多通道同步海洋数据采集系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种针对海洋多尺度数据同步采集的多通道同步海洋数据采集系统。该系统由海洋数据噪声去除模块、模数转换模块、数据处理模块、数据传输模块和电源模块等五个模块构成。其中，海洋数据噪声去除模块，用于实现多通道海洋数据同步采集并滤除数据中的杂波；模数转换模块，对得到的海洋数据进行模数转换；数据处理模块，对数字海洋数据进行处理，用于得到符合要求的海洋数据；数据传输模块，以网络接口或者是串口方式对处理之后的海洋数据进行传输。本实用新型专利技术具有数据采集高分辨率及高准确率的特点，实现了海洋数据的同步备份传输，在实时立体海洋观测领域具有广泛的应用前景。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于数据采集器与传输
，涉及一种高分辨率低噪声的数据采集系统，适用于对海洋温度信息、深度信息、盐度信息等模拟信息的高速同步数据采集。
技术介绍
目前绝大多数的设备类数据采集系统，例如条码机、扫描仪等都是数据采集工具(系统)，在操作功能、信息含量和使用范围上都有一定的局限和不足。首先，传统上的设备类数据采集系统，大多数只能进行单通道的数据采集，局限于同时间单方向操作，并不能进行多通道的数据采集；其次为数不多的支持多通道的数据采集系统，模拟信号需要经过多路模拟开关，分时切入模拟转换器进行循环采样，不能达到实时同步采样的效果；此外，传统的数据采集系统并没有对信号进行噪声去除处理，数据准确性不高，且采集器分辨率不够高，无法实现高精度的数据采集。因此，针对海洋数据的低频特性和原位海洋数据要求采集精度高的特点，目前的数据采集系统不能适用于海洋数据采集。
技术实现思路
本技术的技术效果能够克服上述缺陷，提供了一种高性能的多通道同步海洋数据采集系统。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案:系统包括海洋数据噪声去除模块、模数转换模块、数据处理模块、数据传输模块和电源模块，其中:(I)海洋数据噪声去除模块，用于实现多通道海洋数据同步采集，同时滤除同步采集得到海洋数据中的杂波；(2)模数转换模块，对同步采集得到的多通道模拟海洋数据进行模数转换；(3)数据处理模块，对数字海洋数据进行后期处理，用于得到符合要求的海洋数据；(4)数据传输模块，以网络接口或串口方式对处理之后的数字海洋数据进行传输。本技术中的海洋数据噪声去除模块，通过其为海洋传感器预留的接口与多种海洋传感器进行连接，将多通道的海洋数据传输给巴特沃斯低通滤波器进行噪声去除处理，滤除数据中的杂波进而得到准确的海洋相关数据，同时将数据传输给模数转换模块。模数转换模块由AD7665组成，其将由数据噪声去除模块输入得到的准确海洋相关数据进行模拟数据与数字数据的转换，得到相关的数字海洋数据，并传递给数据处理模块处理一定的控制和数字海洋数据，同时数据处理模块向模数转换模块传递即时中断处理信息。数据传输模块分别通过10/100M网络接口(RMII接口 )和串行接口连接了网口芯片和串口芯片，而后分别与网络接口和串行接口进行了连接，其将上述符合要求的数字海洋数据通过RMII接口与RS232串口同时发送，实现通过基于以太网接口的海洋数据高速回传，同时通过RS232/RS485接口同步传输数据到海洋设备自身的控制平台，实现数据同步备份传输。电源模块用于按照要求为各个模块提供所需电压。经测试结果表明本技术提供了一种具有多通道、同步、准确度高、数据传输方便高效等优点的新型的海洋数据多通道同步数据采集系统，针对海洋数据多尺度同步采集的需求，实现了对4路海洋传感器采集数据的同步采集；基于海洋数据低频特性,海洋数据噪声去除模块采用巴特沃斯前置滤波设计，滤除海洋数据杂波，减少了杂波的干扰，提高了数据采集的准确性；针对原位海洋数据要求采集精度高的特点，实现了对4路输入海洋传感器信号全部达到16bit的分辨率；其支持10/100M网络接口与RS232串口同时发送，能够实时通过基于以太网接口的海洋数据高速回传，并同步传输数据到海洋设备自身的控制平台，实现数据同步备份传输，在实时立体海洋观测领域具有广泛的应用前景。以下结合附图和具体实施方式对本技术进一步说明:附图说明图1为本技术的整体分布图示；图2为本技术的整体框架图；图3为数据噪声去除模块具体结构图，包括为海洋传感器预留的接口及其与前置滤波器的具体连接说图示；图4为数据噪声去除模块中前置巴特沃斯低通滤波器与模数转换模块的连接图；图5为模数转换模块与数据处理模块的具体连接图，包括16路数据输入、中断及控制流；图6为数据传输模块中的网络接口与RS232串口与数据处理模块的具体连接方式。