[發(fā)明專利]一種用于海洋儀器接口標(biāo)準(zhǔn)化的水下智能物聯(lián)裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811542462.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN109581985A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂楓;聶惠欣;林實(shí)俊;吳正偉;查欣;黃福詩;周懷陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

本發(fā)明涉及一種用于海洋儀器接口標(biāo)準(zhǔn)化的水下智能物聯(lián)裝置及方法，裝置包括：直流變換與電能監(jiān)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(jiān)測(cè)與控制單元(13)；通信協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)處理模塊(20)，包括以太網(wǎng)芯片(21)、時(shí)鐘芯片(22)、微控制器(23)、閃存芯片(24)和數(shù)據(jù)收發(fā)器(25)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有小尺寸、低功耗的特點(diǎn)，可為觀測(cè)網(wǎng)中的觀測(cè)儀器提供統(tǒng)一的通訊接口和電源供應(yīng)，使得觀測(cè)儀器接駁盒的標(biāo)準(zhǔn)化成為可能，可以有效地簡(jiǎn)化觀測(cè)網(wǎng)的搭建和測(cè)試過程，提高觀測(cè)網(wǎng)的智能化程度，降低人力需求的同時(shí)也減小人工誤差的風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種智能物聯(lián)裝置，尤其是涉及一種用于海洋儀器接口標(biāo)準(zhǔn)化的水下智能物聯(lián)裝置及方法。

背景技術(shù)

有效的觀測(cè)是研究海洋的基礎(chǔ)，海底觀測(cè)網(wǎng)作為新型的海洋觀測(cè)手段，可以獲得長(zhǎng)期連續(xù)的海洋要素觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)深入的海洋科學(xué)研究具有重要的意義。海底觀測(cè)網(wǎng)利用多種科學(xué)儀器獲取海洋環(huán)境要素?cái)?shù)據(jù)，而這些儀器多由不同公司設(shè)計(jì)制造，缺乏統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，觀測(cè)要素種類、接口類型、通信協(xié)議和控制方式等均具有較大差異，這給觀測(cè)網(wǎng)的搭建、維護(hù)和擴(kuò)展都帶來諸多不便。

儀器的多樣性和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的缺乏導(dǎo)致在觀測(cè)網(wǎng)的日常維護(hù)、儀器管理配置、新儀器安裝、觀測(cè)功能擴(kuò)展等過程中都有大量的對(duì)技術(shù)人員手動(dòng)配置步驟的要求，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化程度低，降低觀測(cè)網(wǎng)工作效率的同時(shí)也大大增加了人工出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。儀器的更換、安裝以及網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展等過程也因此變得復(fù)雜，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種用于海洋儀器接口標(biāo)準(zhǔn)化的水下智能物聯(lián)裝置及方法，可以實(shí)現(xiàn)小尺寸封裝，為觀測(cè)網(wǎng)的末端觀測(cè)儀器提供通用的通信和供電接口。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種用于海洋儀器接口標(biāo)準(zhǔn)化的水下智能物聯(lián)裝置，包括：

直流變換與電能監(jiān)控模塊，包括第一直流變換器、第二直流變換器和電能監(jiān)測(cè)與控制單元，所述的第一直流變換器和第二直流變換器將觀測(cè)儀器接駁盒輸入的電壓進(jìn)行兩級(jí)直流變換，輸出的直流電壓分別為水下智能物聯(lián)裝置本身和觀測(cè)儀器供電，電能監(jiān)測(cè)與控制單元監(jiān)測(cè)直流變換器和觀測(cè)儀器的電壓、電流數(shù)據(jù)，在觀測(cè)儀器發(fā)生故障時(shí)實(shí)現(xiàn)故障隔離；

通信協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)處理模塊，包括以太網(wǎng)芯片、時(shí)鐘芯片、微控制器、閃存芯片和數(shù)據(jù)收發(fā)器，所述的以太網(wǎng)芯片、微控制器、數(shù)據(jù)收發(fā)器依次連接，共同實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)、控制信號(hào)傳遞、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的功能，并通過時(shí)鐘芯片和閃存芯片實(shí)現(xiàn)授時(shí)、存儲(chǔ)的功能，微控制器接收電能監(jiān)測(cè)與控制單元的電壓、電流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，判定觀測(cè)儀器的故障狀態(tài)并控制其隔離，在隔離故障的同時(shí)向觀測(cè)儀器接駁盒發(fā)送故障信號(hào)。

所述的裝置通過以太網(wǎng)、RS232、RS422、RS485、CAN總線或模擬量傳輸網(wǎng)絡(luò)與觀測(cè)儀器連接。

所述的裝置通過統(tǒng)一的以太網(wǎng)接口與觀測(cè)儀器接駁盒進(jìn)行通信。

一種采用所述的裝置進(jìn)行物聯(lián)通信的方法，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(cè)儀器通電，并進(jìn)入下個(gè)流程，否則向觀測(cè)儀器接駁盒發(fā)送故障信號(hào)；

正常數(shù)據(jù)采集、處理與傳輸循環(huán)，循環(huán)過程中，若發(fā)生非正常數(shù)據(jù)傳輸，則暫停循環(huán)，判定為發(fā)生故障進(jìn)入下個(gè)流程；

故障監(jiān)測(cè)與隔離，若故障被成功消除，且故障消除過程滿足設(shè)定要求，則返回正常數(shù)據(jù)采集、處理與傳輸循環(huán)，否則微控制器向觀測(cè)儀器接駁盒發(fā)送故障信號(hào)，結(jié)束。

所述的故障消除過程包括重啟觀測(cè)儀器，直到產(chǎn)生正常數(shù)據(jù)傳輸，所述的設(shè)定要求為：重啟次數(shù)不超過限定值。

所述的裝置的初始化和自檢流程包括以下步驟：