l、存儲(chǔ)器2、測量傳感器3、系統(tǒng)電源4和深度傳感器6; 所述存儲(chǔ)器3與微處理器1連接，測量傳感器3輸出端與微處理器1輸入端連 接，深度傳感器6與微處理器1連接，系統(tǒng)電源4為整個(gè)自容式測量儀系統(tǒng)供 電，為獨(dú)立供電方式；另外本發(fā)明還包括一個(gè)無線傳輸單元5，該無線傳輸單元 5與微處理器1連接，起到與終端處理機(jī)7進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔谩?br> 無線傳輸單元5包括如下模塊無線數(shù)傳模塊51、無線數(shù)傳模塊電源52和 天線53;所述無線數(shù)傳模塊51包括RF無線數(shù)傳芯片，RF無線數(shù)傳芯片的TX 輸出端與微處理器1的RX輸入端連接；微處理器1的TX輸出端與RF無線數(shù) 傳芯片的RX輸入端連接；天線53與無線數(shù)傳模塊51連接；微處理器1的輸出 端通過無線數(shù)傳模塊電源52與無線數(shù)傳模塊51連接。
終端處理機(jī)7為PC機(jī)，該終端起到讀取、存儲(chǔ)、分析水下自容式測量儀測量得數(shù)據(jù)并設(shè)置水下自容式測量儀的作用，為了與本發(fā)明的水下自容式測量儀 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，終端處理機(jī)7上設(shè)有與本發(fā)明的無線傳輸單元5相匹配的無線 傳輸單元。
在本發(fā)明具體實(shí)施例中，微處理器1包括一個(gè)C8051F020芯片、無線數(shù)傳 模塊51包括RF無線數(shù)傳芯片F(xiàn)C-201/S4325，存儲(chǔ)器2為28F320S3非易失性 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其工作原理為深度傳感器6測得的信號(hào)先讀入微處理器1的 C8051F020芯片中，微處理器1對(duì)當(dāng)前采到的深度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和監(jiān)視， 通過對(duì)途中的深度信號(hào)判斷儀器是否進(jìn)入水中，當(dāng)判斷到儀器進(jìn)入水中，微處 理器1的C8051F020芯片立即發(fā)送控制命令，關(guān)閉無線數(shù)傳模塊電源52使得 RF無線數(shù)傳芯片F(xiàn)C-201/S4325停止工作，并開始對(duì)測量傳感器3進(jìn)行釆數(shù)，把 采樣結(jié)果與儀器當(dāng)前所處的剖面深度信息經(jīng)微處理器1的C8051F020芯片處理 后送入存儲(chǔ)器2即28F320S3非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中進(jìn)行現(xiàn)場自容式儲(chǔ)存，儀器 在整個(gè)采樣過程中不間斷地對(duì)其當(dāng)前所處的深度信息進(jìn)行采集和判斷，當(dāng)判斷 到儀器離開水面后立即停止對(duì)其測量傳感器3的采樣和存儲(chǔ)，這樣做一方面提 高了現(xiàn)場資源的利用率，另一方面通過深度控制也可以提高現(xiàn)場采樣結(jié)構(gòu)的有 效性，減輕工作人員的后續(xù)工作壓力。
當(dāng)測量儀器采樣結(jié)束離開水面后，微處理器l的C8051F020芯片發(fā)送控制 命令，打開無線數(shù)傳模塊電源52使得無線數(shù)傳模塊51的RF無線數(shù)傳芯片 FC-201/S4325工作，此時(shí)用戶可以根據(jù)需要對(duì)現(xiàn)場采樣結(jié)果進(jìn)行下載或者對(duì)儀 器參數(shù)設(shè)置，整個(gè)數(shù)據(jù)下載和參數(shù)設(shè)置的過程都是通過無線數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行的， 因此，避免了對(duì)儀器密封蓋的頻繁打開導(dǎo)致密封部件的磨損。
