一种水下自容式测量仪及其测量控制方法.pdf

本发明涉及一种水下自容式测量仪及其测量控制方法，水下自容式测量仪包括微处理器、存储器、测量传感器和为测量仪系统供电的系统电源；存储器与微处理器连接，测量传感器的输出端与微处理器的输入端连接，微处理器连接有与终端处理机进行无线数据传输的无线传输单元和深度传感器。其测量控制方法：深度传感器测得仪器下水的数据，微处理器关闭无线数传模块电源，无线传输单元停止工作，测量仪处于水下采样工作状态；深度传感器测得仪器出水的数据，微处理器启动无线数传模块电源，无线传输单元开始工作，无线传输单元与终端处理机通过无线传输方式接受或发送数据，上传测量数据或设置参数。本发明能避免密封件磨损，节省电源和存储空间。

1、  一种水下自容式测量仪，包括微处理器(1)、存储器(2)、测量传感器(3)和为测量仪系统供电的系统电源(4)；存储器(2)与微处理器(1)连接，测量传感器(3)的输出端与微处理器(1)的输入端连接，其特征在于：所述微处理器(1)还连接有与终端处理机(7)进行无线数据传输的无线传输单元(5)。

2、  根据权利要求1所述的水下自容式测量仪，其特征在于：所述微处理器(1)还连接有深度传感器(6)。

3、  根据权利要求2所述的水下自容式测量仪，其特征在于：所述无线传输单元(5)包括无线数传模块(51)、无线数传模块电源(52)和天线(53)；所述无线数传模块(51)与微处理器(1)连接；天线(53)与无线数传模块(51)连接；微处理器(1)的输出端通过无线数传模块电源(52)与无线数传模块(51)连接。

4、  根据权利要求3所述的水下自容式测量仪，其特征在于：所述无线数传模块(51)包括RF无线数传芯片，所述RF无线数传芯片的TX输出端与微处理器(1)的RX输入端连接；所述微处理器(1)的TX输出端与RF无线数传芯片的RX输入端连接。

5、  根据权利要求1～4任一项所述的水下自容式测量仪，其特征在于：所述无线数传模块(51)设于水下自容式测量仪的仪器壳体内。

6、  根据权利要求1～4任一项所述的水下自容式测量仪，其特征在于：所述无线数传模块(51)单独密封，设于水下自容式测量仪的仪器壳体外，并通过水密电缆与微处理器(1)连接。

7、  一种水下自容式测量仪的测量控制方法，首先系统上电，微处理器(1)进行初始化，然后开始采集深度传感器(6)的数据；
当深度传感器(6)测得仪器下水的数据时，微处理器(1)关闭无线数传模块电源(52)，无线传输单元(5)停止工作，水下自容式测量仪处于水下采样工作状态；
当深度传感器(6)测得仪器出水的数据时，微处理器(1)启动无线数传模块电源(52)，无线传输单元(5)开始工作，无线传输单元(5)与终端处理机(7)通过无线传输方式接受或发送数据，进行上传测量数据或设置参数的操作。

8、  根据权利要求7所述的水下自容式测量仪的测量控制方法，其特征在于：所述水下采样工作状态为，首先启动测量传感器(4)采集数据，将测量传感器(4)采集的数据存入存储器(3)，完成一轮采数后，微处理器(1)采集深度传感器(6)采样值判断是否继续采样，当深度传感器(6)测得仍是仪器下水数据时，循环采样；当深度传感器(6)测得仪器出水的数据时，退出水下采样工作状态。

