[發明專利]一種海底溫度探測系統

有效

• 申請號: 201410493638.3
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN104251745A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 甘地;李友如;陶令;胡艷紅;彭濤;周建軍;柳祚前;熊玉華;高才;任偉;符鶴
• 申請（專利權）人: 長城信息產業股份有限公司;長沙湘計海盾科技有限公司
• 主分類號: G01K1/02
• 分類號: G01K1/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本發明涉及一種海底溫度探測系統。

背景技術

海洋占全球總面積的四分之三，與人類的生存環境息息相關，海水溫度作為重要的海洋水溫參數，在海洋監測、國防建設和科學研究中都具有特別的意義，為此人們設計了各種形式的海水溫度測量儀器。目前，獲取海水溫度信息的手段多種多樣，如衛星、飛機、船舶、浮標、岸基監測站、海上固定平臺、志愿船等等。海洋溫度測量對于其他海底儀器布置、研究環境的調研等都起著很重要的作用。現有的海水溫度測量裝置體積大、成本高、不便于攜帶。長距離傳輸信號畸變大，抗干擾性差。線纜抗腐蝕性差，元器件長時間在惡劣環境下容易老化、損壞，系統的可靠性較差。因此，有必要設計一種海底溫度探測系統。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種海底溫度探測系統，該海底溫度探測系統易于實施，測溫精度高，抗干擾性能好。

發明的技術解決方案如下：

一種海底溫度探測系統，包括電源、主機和水下溫度傳感器陣列；

所述的水下溫度傳感器陣列包括至于海水中的多個數字型溫度傳感器；各數字型溫度傳感器位于不同的深度；

主機采用單總線三線制方式與水下溫度傳感器陣列連接；單總線三線制方式是指主機與水下溫度傳感器陣列采用總線通信，該縱線具有三條導線，分別是數據線DATA、電源線VDD和地線GND；數字型溫度傳感器從總線上的電源線VDD獲取工作電源；

主機通過總線發出命令啟動水下溫度傳感器開始測溫，以及通過總線讀取水下溫度傳感器采集的溫度數據，實現不同深度的海底溫度探測。

所述的水下溫度傳感器陣列包括16個數字型溫度傳感器DS18B20，每一個數字型溫度傳感器DS18B20具有唯一的序列號；16個數字型溫度傳感器依次布置在0至100米水深的區段；在前50米段，每5米設置一個水下溫度傳感器，在后50米端即下段，每10米設置一個水下溫度傳感器。

所述的電源為5V干電池，所述的主機中集成有STM32F103RC芯片。

數據線DATA的端口通過5.0KΩ上拉電阻接STM32F103RC芯片輸出3.3V電源。【從而令單總線上掛載的DS18B20數量能夠更多，不會因為傳感器數量問題而導致供電電壓不足】

總線采用集成有三條導線的線纜，該線纜中設有作為加強筋的鋼絲；線纜的外層為硅膠層【使用鋼絲抗拉并纏裹一層屏蔽網絡確保信號傳輸，外面需要將線纜套上一層絕緣性和防水性好的硅膠線層。】

主機的數據采集方式有兩種：

(1)采集單個水下溫度傳感器的溫度數據；

當主機需要對眾多在線的水下溫度傳感器中的某一個進行操作時，首先要對基于DS18B20的48位序列號對該溫度傳感器發出匹配ROM命令(55H)，之后針對該DS18B20的進行操作，包括啟動DS18B20并從該DS18B20讀取溫度數據；

(2)采集所有水下溫度傳感器的溫度數據。

在DS18B20組成的測溫系統中，主機在發出跳過ROM命令之后再發出統一的溫度轉換啟動碼44H就可以實現所有DS18B20的統一轉換，再經過1s后，逐一讀取各DS18B20輸出的溫度數據，從而得到所有DS18B20的溫度數據；完成不同深度海水溫度的測量。

所述的海底溫度探測系統還包括與主機連接的顯示器【用于顯示系統當前狀態，以及實時顯示采集的溫度數據】。

本發明使用外接電池供電，并使用低功耗微處理控制芯片STM32搭載數字溫度傳感器DS18B20。傳感器最大所需電流只有1mA。100米長距離傳輸，為確保傳輸數據畸變小必須使用數字溫度傳感器。

STM32最小系統由STM32F103RC芯片、JTA6電源、指示燈、復位電路以及5MHz晶振組成。

本發明以STM32F103系列微控芯片為基礎，搭建STM32最小系統，搭配TFT3.0數碼液晶顯示屏。外接STM32GPIO口PA8為DQ數據接收口，并通過5.0V強上拉一個5.0KΩ電阻，確保單總線上不會因為DS18B20掛載數量問題而導致數據線上電流達不到所需最小值1mA。因為需要100米長距離信號傳輸，加之海洋條件下復雜環境的影響，所以對于傳感器選用的是數字型溫度傳感器DS18B20。DS18B20測溫范圍廣：-55℃～+125℃，工作電壓低：3.0～5.5V/DC，結構簡單在使用中不需要任何外圍元件，數字信號傳輸畸變誤差小測量結果以9～12位數字量方式串行傳送。