The invention relates to the technical field of marine observation, aiming at providing a multi-node data synchronous acquisition system and method for real-time monitoring of underwater surface deformation. The system consists of at least four array bands, each consisting of a number of strip-like rigid substrates connected by a movable connector. On each rigid substrate, three sensor units are connected to the slave station data acquisition unit by cable, the latter to the central controller by cable. The external pressure housing and the internal embedded controller and power supply, each slave station data acquisition unit collects data from the MEMS attitude sensor and transmits it to the embedded controller. The invention can realize synchronous acquisition of underwater and even multi-node submarine data, realize three-dimensional reconstruction of surface shape, and can be used for improving ocean observation capability. The clock of the main station is used as the clock source of the system, and the time synchronization in the system is realized in the form of I / O timing instruction, which can effectively solve the problem of time synchronization.
【技术实现步骤摘要】
水下面形变形实时监测的多节点数据同步采集系统及方法
本专利技术涉及海洋观测
,具体涉及一种用于水下面形变形实时监测的多节点数据同步采集系统及方法。
技术介绍
海洋面积约占地球表面积的百分之七十五,海洋中蕴藏了大量的矿藏资源,在海洋勘探和开发过程中需要众多技术设备以及兴建港口码头、铺设海底管道、测量航道等工程。进入21世纪,世界各国经济的发展都离不开广袤的海洋。特别,随着经济的快速发展及人口的不断膨胀,对能源的需求也不断增加,人们已将目光投向海洋尤其是深海,对海洋资源的勘测、开发、利用已成为必要。我国是一个海洋大国,拥有近300万平方公里的海域面积,所以对海洋的开发和研究具有重要意义。水下监测工作是研究海洋和水下工程施工中极其重要的一部分。目前,在地面工程表面形态监测工程中相关技术较为成熟,智能监测技术蓬勃发展,观测系统研制也较为完善,但对水下工程曲面监测,目前研究基础较为薄弱。随着国家大力发展海洋事业,水下面形监测应用领域更加广泛。对于海底地形监测,如海底天然气水合物的勘查与试采。天然气水合物在海底是极其脆弱的,其结构稳定性易受温度和压力变化影响,甚至导致大规模的海底地形变化,毁坏深海输油管道、海底监测等海底工程设施。因此,对于水下面形变形的监测具有重要意义,是迫切需要的。在深海尤其是海底进行数据的采集,时间同步是一个难题。时间同步是水下传感网络的关键技术之一,分布式传感节点采集的数据和时间信息匹配才有意义,它也是实现网络协同工作、协同休眠等技术的基础。现阶段,在陆地上系统的时间同步的技术已经相对比较成熟,但是海洋中的环境更加复杂,目前最常见的方式是 ...
【技术保护点】
1.一种用于水下面形变形实时监测的多节点数据同步采集系统,包括中央控制器和安装了MEMS姿态传感器的阵列带;其特征在于,该系统包括至少四条阵列带,每个阵列带均由通过活动接头连接的若干节条带状的刚性基底组成,每节刚性基底上设有三个传感器单元和一个从站数据采集单元;传感器单元包括外部的耐压壳体和内部的MEMS姿态传感器及电源,从站数据采集单元包括外部的耐压壳体和内部的从站数据采集单元控制板及电源,三个传感器单元分别通过电缆连接至从站数据采集单元,后者通过电缆连接至中央控制器;中央控制器包括外部的耐压壳体和内部的嵌入式控制器及电源,各从站数据采集单元从MEMS姿态传感器采集数据后,传送至嵌入式控制器。
【技术特征摘要】
1.一种用于水下面形变形实时监测的多节点数据同步采集系统,包括中央控制器和安装了MEMS姿态传感器的阵列带;其特征在于,该系统包括至少四条阵列带,每个阵列带均由通过活动接头连接的若干节条带状的刚性基底组成,每节刚性基底上设有三个传感器单元和一个从站数据采集单元;传感器单元包括外部的耐压壳体和内部的MEMS姿态传感器及电源,从站数据采集单元包括外部的耐压壳体和内部的从站数据采集单元控制板及电源,三个传感器单元分别通过电缆连接至从站数据采集单元,后者通过电缆连接至中央控制器;中央控制器包括外部的耐压壳体和内部的嵌入式控制器及电源,各从站数据采集单元从MEMS姿态传感器采集数据后,传送至嵌入式控制器。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,从站数据采集单元通过水密接插件和电缆分别连接各传感器单元与中央控制器。3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述MEMS姿态传感器是3轴加速度传感器,能将获得的加速度进行数据融合以得到姿态信息,并将其显示为四元数或者欧拉角的数据形式。4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,在传感器单元的耐压壳体外侧设有一圈径向包围的卡箍,通过卡箍将传感器单元安装在刚性基底的安装位上。5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,在中央控制器的耐压壳体下端设有有用于固定的尖状固定件,在耐压壳体的上端设有一个环状吊钩。6.根据权利要求1至5任意一项中所述的系统,其特征在于,所述刚性基底是不锈钢板,连接相邻刚性基底的活动接头是不锈钢活动合页,在阵列带的首端设有用于连接水下机械臂的旋转吊环;电源包括5V移动电源和24V锂电池组,前者为从站数据采集单元供电,后者由锂电池串联或并联而成用于为中央控制器供电;所述传感器单元与从站...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈家旺,朱黄超,徐春莺,曹晨,俞宙,韩军,林渊,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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