[發明專利]超聲風速溫度儀局域網絡系統及測量方法

無效

• 申請號: 201310325277.7
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103401745A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 趙翼俊;羅衛東
• 申請（專利權）人: 中國科學院大氣物理研究所
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04J3/06;G01P5/24;G01K11/22
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 王澤云

技術領域

本發明涉及一種超聲風速溫度儀局域網絡系統及測量方法，屬于信息網絡技術的技術領域，具體說屬于信息網絡技術中以GPS秒信號為時基的對多臺超聲風速溫度儀進行實時、同步測量的局域網絡系統及方法的技術領域。

背景技術

隨著國民經濟的發展,科研工作的深入和航天、航空或軍事領域特殊的需求，完成某一特定區域的風速和溫度脈動場結構隨時間和空間演變過程的精確測量，特別是進行實時、同步的測量，對拓展大氣相關領域研究和實際應用具有特別重要的意義。

發明內容

本發明提供了一種超聲風速溫度儀局域網絡系統及測量方法，以實現多臺超聲風速溫度儀實時組網觀測，入網超聲同步采樣，保證觀測數據的可比性和正確性的目的。

為達到所述的目的本發明的技術方案和方法是：

一種超聲風速溫度儀局域網絡系統，包括：

至少一臺主機，該主機為裝置了包括中央處理器、內存、控制電路、通信電路、GPS接收和處理模塊及輸入輸出接口的微電腦處理裝置；所述的通信電路為光電隔離和數字通訊電路，該光電隔離和數字通訊電路通過總線與主機電性連接；

至少一臺GPS接收機，該GPS接收機可接收到含有用于授時的準確至納秒級時間信息的GPS數據包；該GPS接收機通過串行口與該光電隔離和數字通訊電路電性連接；

復數個從機，所述的從機為分布在不同空間位置的超聲風速溫度儀；該超聲風速溫度儀上設置光電隔離電路，通過雙絞線與主機組成局域網絡；

所述的主機通過串行口讀入該GPS數據包并解包,得到GPS的時間信息并透過主機作為局域網的時間基準,控制入網的從機完成不同空間位置的三維風速和溫度脈動的實時同步測量。

該光電隔離和數字通訊電路由單片機，光電隔離芯片，數字通訊芯片，接線端子及常用元件組成；

該單片機的接收端或第10引腳連接到光電隔離芯片第6引腳，光電隔離芯片的第3引腳連接數字通訊芯片的接收端或第2引腳；

該單片機的發送端或第11引腳連接到光電隔離芯片第3引腳，光電耦合芯片的第6引腳連接數字通訊芯片的發送端或第5引腳；數字通訊芯片的引腳12、11、10、9分別連接接線端子的1、2、4、6引腳。

該單片機為89S52單片機；該光電隔離芯片為6N137光電隔離器，該數字通訊芯片為MAX491EPD數字通訊芯片；該接線端子為JP1或光電耦合型接線端子。

該GPS接收機硬件主要結構要求其通訊媒體為型號為SBPV2*0.5的屏蔽雙絞線；收發器為MAX491E；光電隔離器為6N137；接插件為歐式雙列直插件；通訊媒體匹配電阻為120歐姆金屬膜電阻。

該GPS接收和處理模塊的通信規程包括：

物理層，物理層通訊規程為保證局域網以GPS秒信號為時基,信息位流有序在超聲主從分布式局域網絡的無誤傳送；

數據鏈路層，數據鏈路層把物理層提供的位流，按數據幀結構協議變成幀流，以便網絡同位體能正確理解和處理信息的內容；所述的幀流包括指令幀和數據幀；所述的指令幀分為初始化指令幀，采樣指令幀和令牌指令幀；

話路層，話路層用于為主機斷開、接通入網從機，并為在它們之間按GPS秒信號為時基保持有序對話而提供服務；

應用層，應用層將通過局域網正確有序傳送的主機命令和從機數據進行處理后輸出。

該指令幀由五個字節組成，第一個字節為幀頭，第二、三、四字節為指令，第五個字節為幀尾；

該數據幀由十八個字節組成，第一個字節為幀頭，第二個字節設置為用于區分指令幀和數據幀的16進制數字OX00，第三個字節表示本幀數據的入網超聲地址碼，第四至十五字節為超聲測得的數據；第十六字節為幀邊界保護字節,第十七字節為校驗和,第十八字節為幀尾。

該指令幀的幀頭和幀尾分別設置為16進制數字OXAA和OX55；該數據幀的幀頭和幀尾分別設置為16進制數字OXAA和OX55；

該數據幀的第十七字節校驗和字節是第四至十五字節的代數和，可用于比較數據幀傳輸至主機時是否傳輸有誤。

該初始化指令幀的第二、三、四字節依次為ICMD、NODE和SP/S；該ICMD為初始化指令0XB1，該NODE表示網絡的節點入網數，該SP/S為采樣頻率；該SP/S=0X05,OX10,OX11,OX12代表采樣頻率分別為5,10,20,100Hz；

該采樣指令幀的第二、三、四字節依次為16進制數字OXFF，OX00和OX00；

該令牌指令幀的第二、三、四字節依次為ADD和16進制數字OX00，OX04；該ADD為入網超聲的地址碼。