一种基于多路传感器状态采集技术的智能海洋观测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多路传感器状态采集技术的智能海洋观测系统，包括相互配合的气象子系统、水文子系统和智能海洋观测处理机，用于监测海洋的风向、风速、气压、空气温度、湿度、水温、降水量、潮位，并通过显示屏自动显示，同时通过成熟稳定的4G、5G及北斗卫星网络向主管单位实时发送观测数据；气象子系统和水文子系统均包括：传感器、智能采集器、4G/5G无线设备或北斗卫星设备、蓄电池；智能海洋观测处理机接收来自至少一个气象子系统和至少一个水文子系统监测终端设备传输的各种数据，并对各种数据进行操作处理和显示，可同时处理多个子系统的数据。本发明专利技术可以提高维护和管理的自动化水平、协调运行能力以及详细的管理功能。协调运行能力以及详细的管理功能。协调运行能力以及详细的管理功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多路传感器状态采集技术的智能海洋观测系统


[0001]本专利技术属于新一代信息
，尤其涉及一种基于多路传感器状态采集技术的智能海洋观测系统。

技术介绍

[0002]海洋环境观测是海洋站主要的工作职能之一是一项长期的、连续的海洋基础工作。通过先进监测设备和有效运行获取的观测数据可为各级海洋行政主管部门加强海洋行政管理、合理开发利用海洋资源，减少海洋灾害损失提供重要的技术依据。
[0003]目前国家海洋局全部海洋站(包括无人值守站和共建站)都已安装台站观测系统，每天都在连续不断地进行着海洋水文、气象监测数据和其他项目监测数据的采集、处理和传输。随着监测与观测技术的发展、海洋站也在不断增加新的监测设备和监测项目，以及为我国海洋防灾减灾提供更加强有力的技术支撑。
[0004]海洋站由于地处沿海，环境条件比较恶劣，盐雾、湿度等因素难免对海洋观测监测设备造成一定程度的不利影响，常因设备出现问题却不能被及时发现，导致观测数据异常甚至缺失；若能做到及早发现设备故障，就可以争取时间组织人员进行维修、以保证在最短时间内恢复观测监测系统的正常运转。
[0005]现有技术的缺点：
[0006](1)传感器接口类型不统一；
[0007](2)仪器故障，原因不明确；
[0008](3)传感器维护、检定不及时；
[0009](4)网络或数据落地电脑出现问题，会造成数据传输断开，数据上传延时或丢失；
[0010](5)现有的海洋站缺少海洋预测报警功能。
专利技术内容
[0011]本专利技术为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种以计算机网络和软件为基础、传感器状态采集模块和智能采集器为核心，通过信息交换和共享，将各个具有完整功能的独立子系统组合成一个有机整体，提高系统维护和管理的自动化水平、协调运行能力以及详细的管理功能，实现功能集成、网络集成和软件界面集成；开放性强，可以兼容多种标准接口和协议的基于多路传感器状态采集技术的智能海洋观测系统。
[0012]本专利技术的技术方案：一种基于多路传感器状态采集技术的智能海洋观测系统，包括相互配合的气象子系统、水文子系统和智能海洋观测处理机，用于监测海洋的风向、风速、气压、空气温度、湿度、水温、降水量、潮位等数据，并通过显示屏自动显示，同时通过成熟稳定的4G、5G及北斗卫星网络向主管单位实时发送观测数据；
[0013]气象子系统和水文子系统均包括：传感器、智能采集器、4G/5G 无线设备或北斗卫星设备、蓄电池，传感器接入智能采集器由智能采集器采集数据并处理后进行数据传输，以及处理用户的各项操作；其中智能采集器是两个子系统的主要核心部件，通过数据总线与
各传感器相连接，完成对各传感器数据的采集处理、数据显示；
[0014]智能海洋观测处理机接收来自至少一个气象子系统和至少一个水文子系统监测终端设备传输的各种数据，并对各种数据进行操作处理和显示，可同时处理多个子系统的数据。