一种水下自容式测量仪及其测量控制方法
技术领域
本发明涉及测量仪器领域，特别涉及一种水下自容式测量仪，本发明还涉及该水下自容式测量仪的测量控制方法。
背景技术
海洋湖泊的水下测量仪器大多采用电缆连接式，即通过电缆提供水中传感器的电能，同时把水中传感器的模拟信号或数据信号传送到船上终端进行处理。采用电缆连接会有很多不便之处，比如说在深水测量时，必须具备长电缆以及电缆绞车，而有些电缆绞车还只能依赖进口，这就大大增加了测量仪器的成本。
随着低功耗电子器件和小体积大容量电池的开发及运用，自容式仪器结构越来越多被采用，即在测量水中的光学、水文、化学等要素的仪器中抛掉电缆，采用自带电池，并把所有的信息存储在内部。为了尽早了解仪器的工作状态和测量数据，在一般情况下，仪器每次出水后，就把存储在水下仪器内的数据传输到终端处理机。目前，国内外均采用打开仪器的密封盖，取出存储器或把传输线插到安装在仪器上的插座进行数据传输。但是，多次打开仪器的密封盖将会磨损密封件，一有疏忽将会造成非常严重的后果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在进行数据传输时不需要打开仪器的密封盖，避免密封件磨损，简单实用的水下自容式的测量仪。本发明还涉及该水下自容式的测量仪的测量控制方法。
为了实现上述目的，本发明包括如下技术方案：一种水下自容式测量仪，包括微处理器、存储器、测量传感器和为测量仪系统供电的系统电源；所述存储器与微处理器连接，测量传感器的输出端与微处理器的输入端连接，所述微处理器还连接有与终端处理机进行无线数据传输的无线传输单元。
所述微处理器还连接有深度传感器。
所述无线传输单元包括无线数传模块、无线数传模块电源和天线；所述无线数传模块与微处理器连接；天线与无线数传模块连接；微处理器的输出端通过无线数传模块电源与无线数传模块连接。
所述无线数传模块包括RF无线数传芯片，所述RF无线数传芯片的TX输出端与微处理器的RX输入端连接；所述微处理器的TX输出端与RF无线数传芯片的RX输入端连接。
所述无线数传模块设于水下自容式测量仪的仪器壳体内。
所述无线数传模块单独密封，设于水下自容式测量仪的仪器壳体外，并通过水密电缆与微处理器连接。
一种水下自容式测量仪的测量控制方法，首先系统上电，微处理器进行初始化，然后开始采集深度传感器的数据；当深度传感器测得仪器下水的数据时，微处理器关闭无线数传模块电源，无线传输单元停止工作，水下自容式测量仪处于水下采样工作状态；当深度传感器测得仪器出水的数据时，微处理器启动无线数传模块电源，无线传输单元开始工作，无线传输单元与终端处理机通过无线传输方式接受或发送数据，进行上传测量数据或设置参数的操作。
更进一步的，所述水下采样工作状态为，首先启动测量传感器采集数据，将测量传感器采集的数据存入存储器，完成一轮采数后，微处理器采集深度传感器采样值判断是否继续采样，当深度传感器测得仍是仪器下水数据时，循环采样；当深度传感器测得仪器出水的数据时，退出水下采样工作状态。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：首先，本发明仪器下水测量并上水后，不必打开仪器的密封盖，而是通过无线数据通信的方法，对仪器进行各种参数的设置，或通过命令把仪器所测量得的数据传送到终端处理机，这样就不需要打开仪器的密封盖，避免密封件磨损；其次，本发明通过深度传感器的测量数据控制水下自容式测量仪的工作状态，避免了无线数传模块对测量信号的电磁干扰；同时也起到节省电源和节约存储器存储空间的作用。
附图说明
图1为本发明水下自容式测量仪的电路模块图；
图2为终端处理机部分的电路模块图；
图3为本发明水下自容式测量仪的程序流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行说明。
附图1为本发明的电路方框图，如图所示，一种水下自容式测量仪的电路模块，包括微处理器1、存储器2、测量传感器3、系统电源4和深度传感器6；所述存储器3与微处理器1连接，测量传感器3输出端与微处理器1输入端连接，深度传感器6与微处理器1连接，系统电源4为整个自容式测量仪系统供电，为独立供电方式；另外本发明还包括一个无线传输单元5，该无线传输单元5与微处理器1连接，起到与终端处理机7进行无线数据传输的作用。
