[發明專利]一種用于海洋儀器接口標準化的水下智能物聯裝置及方法

在審

• 申請號: 201811542462.0
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109581985A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 呂楓;聶惠欣;林實俊;吳正偉;查欣;黃福詩;周懷陽
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

1.一種用于海洋儀器接口標準化的水下智能物聯裝置，其特征在于，包括：

直流變換與電能監控模塊(10)，包括第一直流變換器(11)、第二直流變換器(12)和電能監測與控制單元(13)，所述的第一直流變換器(11)和第二直流變換器(12)將觀測儀器接駁盒(3)輸入的電壓進行兩級直流變換，輸出的直流電壓分別為水下智能物聯裝置本身和觀測儀器(4)供電，電能監測與控制單元(13)監測直流變換器和觀測儀器(4)的電壓、電流數據，在觀測儀器(4)發生故障時實現故障隔離；

通信協議轉換與數據處理模塊(20)，包括以太網芯片(21)、時鐘芯片(22)、微控制器(23)、閃存芯片(24)和數據收發器(25)，所述的以太網芯片(21)、微控制器(23)、數據收發器(25)依次連接，共同實現數據收發、控制信號傳遞、通信協議轉換的功能，并通過時鐘芯片(22)和閃存芯片(24)實現授時、存儲的功能，微控制器(23)接收電能監測與控制單元(10)的電壓、電流監測數據，判定觀測儀器(4)的故障狀態并控制其隔離，在隔離故障的同時向觀測儀器接駁盒(3)發送故障信號。

2.根據權利要求1所述的一種用于海洋儀器接口標準化的水下智能物聯裝置，其特征在于，所述的裝置通過以太網、RS232、RS422、RS485、CAN總線或模擬量傳輸網絡與觀測儀器(4)連接。

3.根據權利要求1所述的一種用于海洋儀器接口標準化的水下智能物聯裝置，其特征在于，所述的裝置通過統一的以太網接口與觀測儀器接駁盒(3)進行通信。

4.一種采用如權利要求1～3任一所述的裝置進行物聯通信的方法，其特征在于，包括以下流程：

裝置的初始化和自檢，若裝置的輸出電壓值正常，則令觀測儀器(4)通電，并進入下個流程，否則向觀測儀器接駁盒(3)發送故障信號；

正常數據采集、處理與傳輸循環，循環過程中，若發生非正常數據傳輸，則暫停循環，判定為發生故障進入下個流程；

故障監測與隔離，若故障被成功消除，且故障消除過程滿足設定要求，則返回正常數據采集、處理與傳輸循環，否則微控制器向觀測儀器接駁盒(3)發送故障信號，結束。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述的故障消除過程包括重啟觀測儀器(3)，直到產生正常數據傳輸，所述的設定要求為：重啟次數不超過限定值。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述的裝置的初始化和自檢流程包括以下步驟：

S10：裝置通電，直流變換器將觀測儀器接駁盒(3)輸入的電壓進行直流變換后供給裝置內包含的芯片；

S20：微控制器(23)初始化；

S30：電能監測與控制單元(10)采集第二直流變換器(12)輸出的電壓值并發送給微控制器(23)，微控制器(23)判斷電壓值是否在正常范圍內，是則執行S40，否則執行S31；

S31：微控制器(23)向觀測儀器接駁盒(3)發出水下智能物聯裝置故障信息，結束；

S40：閉合給觀測儀器(4)供電的繼電器。

7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述的正常數據采集、處理與傳輸循環流程和故障監測與隔離流程包括以下步驟：

S50：到達采樣間隔時間；

S60：電能監測與控制單元(10)采集觀測儀器(4)工作的電壓、電流數據并發送給微控制器(23)；

S70：判斷觀測儀器(4)工作的電壓、電流數據是否正常，是則執行S80，否則執行S71；

S71：斷開給觀測儀器(4)供電的繼電器；

S72：重啟次數+1；

S73：經過一定的重啟延時；

S74：判斷重啟次數是否大于限定值，若重啟次數小于限定值則執行S40，若重啟次數大于限定值則執行S75。

S75：微控制器向觀測儀器接駁盒發出儀器故障信息，結束；

S80：重啟次數賦0值；

S90：觀測儀器(4)開始采集數據；

S100：觀測數據通過數據收發器(25)發送至微控制器(23)。

S110：微控制器(23)從時鐘芯片(22)中接收時間信息，為觀測數據添加時間標簽；

S120：微控制器(23)預處理數據；

S130：微控制器(23)將處理后的數據結果儲存至閃存芯片(24)；

S140：微控制器(23)將處理后的數據結果通過以太網芯片(21)發送至觀測儀器接駁盒(3)，返回S50開始下一循環。