[0015]优选地，所述智能采集器包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块、数据收集模块、电源模块、用户界面、数字化传感器模块、故障判断模块、海洋预警模块和系统状态文件；通过硬件开关和智能触摸屏手动切换系统集成传感器通道的模拟数字类型；对数据进行初步质量控制，内容包括剔除粗大误差、测量值上下限检查、时间连续性检查、传感器不变性检查。
[0016]优选地，所述数据采集模块采集的数据类型主要包括：风向、风速、气压、空气温度、湿度、水温、降水量、潮位，最快每1秒钟采集一次数据，每1分钟完成60次数据采集，通过各种异常数据处理计算出该分钟的采集数据；并能实现达到高准确度的数据采集功能，数据采集模块准确度高，各观测数据的准确度均达到相应规范要求。
[0017]优选地，所述数据处理模块对传感器采集数据而产生的数据信号进行处理；数据采集模块负责每1秒钟向传感器发送数据传输请求，并数据处理模块进行统计计算得出每1分钟各要素的平均值、最大值、最小值以及出现的时间；对于标量采集量进行累加求和，再计算平均值即可；而对于风的计算则需要采用矢量计算的方法，即先将每分钟的风矢量值分别投影到X，Y坐标上，经过标量平均之后再合成。
[0018]优选地，所述数据处理模块对采集的数据经过数据质量控制程序的筛选与处理后，进行数据传输，处理内容如下：
[0019]1)剔除粗大误差：通过多次对采集的数据做冒泡排序后去头舍尾的数据处理过程，对由于干扰出现的异常值具有良好的剔除效果；
[0020]2)测量值上下限检查：对风向、风速、气压、空气温度、湿度、水温、降水量、潮位等数据都设置了最大值和最小值的测量范围，用于处理超过此范围的数据；
[0021]3)时间连续性检查：对所采集的数据连续性进行实时检测，并且自动处理突发的数据缺测情况，对所缺的数据自动补齐；
[0022]4)传感器和外部接口监测：数据采集器运行日志中记录了对传感器接口、卫星接口、4G、5G数据接口的监测，并记录该系统日志，同时自动寻找可用设备上传该日志信息至观测中心，观测中心对该报警日志进行处理，通知观测中心工作人员。
[0023]优选地，所述数据传输模块对观测数据进行基本的校验、汇总、处理，按照系统制定的数据交换标准将数据封装为特定格式的数据包进行发送，系统接收到的所有观测数据集中传输，通过有线、无线或北斗卫星方式，接收系统可以通过网络或者接口的形式与现有的国家海洋传输系统对接；不需要上传数据到计算机，直接通过观测系统将观测数据文件上传给主管部门；数据传输模块包括文件发现模块、数据规范化模块、文件发送模块、状态采集模块。
[0024]优选地，所述文件发现模块通过对数据资料变动消息进行监听，实现对数据文件的实时监控；使在高频次数据文件生成的条件下保证不丢失监控信息；收到文件变动消息后，监控该文件的写入完成状态；所述数据规范化模块在接收到其他节点发送的数据文件后，对该文件进行识别；
[0025]所述文件发送模块在系统启动后，当有数据需要发送时，启动数据发送线程，连接远程的数据接收节点；通过自定义通信协议，将数据文件封装为特定格式的数据包进行发送，系统启动后，即创建数据发送队列，按照数据的优先级进行队列管理，以实现有序的文件传输；
[0026]所述状态采集模块采集数据文件传输过程中的状态信息，包括文件属性、传输状态，相关信息均由其他模块在运行中同步获取；对于数据文件生成、发送的时间，为相关信息生成时间戳，并由状态记录生成按照“消息－时间”的格式生成状态记录，并比照数据文件的传输流程上传。
[0027]优选地，所述数据接收模块由数据接收服务器、通信设备、电源和数据接收软件组成；各工作站点配置有高配数据接收服务器；通讯设备采用CDMA/光纤双路数据传输方式，配置无线路由器以及光纤路由器；
[0028]电源设备采用UPS电源设备对数据接收模块进行供电；
