本實用新型涉及一種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，特別涉及一種遠海驗潮數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著我國的經(jīng)濟生產(chǎn)和國防建設(shè)活動向遠海逐漸延伸，遠海潮汐觀測成為海洋觀測的重要內(nèi)容之一。目前，潮汐測量的手段很多，主要包括水尺驗潮、浮子式驗潮儀、引壓鐘式驗潮儀、聲學式驗潮儀、壓力式驗潮儀等設(shè)備，這些驗潮設(shè)備主要應用于近岸。

隨著我國北斗二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)的逐步完善和GNSS遠程驗潮原理的成熟，利用我國北斗二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)和GNSS遠程驗潮原理進行潮位的觀測成為一種趨勢。遠海驗潮系統(tǒng)是基于GNSS后處理差分測量技術(shù)的，該技術(shù)是由至少兩臺北斗二代系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星信號接收機實現(xiàn)的，一臺作為基準站，通常固定安裝在陸地上，另一臺作為觀測站，通過浮標等載體布放在海面上，二者同時連續(xù)接收北斗二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星信號，根據(jù)相對定位原理得到觀測站在WGS-84坐標系下的三維坐標(B，L，H)，然后對三維坐標中的高程數(shù)據(jù)進行處理即可以得到潮汐數(shù)據(jù)。這種差分測量技術(shù)可以能夠有效的消除或減弱衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差及電離層、對流層的折射誤差等誤差，從而使高程測量精度達到厘米級別。

數(shù)據(jù)采集設(shè)備作為觀測站的核心設(shè)備具有重要的作用，如何對數(shù)據(jù)進行采集、處理與傳輸，實現(xiàn)對潮汐測量更高的測量精度，滿足更高的實時性要求，以及如何堅固可靠的在海上長期運行，是目前需要解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種遠海驗潮數(shù)據(jù)采集設(shè)備，以達到測量精度高，實時性高，運行可靠的目的。

為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種遠海驗潮數(shù)據(jù)采集設(shè)備，包括PC104總線底板、PC104嵌入式數(shù)據(jù)采集器、電源模塊和顯示屏，所述顯示屏與PC104嵌入式數(shù)據(jù)采集器連接，所述PC104總線底板上安裝有GNSS信號接收OEM板、姿態(tài)測量OEM板和運行狀態(tài)監(jiān)控板；所述PC104總線底板包括電平轉(zhuǎn)換單元、異步通信單元、數(shù)據(jù)緩沖電路、地址選擇電路和中斷號選擇電路，所述GNSS信號接收OEM板、姿態(tài)測量OEM板和運行狀態(tài)監(jiān)控板的串口分別與PC104總線底板的電平轉(zhuǎn)換單元連接，所述電平轉(zhuǎn)換單元和異步通信單元連接，所述數(shù)據(jù)緩沖電路、地址選擇電路和中斷號選擇電路均與異步通信單元連接，且通過PC104總線連接PC104嵌入式數(shù)據(jù)采集器。

上述方案中，所述設(shè)備還包括設(shè)備外殼，所述設(shè)備外殼表面設(shè)有TNC標準的衛(wèi)星信號接收端口、485標準的衛(wèi)星通信接口和9-36V的直流電源接口。

上述方案中，所述電源模塊通過PC104總線為各個單元供電，輸入為寬電壓。

上述方案中，所述PC104嵌入式數(shù)據(jù)采集器上集成有各種功能的低功耗嵌入式接口，如串行接口、SATA硬盤接口、鍵盤/鼠標接口、VGA接口、看門狗定時/計數(shù)器、USB接口和PC104總線擴展插槽。

上述方案中，所述GNSS信號接收OEM板、姿態(tài)測量OEM板和運行狀態(tài)監(jiān)控板的串口均采用標準的RS232接口。

通過上述技術(shù)方案，本實用新型提供的遠海驗潮數(shù)據(jù)采集設(shè)備采用PC104總線協(xié)議，實現(xiàn)各個模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸。PC104總線底板上的GNSS信號接收OEM板、姿態(tài)測量OEM板和運行狀態(tài)監(jiān)控板通過電平轉(zhuǎn)換單元將數(shù)據(jù)傳輸至異步通信單元的接收寄存器中；PC104嵌入式數(shù)據(jù)采集器經(jīng)PC104總線控制中斷號選擇電路和地址選擇電路，實現(xiàn)對異步通信單元的地址選擇和邏輯控制，經(jīng)數(shù)據(jù)緩沖電路從異步通信單元讀取指定串口號的數(shù)據(jù)。通過此種方法實現(xiàn)了將GNSS信號、姿態(tài)信號等數(shù)據(jù)進行處理與傳輸，最終可通過北斗通信系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸至岸邊基站，該數(shù)據(jù)采集設(shè)備可實時采集數(shù)據(jù)，并處理與傳輸，數(shù)據(jù)可靠，測量潮汐精度高，可以有效地保證驗潮系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行，具有很好的應用前景。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本實用新型實施例所公開的一種遠海驗潮數(shù)據(jù)采集設(shè)備組成示意圖；