為了更好的說明測量儀和終端處理機(jī)7的無線數(shù)傳的原理，可同時(shí)參見圖1 和圖2，其中圖2為終端處理機(jī)部分的電路模塊圖，測量儀器的無線數(shù)傳模塊51和圖2中與終端處理機(jī)7連接的無線數(shù)傳模塊的功能和結(jié)構(gòu)完全相同，其核 心都包括一個(gè)RF無線數(shù)傳芯片F(xiàn)C-201/S4325，當(dāng)要向?qū)Ψ桨l(fā)送命令或數(shù)據(jù)時(shí)， 終端處理機(jī)7或微處理器1通過TX輸出端以RS232格式把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絉F無線 數(shù)傳芯片的RX輸入端上，RF無線數(shù)傳芯片把接受到的數(shù)據(jù)按照規(guī)定的模式進(jìn) 行調(diào)制，并把調(diào)制信號(hào)加在超短波混合器上，以超短波為載波，進(jìn)行功率驅(qū)動(dòng) 級(jí)、天線發(fā)射，當(dāng)RF無線數(shù)傳芯片通過天線接收到對(duì)方發(fā)射來的信號(hào)時(shí)，便進(jìn) 行信號(hào)分離和解調(diào)，獲取數(shù)據(jù)信號(hào)，并把數(shù)據(jù)信號(hào)通過無線數(shù)傳模塊的TX輸出 端傳輸?shù)浇K端處理機(jī)7或微處理器1的RX輸入端。
根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，分為測量儀器向終端處理機(jī)7發(fā)送采樣結(jié)果和終端 處理機(jī)7向測量儀器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置兩種。
測量儀器向終端處理機(jī)7發(fā)送采樣結(jié)果的過程為微處理器1的芯片 C8051F020先通過串行通訊方式經(jīng)RF無線數(shù)傳芯片F(xiàn)C-201/S4325發(fā)送至與終 端處理機(jī)7相連接的RF無線數(shù)傳芯片F(xiàn)C-201/S4325芯片，然后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?終端處理機(jī)7;
終端處理機(jī)7向測量儀器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置終端處理機(jī)7通過與其相連接的 RF無線數(shù)傳芯片F(xiàn)C-201/S4325通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給測量儀的無線傳輸 單元5，無線傳輸單元5通過串行通信方式將參數(shù)設(shè)置信號(hào)發(fā)到微處理器1的 C8051F020芯片，微處理器1根據(jù)設(shè)置的信號(hào)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
本發(fā)明還包括一種水下自容式測量儀的測量控制方法，具體參見圖3，即本 發(fā)明的程序流程圖。首先是測量儀的系統(tǒng)上電，微處理器l進(jìn)行初始化，然后 開始采集深度傳感器6的數(shù)據(jù)；當(dāng)深度傳感器6測得儀器下水的數(shù)據(jù)時(shí)，微處 理器1關(guān)閉無線數(shù)傳模塊電源52，無線傳輸單元5停止工作，水下自容式測量 儀處于水下采樣工作狀態(tài)；所述水下采樣工作狀態(tài)為，首先啟動(dòng)測量傳感器4采集數(shù)據(jù)，將測量傳感器4采集的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器3，完成一輪采數(shù)后，采集深
度傳感器6采樣值判斷是否繼續(xù)采樣，當(dāng)深度傳感器6測得仍是儀器下水?dāng)?shù)據(jù) 時(shí)，循環(huán)采樣；當(dāng)深度傳感器6測得儀器出水的數(shù)據(jù)時(shí)，退出水下采樣工作狀 態(tài)。
當(dāng)深度傳感器6測得儀器出水的數(shù)據(jù)時(shí)，微處理器1啟動(dòng)無線數(shù)傳模塊電 源52，無線傳輸單元5開始工作，無線傳輸單元5與終端處理機(jī)7通過無線傳 輸方式接受或發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)行上傳測量數(shù)據(jù)或設(shè)置參數(shù)的操作。如果是傳數(shù)命 令，還得分清是傳歷史數(shù)椐還是當(dāng)前數(shù)據(jù)。如果是設(shè)置參數(shù)命令，則進(jìn)行參數(shù) 設(shè)置后返回。
權(quán)利要求