[0029]数据接收处理软件实现风向、风速、气压、空气温度、湿度、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多路传感器状态采集技术的智能海洋观测系统，其特征在于：其包括相互配合的气象子系统、水文子系统和智能海洋观测处理机，用于监测海洋的风向、风速、气压、空气温度、湿度、水温、降水量、潮位等数据，并通过显示屏自动显示，同时通过成熟稳定的4G、5G及北斗卫星网络向主管单位实时发送观测数据；气象子系统和水文子系统均包括：传感器、智能采集器、4G/5G无线设备或北斗卫星设备、蓄电池，传感器接入智能采集器由智能采集器采集数据并处理后进行数据传输，以及处理用户的各项操作；其中智能采集器是两个子系统的主要核心部件，通过数据总线与各传感器相连接，完成对各传感器数据的采集处理、数据显示；智能海洋观测处理机接收来自至少一个气象子系统和至少一个水文子系统监测终端设备传输的各种数据，并对各种数据进行操作处理和显示，可同时处理多个子系统的数据。2.根据权利要求1所述的一种基于多路传感器状态采集技术的智能海洋观测系统，其特征在于：所述智能采集器包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块、数据收集模块、电源模块、用户界面、数字化传感器模块、故障判断模块、海洋预警模块和系统状态文件；通过硬件开关和智能触摸屏手动切换系统集成传感器通道的模拟数字类型；对数据进行初步质量控制，内容包括剔除粗大误差、测量值上下限检查、时间连续性检查、传感器不变性检查。3.根据权利要求2所述的一种基于多路传感器状态采集技术的智能海洋观测系统，其特征在于：所述数据采集模块采集的数据类型主要包括：风向、风速、气压、空气温度、湿度、水温、降水量、潮位，最快每1秒钟采集一次数据，每1分钟完成60次数据采集，通过各种异常数据处理计算出该分钟的采集数据；并能实现达到高准确度的数据采集功能，数据采集模块准确度高，各观测数据的准确度均达到相应规范要求。4.根据权利要求2所述的一种基于多路传感器状态采集技术的智能海洋观测系统，其特征在于：所述数据处理模块对传感器采集数据而产生的数据信号进行处理；数据采集模块负责每1秒钟向传感器发送数据传输请求，并数据处理模块进行统计计算得出每1分钟各要素的平均值、最大值、最小值以及出现的时间；对于标量采集量进行累加求和，再计算平均值即可；而对于风的计算则需要采用矢量计算的方法，即先将每分钟的风矢量值分别投影到X，Y坐标上，经过标量平均之后再合成。5.根据权利要求4所述的一种基于多路传感器状态采集技术的智能海洋观测系统，其特征在于：所述数据处理模块对采集的数据经过数据质量控制程序的筛选与处理后，进行数据传输，处理内容如下：1)剔除粗大误差：通过多次对采集的数据做冒泡排序后去头舍尾的数据处理过程，对由于干扰出现的异常值具有良好的剔除效果；2)测量值上下限检查：对风向、风速、气压、空气温度、湿度、水温、降水量、潮位等数据都设置了最大值和最小值的测量范围，用于处理超过此范围的数据；3)时间连续性检查：对所采集的数据连续性进行实时检测，并且自动处理突发的数据缺测情况，对所缺的数据自动补齐；4)传感器和外部接口监测：数据采集器运行日志中记录了对传感器接口、卫星接口、4G、5G数据接口的监测，并记录该系统日志，同时自动寻找可用设备上传该日志信息至观测中心，观测中心对该报警日志进行处理，通知观测中心工作人员。
6.根据权利要求2所述的一种基于多路传感器状态采集技术的智能海洋观测系统，其特征在于：所述数据传输模块对观测数据进行基本的校验、汇总、处理，按照系统制定的数据交换标准将数据封装为特定格式的数据包进行发送，系统接收到的所有观测数据集中传输，通过有线、无线或北斗卫星方式，接收系统可以通过网络或者接口的形式与现有的国家海洋传输系统对接；不需要上传数据到计算机，直接通过观测系统将观测数据文件上传给主管部门；数据传输模块包括文件发现模块、数据规范化模块、文件发送模块、状态采集模块。7.根据权利要求6所述的一种基于多路传感器状态采集技术的智能海洋观测系统，其特征在于：所述文件发现模块通过对数据资料变动消息进行监听，实现对数据文件的实时监控；使在高频次数据文件生...

【专利技术属性】
技术研发人员：芮龙，
申请(专利权)人：杭州蓝昌科技有限公司，
类型：发明
国别省市：