一种基于铱星数据传输的北极海冰融化远程监测仪器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于铱星数据传输的北极海冰融化远程监测仪器，包括仪器箱、铱星天线和若干水下专用超声波传感器探头，所述仪器箱内设置有多通道超声波传感器信号处理模块、铱卫星数据传输模块、主控制器、SD卡存储模块和电源模块；所述水下专用超声波传感器探头与多通道超声波传感器信号处理模块连接；所述铱星天线与铱卫星数据传输模块连接；所述多通道超声波传感器信号处理模块、铱卫星数据传输模块、SD卡存储模块和电源模块均与主控制器连接。能够在低温环境下获得水下海冰厚度的实时数据，并通过铱卫星实现远程数据传输，从而达到海冰融化远程监测目的，实现极地恶劣环境下的海冰融化数据采集与自动监测。

A satellite data transmission based on the melting of Arctic sea ice remote monitoring instrument

The invention discloses a satellite data transmission based on the melting of Arctic sea ice remote monitoring instruments, including the instrument box, and a plurality of antenna iridium underwater special ultrasonic sensor probe, the instrument is equipped with a multichannel ultrasonic sensor signal processing module, data transmission module, iridium satellite main controller, SD card storage module and power module; the ultrasonic sensor probe for underwater and multichannel ultrasonic sensor signal processing module is connected; the iridium Iridium satellite antenna and the data transmission module is connected; the multichannel ultrasonic sensor signal processing module, iridium satellite data transmission module, SD card storage module and power module are connected with the main controller. Can the real-time data in the environment of low temperature water under the ice thickness, and remote data transmission is realized through the iridium satellite, so as to achieve the purpose of realizing remote monitoring of sea ice melting, sea ice data acquisition and automatic monitoring of the polar environment.

【技术实现步骤摘要】
一种基于铱星数据传输的北极海冰融化远程监测仪器
本专利技术涉及专用仪器仪表制造
，具体地指一种基于铱星数据传输的北极海冰融化远程监测仪器。
技术介绍
随着人类对南北极的不断探索，人们在南北极开展了各种领域的研究，而海冰在极地研究中占有很大的比重。最近十年，北冰洋海冰范围和厚度都呈现快速减小的趋势，监测极地海冰的变化，有利于提高我们对气—冰—海相互作用机理的认识，对世界气候的研究有重要的意义。目前，国内外关于海冰监测的方法，例如利用卫星遥感技术或飞机航拍技术，利用长期或短期冰站定点人工监测海冰等，经济性较差，精度不够高，很难长期连续观测和远距离实时监测，不足以满足海冰融化信息的长期监测。
技术实现思路