图中:I海洋传感器接口 ；2巴特沃斯低通滤波器；3AD7665 ；4STM32F107 ;5网口芯片；6串口芯片RS232 ；7网络接口 ；8串行接口 ；具体实施方式以下结合附图来说明本技术的具体实施方式:系统包括海洋数据噪声去除模块、模数转换模块、数据处理模块、数据传输模块和电源模块等五个模块，下面分别对其进行说明:海洋数据噪声去除模块:如图3、4所示，将各种海洋传感器连接在此模块为海洋传感器预留的接口上，进而得到海洋温度、深度、盐度等各方面的模拟信息数据，针对海洋数据的低频特性，将多通道模拟海洋数据同时传入系统的前置巴特沃斯低通滤波器，进行杂波滤除，得到准确的模拟海洋数据信息，并将得到的多通道模拟数据信息传输给模数转换模块。模数转换(AD)模块:如图5所示，其采用AD7665这种逐次逼近型的16位快速模数转换器，运用其特有的8采样方式，实现了对4路模拟海洋传感器数据的同步采集；同时，模数转换模块包含一个16位高速采样ADC，允许各种输入范围，具有一个非常高的采样率模式，能够实现对4路输入的海洋传感器信号全部达到16bit的分辨率，其转换速率为500KSPS或570KSPS ;模数转换模块的输出方式既可以使用串行接口也可以是并行接口，本技术采用串口形式输出，将海洋数据在进行模数转换之后以串行接口的方式传输给数据处理模块进行处理。数据处理模块:此模块由STM32F107构成，本技术利用STM32F107载入软件驱动程序和数据处理软件程序，利用一个时钟信号和一个实时时钟信号对单片机进行控制，对数据进行实时处理。数据传输模块:如图6所示，该模块将数据处理模块中得到的处理好的数字海洋数据分别通过网络接口与RS232串口输出，通过RMII (简化的MII接口 )将处理好的数据库以以太网报的形式传输给网口芯片，最终通过网络接口输出，用于网络传输；同时，按照3.3V的LVTTL标准由电源模块为串口芯片提供标准直流3.3V电压，并将处理好的数字海洋数据同时传输给串口芯片RS232，最终以串行接口进行输出。RS232串口作为计算机上一个最为通用的设备通信协议，起着至关重要的作用，其按位(bit)发送和接收字节，支持同时发送数据和接收数据，可简单实现远距离通信根据需要设定合适的波特率和数据位，同时运用停止位和奇偶校验位进行控制和检错，使数据按照规定好的方式进行传输。电源模块:此模块分别按照要求给模数转换模块、数据处理模块、数据传输模块提供+5V、+3.3V、+3.3V电压，保证各个模块正常工作。通过以上模块的配合使用分别解决了海洋数据多通道同步采集、数模转换、数据有效处理以及数据传输等几个问题，最终实现了技术多通道同步海洋数据的采集系统，提供了一种涉及高分辨率低噪声的数据采集系统，适用于对海洋温度信息、深度信息、盐度信息等模拟信息的高速同步数据采集系统。权利要求1.一种多通道同步海洋数据采集系统，其特征在于，系统包括海洋数据噪声去除模块、模数转换模块、数据处理模块和数据传输模块和电源模块等五个模块，其中: (1)海洋数据噪声去除模块，用于连接多个海洋传感器，实现滤除采集得到的多通道海洋数据中的杂波； (2)模数转换模块，对同步采集得到的多通道海洋数据进行模数转换； (3)数据处理模块，对数字海洋数据进行处理，用于得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多通道同步海洋数据采集系统，其特征在于，系统包括海洋数据噪声去除模块、模数转换模块、数据处理模块和数据传输模块和电源模块等五个模块，其中：?(1)海洋数据噪声去除模块，用于连接多个海洋传感器，实现滤除采集得到的多通道海洋数据中的杂波；?(2)模数转换模块，对同步采集得到的多通道海洋数据进行模数转换；?(3)数据处理模块，对数字海洋数据进行处理，用于得到符合要求的海洋数据；?(4)数据传输模块，以网络接口或串口方式对处理之后的海洋数据进行传输。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于方杰，马纯永，田丰林，韩勇，陈戈，吴合义，王政，孔庆红，
申请(专利权)人：北京中海新图科技有限公司，青岛经纬蓝图信息技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：