1、一種水下自容式測量儀，包括微處理器(1)、存儲(chǔ)器(2)、測量傳感器(3)和為測量儀系統(tǒng)供電的系統(tǒng)電源(4)；存儲(chǔ)器(2)與微處理器(1)連接，測量傳感器(3)的輸出端與微處理器(1)的輸入端連接，其特征在于所述微處理器(1)還連接有與終端處理機(jī)(7)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線傳輸單元(5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水下自容式測量儀，其特征在于所述微處理 器(1)還連接有深度傳感器(6)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下自容式測量儀，其特征在于所述無線傳 輸單元(5)包括無線數(shù)傳模塊(51)、無線數(shù)傳模塊電源(52)和天線(53); 所述無線數(shù)傳模塊(51)與微處理器(1)連接；天線(53)與無線數(shù)傳模塊(51)連接；微處理器(1)的輸出端通過無線數(shù)傳模塊電源(52)與無線數(shù) 傳模塊(51)連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下自容式測量儀，其特征在于所述無線數(shù) 傳模塊(51)包括RF無線數(shù)傳芯片，所述RF無線數(shù)傳芯片的TX輸出端與 微處理器(1)的RX輸入端連接；所述微處理器(1)的TX輸出端與RF無 線數(shù)傳芯片的RX輸入端連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的水下自容式測量儀，其特征在于所 述無線數(shù)傳模塊(51)設(shè)于水下自容式測量儀的儀器殼體內(nèi)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的水下自容式測量儀，其特征在于所 述無線數(shù)傳模塊(51)單獨(dú)密封，設(shè)于水下自容式測量儀的儀器殼體外，并 通過水密電纜與微處理器(1)連接。
7、 一種水下自容式測量儀的測量控制方法，首先系統(tǒng)上電，微處理器(l)進(jìn)行初始化，然后開始采集深度傳感器(6)的數(shù)據(jù)；當(dāng)深度傳感器(6)測得儀器下水的數(shù)據(jù)時(shí)，微處理器(1)關(guān)閉無線數(shù)傳模塊電源(52)，無線傳輸單元(5)停止工作，水下自容式測量儀處于水 下采樣工作狀態(tài)；當(dāng)深度傳感器(6)測得儀器出水的數(shù)據(jù)時(shí)，微處理器(1)啟動(dòng)無線數(shù) 傳模塊電源(52)，無線傳輸單元(5)開始工作，無線傳輸單元(5)與終端 處理機(jī)(7)通過無線傳輸方式接受或發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)行上傳測量數(shù)據(jù)或設(shè)置參 數(shù)的操作。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的水下自容式測量儀的測量控制方法，其特征在 于所述水下采樣工作狀態(tài)為，首先啟動(dòng)測量傳感器(4)采集數(shù)據(jù)，將測量 傳感器(4)采集的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器(3)，完成一輪采數(shù)后，微處理器(1) 采集深度傳感器(6)采樣值判斷是否繼續(xù)采樣，當(dāng)深度傳感器(6)測得仍 是儀器下水?dāng)?shù)據(jù)時(shí)，循環(huán)采樣；當(dāng)深度傳感器(6)測得儀器出水的數(shù)據(jù)時(shí)， 退出水下采樣工作狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水下自容式測量儀及其測量控制方法，水下自容式測量儀包括微處理器、存儲(chǔ)器、測量傳感器和為測量儀系統(tǒng)供電的系統(tǒng)電源；存儲(chǔ)器與微處理器連接，測量傳感器的輸出端與微處理器的輸入端連接，微處理器連接有與終端處理機(jī)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線傳輸單元和深度傳感器。其測量控制方法深度傳感器測得儀器下水的數(shù)據(jù)，微處理器關(guān)閉無線數(shù)傳模塊電源，無線傳輸單元停止工作，測量儀處于水下采樣工作狀態(tài)；深度傳感器測得儀器出水的數(shù)據(jù)，微處理器啟動(dòng)無線數(shù)傳模塊電源，無線傳輸單元開始工作，無線傳輸單元與終端處理機(jī)通過無線傳輸方式接受或發(fā)送數(shù)據(jù)，上傳測量數(shù)據(jù)或設(shè)置參數(shù)。本發(fā)明能避免密封件磨損，節(jié)省電源和存儲(chǔ)空間。
文檔編號(hào)G01C13/00GK101509769SQ200910038138
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者盧桂新, 曹文熙, 彩 李, 楊躍忠, 柯天存, 郭超英 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院南海海洋研究所