本专利技术就是针对现有技术的不足，提供了一种基于铱星数据传输的北极海冰融化远程监测仪器与实现方法，其通过滤波算法、铱卫星数据传输指令、串口及RS485总线数据传输等技术实现水下超声波传感器的数据采集，信号处理以及铱卫星远程数据传输与实时监测。能够在低温环境下获得水下海冰厚度的实时数据，并通过铱卫星实现远程数据传输，从而达到海冰融化远程监测目的，实现极地恶劣环境下的海冰融化数据采集与自动监测。为了实现上述目的，本专利技术所设计的一种基于铱星数据传输的北极海冰融化远程监测仪器，其特殊之处在于：包括仪器箱、铱星天线和若干水下专用超声波传感器探头，所述仪器箱内设置有多通道超声波传感器信号处理模块、铱卫星数据传输模块、主控制器、SD卡存储模块和电源模块；所述水下专用超声波传感器探头与多通道超声波传感器信号处理模块连接；所述铱星天线与铱卫星数据传输模块连接；所述多通道超声波传感器信号处理模块、铱卫星数据传输模块、SD卡存储模块和电源模块均与主控制器连接；所述铱卫星数据传输模块用于根据主控制器的指令将实时数据通过铱星天线传输至铱星系统并发送至绑定邮箱；所述主控制器用于向多通道超声波传感器信号处理模块发送数据读取命令并读取对应编号的传感器数据，然后将数据存储至SD卡存储模块，同时向铱卫星数据传输模块发送数据传输指令。进一步地，所述多通道超声波传感器信号处理模块通过RS485总线与主控制器连接。更进一步地，所述主控制器采用STM32系列处理器。再进一步地，所述多通道超声波传感器信号处理模块包括依次连接的AD转换器、滤波器和单片机，所述水下专用超声波传感器探头与AD转换器连接，所述单片机与主控制器连接。再进一步地，所述SD卡存储模块采用内存大于等于8G的存储卡。为保证仪器的正常运转，所述仪器箱侧面设置有多通道防水航空插头接口和天线接口，所述多通道防水航空插头接口用于连接水下专用超声波传感器探头，所述天线接口用于连接铱星天线。再进一步地，所述水下专用超声波传感器探头采用收发一体的水下专用超声波传感器。优选地，所述电源模块采用蓄电池或超级电容供电。本专利技术的优点在于：1、本专利技术能够根据水下超声波传感器采集到的信号，通过多通道超声波传感器信号处理模块处理以及铱卫星远程数据传输，实现高精度的水下微观海冰融化情况的远程实时监测，而不是宏观观测或者人工监测，大大节省了成本并提高了监测效果。2、本专利技术同时具有SD卡大容量数据存储功能，将原始数据备份，便于读取，防止丢失。3、本专利技术采用铱卫星进行数据传输，能够实现极地条件下的数据实时传输。4、本专利技术能采用系统待机工作方式，根据所设置的采样间隔时间定时唤醒系统工作，在极地环境条件下尽可能地节省能量的消耗。附图说明图1为本专利技术一种基于铱星数据传输的北极海冰融化远程监测仪器结构示意图。图中：水下专用超声波传感器探头1，多通道超声波传感器信号处理模块2，铱星天线3，铱卫星数据传输模块4，主控制器5，SD卡存储模块6，电源模块7，仪器箱8。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述：如图1所示，本专利技术所设计的一种基于铱星数据传输的北极海冰融化远程监测仪器，包括仪器箱8、铱星天线3和若干水下专用超声波传感器探头1，仪器箱8内设有主控制器5、多通道超声波传感器信号处理模块2、电源模块7、铱卫星数据传输模块4以及SD卡存储模块6，多通道超声波传感器信号处理模块2、电源模块7、铱卫星数据传输模块4以及SD卡存储模块6分别电连接于主控制器5。仪器箱8侧面设有与水下专用超声波传感器探头1电连接的多通道防水航空插头接口、与铱星天线3电连接的天线接口，水下专用超声波传感器探头1通过多通道防水航空插头接口电连接于多通道超声波传感器信号处理模块2，铱星天线3通过天线接口电连接于铱卫星数据传输模块4。本专利技术采用这样的结构设置，仪器箱8的作用在于安装固定所有模块装置，并起到对仪器的防护作用；水下专用超声波传感器探头1的作用在于采集水下被测冰面的距离信息并转化为电信号传输至多通道超声波传感器信号处理模块2进行处理；多通道超声波传感器信号处理模块2的作用在于对水下专用超声波传感器探头1采集到的电信号进行滤波、处理，将处理之后得到的测量数据通过RS485总线传输至主控制器5；主控制器5为控制中心，用于通过RS485总线向多通道超声波传感器信号处理模块2发送数据读取命令并读取对应编号的传感器数据，然后将数据存储至SD卡存储模块6，同时向铱卫星数据传输模块4发送数据传输指令，将数据实时传输至绑定邮箱，从而实现海冰的实时远程监测，整个仪器的数据采集、传输、发送、控制等全部通过该模块实现，较高的处理器速度有助于减少程序延时，提高处理速度，本专利技术优选采用STM32系列的处理器即可满足要求；SD卡存储模块6的作用在于将实时数据进行存储备份；铱卫星数据传输模块4的作用在于根据主控制器5的指令将实时数据通过铱星天线3传输回绑定邮箱；电源模块7的作用在于给整个仪器供电。