无线传输单元5包括如下模块：无线数传模块51、无线数传模块电源52和天线53；所述无线数传模块51包括RF无线数传芯片，RF无线数传芯片的TX输出端与微处理器1的RX输入端连接；微处理器1的TX输出端与RF无线数传芯片的RX输入端连接；天线53与无线数传模块51连接；微处理器1的输出端通过无线数传模块电源52与无线数传模块51连接。
终端处理机7为PC机，该终端起到读取、存储、分析水下自容式测量仪测量得数据并设置水下自容式测量仪的作用，为了与本发明的水下自容式测量仪进行数据传输，终端处理机7上设有与本发明的无线传输单元5相匹配的无线传输单元。
在本发明具体实施例中，微处理器1包括一个C8051F020芯片、无线数传模块51包括RF无线数传芯片FC-201/S4325，存储器2为28F320S3非易失性数据存储器，其工作原理为：深度传感器6测得的信号先读入微处理器1的C8051F020芯片中，微处理器1对当前采到的深度数据进行实时采集和监视，通过对途中的深度信号判断仪器是否进入水中，当判断到仪器进入水中，微处理器1的C8051F020芯片立即发送控制命令，关闭无线数传模块电源52使得RF无线数传芯片FC-201/S4325停止工作，并开始对测量传感器3进行采数，把采样结果与仪器当前所处的剖面深度信息经微处理器1的C8051F020芯片处理后送入存储器2即28F320S3非易失性数据存储器中进行现场自容式储存，仪器在整个采样过程中不间断地对其当前所处的深度信息进行采集和判断，当判断到仪器离开水面后立即停止对其测量传感器3的采样和存储，这样做一方面提高了现场资源的利用率，另一方面通过深度控制也可以提高现场采样结构的有效性，减轻工作人员的后续工作压力。
当测量仪器采样结束离开水面后，微处理器1的C8051F020芯片发送控制命令，打开无线数传模块电源52使得无线数传模块51的RF无线数传芯片FC-201/S4325工作，此时用户可以根据需要对现场采样结果进行下载或者对仪器参数设置，整个数据下载和参数设置的过程都是通过无线数据传输进行的，因此，避免了对仪器密封盖的频繁打开导致密封部件的磨损。
为了更好的说明测量仪和终端处理机7的无线数传的原理，可同时参见图1和图2，其中图2为终端处理机部分的电路模块图，测量仪器的无线数传模块51和图2中与终端处理机7连接的无线数传模块的功能和结构完全相同，其核心都包括一个RF无线数传芯片FC-201/S4325，当要向对方发送命令或数据时，终端处理机7或微处理器1通过TX输出端以RS232格式把数据传输到RF无线数传芯片的RX输入端上，RF无线数传芯片把接受到的数据按照规定的模式进行调制，并把调制信号加在超短波混合器上，以超短波为载波，进行功率驱动级、天线发射，当RF无线数传芯片通过天线接收到对方发射来的信号时，便进行信号分离和解调，获取数据信号，并把数据信号通过无线数传模块的TX输出端传输到终端处理机7或微处理器1的RX输入端。
根据数据传输的方向，分为测量仪器向终端处理机7发送采样结果和终端处理机7向测量仪器进行参数设置两种。
测量仪器向终端处理机7发送采样结果的过程为：微处理器1的芯片C8051F020先通过串行通讯方式经RF无线数传芯片FC-201/S4325发送至与终端处理机7相连接的RF无线数传芯片FC-201/S4325芯片，然后将数据传输到终端处理机7；
终端处理机7向测量仪器进行参数设置：终端处理机7通过与其相连接的RF无线数传芯片FC-201/S4325通过无线传输的方式发送给测量仪的无线传输单元5，无线传输单元5通过串行通信方式将参数设置信号发到微处理器1的C8051F020芯片，微处理器1根据设置的信号进行参数设置。
本发明还包括一种水下自容式测量仪的测量控制方法，具体参见图3，即本发明的程序流程图。首先是测量仪的系统上电，微处理器1进行初始化，然后开始采集深度传感器6的数据；当深度传感器6测得仪器下水的数据时，微处理器1关闭无线数传模块电源52，无线传输单元5停止工作，水下自容式测量仪处于水下采样工作状态；所述水下采样工作状态为，首先启动测量传感器4采集数据，将测量传感器4采集的数据存入存储器3，完成一轮采数后，采集深度传感器6采样值判断是否继续采样，当深度传感器6测得仍是仪器下水数据时，循环采样；当深度传感器6测得仪器出水的数据时，退出水下采样工作状态。
当深度传感器6测得仪器出水的数据时，微处理器1启动无线数传模块电源52，无线传输单元5开始工作，无线传输单元5与终端处理机7通过无线传输方式接受或发送数据，进行上传测量数据或设置参数的操作。如果是传数命令，还得分清是传历史数据还是当前数据。如果是设置参数命令，则进行参数设置后返回。