圖2為本實用新型實施例所公開的PC104總線底板結(jié)構(gòu)原理示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

本實用新型提供了一種遠海驗潮數(shù)據(jù)采集設(shè)備，如圖1所示的結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)采集設(shè)備運行可靠，可有效進行GNSS數(shù)據(jù)的采集與傳輸。

如圖1所示的遠海驗潮數(shù)據(jù)采集設(shè)備，包括設(shè)備外殼、PC104總線底板、PC104嵌入式數(shù)據(jù)采集器、電源模塊和顯示屏，顯示屏與PC104嵌入式數(shù)據(jù)采集器連接，PC104總線底板上安裝有GNSS信號接收OEM板、姿態(tài)測量OEM板和運行狀態(tài)監(jiān)控板；設(shè)備外殼表面設(shè)有TNC標準的衛(wèi)星信號接收端口、485標準的衛(wèi)星通信接口和9-36V的直流電源接口。

如圖2所示，PC104總線底板包括電平轉(zhuǎn)換單元、異步通信單元、數(shù)據(jù)緩沖電路、地址選擇電路和中斷號選擇電路，GNSS信號接收OEM板、姿態(tài)測量OEM板和運行狀態(tài)監(jiān)控板的串口分別與PC104總線底板的電平轉(zhuǎn)換單元連接，GNSS信號接收OEM板、姿態(tài)測量OEM板和運行狀態(tài)監(jiān)控板的串口均采用標準的RS232接口。

電平轉(zhuǎn)換單元和異步通信單元連接，數(shù)據(jù)緩沖電路、地址選擇電路和中斷號選擇電路均與異步通信單元連接，且通過PC104總線連接PC104嵌入式數(shù)據(jù)采集器。PC104總線底板上的GNSS信號接收OEM板、姿態(tài)測量OEM板和運行狀態(tài)監(jiān)控板通過電平轉(zhuǎn)換單元將數(shù)據(jù)傳輸至異步通信單元的接收寄存器中；PC104嵌入式數(shù)據(jù)采集器經(jīng)PC104總線控制中斷號選擇電路和地址選擇電路，實現(xiàn)對異步通信單元的地址選擇和邏輯控制，經(jīng)數(shù)據(jù)緩沖電路從異步通信單元讀取指定串口號的數(shù)據(jù)。

電源模塊采用美國RTD公司生產(chǎn)的HPWR104PLUSHR供電模塊，通過PC104總線為觀測站的各個單元供電，其輸入為寬電壓，可適應海上太陽能電池供電系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集設(shè)備的各個單元的電源和數(shù)據(jù)通信盡量采用PC104總線，可以利用PC104堆棧結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，減少模塊之間的接口和連線。同時模塊與模塊之間采用機械固定安裝，避免觀測站在晃動厲害的工況下出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象，可以堅固可靠的在海上長期運行。

PC104嵌入式數(shù)據(jù)采集器采用研華公司的PCM3363，其在標準PC104尺寸上集成了計算機所必備的各種功能的低功耗嵌入式接口，例如串行接口(RS232，RS422/485)、SATA硬盤接口、鍵盤/鼠標接口、VGA接口、看門狗定時/計數(shù)器、USB接口和PC104總線擴展插槽等。PCM3363模塊的CPU采用低功耗Intel Atom N455Single Core芯片，主頻為1.66GHz，功耗7W到11W，其工作溫度范圍為-20～80℃。存儲器采用固態(tài)硬盤，用以存儲海量的觀測數(shù)據(jù)。

通過以上方案研制了遠海驗潮數(shù)據(jù)采集設(shè)備樣機，其主要的技術(shù)指標如表1。將樣機安裝于國內(nèi)某大型浮標上，在離岸300km海域開展了約1年的海洋潮汐測量工作。

表1樣機主要技術(shù)指標

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。