本专利技术的水下专用超声波传感器探头1采用收发一体的水下专用超声波传感器，可实现水下冰面距离信息的探测、采集并将其转化为电信号，从而获得海冰融化情况的真实数据。多通道超声波传感器信号处理模块2采用AD转换器、滤波器、单片机通过滤波算法、数据转换程序对信号进行处理，并通过RS485总线将数据传输至主控制器5，实现数据的内部转换与通信。更具体而言，铱卫星数据传输模块4采用铱星数传终端，通过主控制器5向其发送铱卫星传输AT指令将数据通过卫星发送至绑定邮箱，从而实现数据的远程传输。为了连续存储大量数据，满足长时间无人值守数据备份。SD卡存储模块采用8G或以上SD大卡。本专利技术的电源模块采用蓄电池或超级电容供电，可通过充电循环使用。本专利技术一种基于铱星数据传输的北极海冰融化远程监测仪器的具体实现过程如下：一、通过上位机软件或直接向SD卡存储模块6写入多通道超声波传感器信号处理模块2的所选通道、数据采样间隔时间等相关参数。二、多通道超声波传感器信号处理模块2接受到水下专用超声波传感器探头1所采集的电信号并经过滤波、解算得出各水下专用超声波传感器探头1与被测冰面的距离，等待主控制器5读取。三、主控制器5从SD卡存储模块6读取相关参数，根据485总线协议通过RS485总线向多通道超声波传感器信号处理模块2发送指令，读取各水下专用超声波传感器探头1的实时数据并将传感器通道编号、实时数据和对应时间数据打包。四、主控制器5将打包好的数据写入SD卡存储模块6进行存储。五、主控制器5根据铱卫星数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于铱星数据传输的北极海冰融化远程监测仪器，其特征在于：包括仪器箱(8)、铱星天线(3)和若干水下专用超声波传感器探头(1)，所述仪器箱(8)内设置有多通道超声波传感器信号处理模块(2)、铱卫星数据传输模块(4)、主控制器(5)、SD卡存储模块(6)和电源模块(7)；所述水下专用超声波传感器探头(1)连接于多通道超声波传感器信号处理模块(2)；所述铱星天线(3)连接于铱卫星数据传输模块(4)；所述多通道超声波传感器信号处理模块(2)、铱卫星数据传输模块(4)、SD卡存储模块(6)和电源模块(7)均连接于主控制器(5)；所述铱卫星数据传输模块(4)用于根据主控制器(5)的指令将实时数据通过铱星天线(3)传输至铱星系统并通过铱星系统发送至绑定邮箱；所述主控制器(5)用于向多通道超声波传感器信号处理模块(2)发送数据读取命令并读取对应编号的传感器数据，然后将数据存储至SD卡存储模块(6)，同时向铱卫星数据传输模块(4)发送数据传输指令。

【技术特征摘要】
1.一种基于铱星数据传输的北极海冰融化远程监测仪器，其特征在于：包括仪器箱(8)、铱星天线(3)和若干水下专用超声波传感器探头(1)，所述仪器箱(8)内设置有多通道超声波传感器信号处理模块(2)、铱卫星数据传输模块(4)、主控制器(5)、SD卡存储模块(6)和电源模块(7)；所述水下专用超声波传感器探头(1)连接于多通道超声波传感器信号处理模块(2)；所述铱星天线(3)连接于铱卫星数据传输模块(4)；所述多通道超声波传感器信号处理模块(2)、铱卫星数据传输模块(4)、SD卡存储模块(6)和电源模块(7)均连接于主控制器(5)；所述铱卫星数据传输模块(4)用于根据主控制器(5)的指令将实时数据通过铱星天线(3)传输至铱星系统并通过铱星系统发送至绑定邮箱；所述主控制器(5)用于向多通道超声波传感器信号处理模块(2)发送数据读取命令并读取对应编号的传感器数据，然后将数据存储至SD卡存储模块(6)，同时向铱卫星数据传输模块(4)发送数据传输指令。2.根据权利要求1所述的一种基于铱星数据传输的北极海冰融化远程监测仪器，其特征在于：所述多通道超声波传感器信号处理模块(2)通过RS485总线与主控制器(5)连接。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，杜路遥，谢涛，傅率智，孔海洋，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42