[發(fā)明專利]一種氣象要素分布式監(jiān)測系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710013578.0
• 申請日: 2007-02-10
• 公開（公告）號: CN101114403A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 漆隨平;宋文杰;于惠彬;李小峰;王平;劉濤;初偉先;王東明
• 申請（專利權(quán)）人: 山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號: G08C19/00
• 分類號: G08C19/00;G08C19/16
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 邵新華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋氣象監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種船舶氣象要素傳感器信號采集與通信的監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

海洋氣象要素傳感器作為測量系統(tǒng)的重要組成部分，在海洋氣象觀測領(lǐng)域有了較大的發(fā)展。目前這類氣象要素測量傳感器主要包括：風(fēng)速、風(fēng)向傳感器、溫度、濕度、大氣壓、雨量、能見度、云底高等氣象要素參數(shù)的測量傳感器。目前，這類傳感器的輸出信號主要有如下幾種形式：串行數(shù)字信號RS232/RS485、并行BCD碼信號、數(shù)字脈沖信號、模擬電流信號(4～20mA)和電壓信號(1～5V)等。這類信號主要有以下不足：信號傳輸速率低、傳輸距離近、容易受干擾；傳感器在監(jiān)測點選擇缺乏靈活性、傳感器數(shù)量選擇固定，一旦系統(tǒng)確定，就難以增設(shè)傳感器；維護(hù)維修可互換性比較差、容錯能力有限等。

在測控領(lǐng)域，控制局域網(wǎng)CAN(Controller?Area?Network)已經(jīng)成為國際應(yīng)用很廣泛的一種現(xiàn)場控制總線標(biāo)準(zhǔn)，它作為一種串行通信總線，具有很高的可靠性和實時性，現(xiàn)在CAN總線已經(jīng)在汽車工業(yè)、航天工業(yè)等領(lǐng)域的控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且是目前為止唯一一種成為國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)的現(xiàn)場總線，被認(rèn)為是目前最有前途的現(xiàn)場總線之一。

CAN總線在氣象要素監(jiān)測裝置或系統(tǒng)中是一種必然發(fā)展的趨勢，在艦艇、車載等氣象要素觀測系統(tǒng)更加具有發(fā)展前景和廣泛需求。但是，目前的傳感器雖然已經(jīng)能夠滿足快速、準(zhǔn)確、可靠的測量，但在功能上尚不能滿足新技術(shù)的需求。特別是，這類傳感器的輸出形式尚不滿足CAN總線的輸出格式，輸出信號不能滿足現(xiàn)在測量現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)化和監(jiān)測點選擇靈活性的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有船舶氣象要素檢測系統(tǒng)信號傳輸速率低、傳輸距離近、容易受干擾的問題，提出了一種基于CAN總線的氣象要素分布式監(jiān)測系統(tǒng)，能夠滿足氣象要素傳感器輸出信號的遠(yuǎn)距離、高效率的傳輸要求，受現(xiàn)場干擾影響小，通用性強(qiáng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種氣象要素分布式監(jiān)測系統(tǒng)，包括氣象要素傳感器和上位機(jī)，在所述的氣象要素傳感器與上位機(jī)之間連接有一通信裝置，在所述的通信裝置上設(shè)置有多路輸入端口，分別與多路氣象要素傳感器對應(yīng)連接；在所述通信裝置的內(nèi)部包含有模數(shù)轉(zhuǎn)換通路、并行數(shù)據(jù)處理通路、串行數(shù)據(jù)處理通路和脈沖信號處理通路中的至少一種，對氣象要素傳感器輸出的檢測信號進(jìn)行處理后連接通信裝置中主處理器的數(shù)據(jù)端；所述主處理器連接CAN總線控制收發(fā)電路，通過所述CAN總線控制收發(fā)電路將接收到的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成CAN總線數(shù)據(jù)，進(jìn)而經(jīng)CAN總線與上位機(jī)進(jìn)行通信。

在所述的氣象要素傳感器中，輸出模擬信號的傳感器連接所述通信裝置上的模擬信號輸入端口，通過所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換通路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過數(shù)據(jù)總線連接所述的主處理器；輸出并行數(shù)字信號的傳感器通過通信裝置上的并行接口連接所述的并行數(shù)據(jù)處理通路，進(jìn)而經(jīng)數(shù)據(jù)總線連接所述的主處理器；輸出串行數(shù)字信號的傳感器通過通信裝置上的串口連接串行數(shù)據(jù)處理通路，進(jìn)而經(jīng)數(shù)據(jù)總線連接所述的主處理器；輸出數(shù)字脈沖信號的傳感器通過通信裝置上的脈沖信號輸入端口連接脈沖信號處理通路，進(jìn)而與所述主處理器的數(shù)據(jù)端相連接。

具體來講，在所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換通路中包含有模擬開關(guān)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、光電隔離電路和信號鎖存電路；其中，傳感器輸出的模擬信號通過模擬開關(guān)進(jìn)行通道切換后，連接A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后通過其輸出端連接光電隔離電路，進(jìn)而通過信號鎖存電路對數(shù)字信號進(jìn)行鎖存后，通過數(shù)據(jù)總線輸出到所述的主處理器中；所述主處理器發(fā)出控制信號通過控制總線連接所述A/D轉(zhuǎn)換電路和模擬開關(guān)電路的控制端。

在所述的并行數(shù)據(jù)處理通路中包含有信號觸發(fā)電路，對傳感器輸出的并行數(shù)字信號進(jìn)行觸發(fā)后通過光耦進(jìn)行光電隔離處理，進(jìn)而連接信號鎖存電路的輸入端，對數(shù)字信號進(jìn)行鎖存后，通過數(shù)據(jù)總線輸出到所述的主處理器中。

在所述的串行數(shù)據(jù)處理通路中包含有高速光電隔離電路，對傳感器通過串口輸入的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行光電隔離處理后，通過數(shù)據(jù)總線輸出到所述的主處理器中。

在所述的脈沖信號處理通路中包含有信號觸發(fā)器，對傳感器輸出的數(shù)字脈沖信號進(jìn)行觸發(fā)后通過光耦進(jìn)行光電隔離處理，進(jìn)而連接所述主處理器的數(shù)據(jù)端口。