一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统和方法，该系统包括浮标和位于浮标上的多个水下传感器，自带睡眠模式传感器通过多通道串口服务器和网线将数据传输至控制存储器，无睡眠模式传感器通过USB转485连接线一将数据存储至控制存储器，控制存储器通过USB转485连接线二和485断路器控制无睡眠模式传感器工作；控制存储器将数据存储至TF卡中，多通道串口服务器通过网线、4G路由器、4G天线将数据传输至岸基接收站服务器，本发明专利技术公开的系统和方法可用于近海十米海洋浮标网络数据传输，避免大数据量数据传送时丢失数据或损失数据精度的目的，为近海十米浮标大数据量、高精度原始数据传输提供一种新思路。

A data acquisition, storage and transmission system and method for ocean buoy

【技术实现步骤摘要】
一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统和方法
本专利技术涉及一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统和方法。
技术介绍
海洋环境监测是了解海洋环境质量状况的重要手段。海洋浮标作为一种自动化监测平台，能在恶劣的海况条件下有效工作，被认为是现代海洋环境立体监测体系的重要组成部分。当前，近海十米海洋浮标作为一种重要的自动海洋观测站，浮标常规采集系统可挂载3～5种海洋水体水质测量传感器，采集的参数包括水温、盐度、PH值、叶绿素、浊度、流速、硝酸盐等，采集完成后进行数据截取、打包、存储并发送至岸基接收站服务器。随着科研机构对海洋水体水质的观测需求不断增加，例如多通道营养盐仪、激光粒度分析仪、在线光谱分析仪、在线荧光叶绿素分析仪、在线藻类分析仪等开始用于近海十米海洋浮标上，其传感器具备测量精度高、数据参数多等优点，但传感器挂载越多，对浮标功耗要求也随之增加，同时浮标数据采集器传送时因数据长度受限；或是因采集处理器功能受限，可能需要损失传感器采集精度或者不得不舍弃关键状态参数回传到岸基接收站服务器。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统和方法，以达到可用于近海十米海洋浮标网络数据传输，避免大数据量数据传送时丢失数据或损失数据精度的目的，为近海十米浮标大数据量、高精度原始数据传输提供一种新思路。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统，包括浮标和位于浮标上的多个水下传感器，所述水下传感器包括自带睡眠模式传感器和无睡眠模式传感器，所述自带睡眠模式传感器通过多通道串口服务器和网线将数据传输至控制存储器，所述无睡眠模式传感器通过USB转485连接线一将数据存储至控制存储器，所述控制存储器通过USB转485连接线二和485断路器控制无睡眠模式传感器工作；所述控制存储器将数据存储至TF卡中，所述多通道串口服务器通过网线、4G路由器、4G天线将数据传输至岸基接收站服务器；浮标上的电源系统给自带睡眠模式传感器、控制存储器、多通道串口服务器、485断路器和4G路由器供电。上述方案中，所述控制存储器包括一路串口通道、四路USB通道、一路以太网口通道及内置TF卡槽，所述TF卡置于TF卡槽内。上述方案中，所述多通道串口服务器的串口全部支持RS232、RS485功能。上述方案中，所述4G路由器采用工业级VPN路由器，支持串口和以太网网口两种接入方式。上述方案中，所述4G天线采用双频天线，支持频率698-960/1710-2700。一种海洋浮标数据采集、存储和传输方法，采用上述的一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统，包括如下过程：步骤一，配置水下传感器，将自带睡眠模式传感器设置周期循环工作模式，通过多通道串口服务器连接至控制存储器；将无睡眠模式传感器采用485断路器和USB转485连接线连接至控制存储器；步骤二，配置多通道串口服务器，保持多通道串口服务器串口与水下传感器串口波特率一致；步骤三，将电源系统分别给自带睡眠模式传感器、控制存储器、多通道串口服务器、485断路器和4G路由器供电；步骤四，控制存储器通过多通道串口服务器获取自带睡眠模式传感器的数据，并存储于TF卡中；控制存储器通过USB转485连接线控制485断路器给无睡眠模式传感器上电，采集完成后，控制存储器通过USB转485连接线根据Modbus协议读取无睡眠模式传感器数据，并存储于TF卡中；步骤五，数据存储完成后，控制存储器采用数据单向同步和端口转发两种方式，分别将传感器数据通过4G路由器发送至岸基接收站服务器，岸基接收站服务器根据不同的端口，同步数据端口用于存储传感器原始数据，存放服务器指定位置；端口转发方式转发传感器数据时，控制存储器作为客户端，岸基接收站服务器作为服务端，利用端口转串口软件，将传感器数据由端口转换成串口数据，利用串口工具显示水下传感器数据内容。进一步的技术方案中，所述步骤四中，自带睡眠模式传感器主动向外发送数据的模式，控制存储器只接收数据，不进行其它操作；控制存储器主动索要无睡眠模式传感器的数据。进一步的技术方案中，所述步骤五中，单向同步到岸基接收站服务器的数据内容，完全复制存储控制器中TF卡内的文件内容；端口转发方式在转发传感器数据的同时，还能实现完成配置水下传感器参数的功能。通过上述技术方案，本专利技术提供的海洋浮标数据采集、存储和传输系统和方法具有如下有益效果：本专利技术采用数据单向同步的方式，本地文件复制到岸基接收站服务器文件，当本地文件夹内文件内容发生变化，那么远端岸基接收站服务器也随之发生变化。数据单向同步方式有如下优点：1、单向同步，即浮标端传感器数据只能单向复制至岸基接收站服务器，岸基接收站服务器数据变化不会影响浮标端采集数据及存储。2、同步文件内容，当网络信号中断时，新产生的数据被存储至TF卡中，当网络恢复时，只同步文件增量内容，而并非全部复制，这样节省数据存储空间和存储效率。另外，本专利技术还采用端口转发方式进行数据传输，端口转发方式在转发传感器数据的同时，还能实现完成配置水下传感器参数的功能，例如更改采样间隔、采样内容等。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术实施例所公开的一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术提供了一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统和方法，如图1所示的系统，该系统采用数据单向同步和端口转发两种方式，分别将传感器数据通过4G路由器发送至岸基接收站服务器，单向同步方式可以保证数据接收率达到100％；端口转发的方式还可以实现对传感器的远程控制、更改传感器配置等操作。本实施例中，在近海十米浮标上配置10个水下传感器，其中1-8号水下传感器为自带睡眠模式传感器，9-10号水下传感器为无睡眠模式传感器。1-8号自带睡眠模式传感器通过八通道串口服务器和网线将数据传输至控制存储器，无睡眠模式传感器通过USB转485连接线一将数据存储至控制存储器，控制存储器通过USB转485连接线二和485断路器一、485断路器二分别控制9-10号无睡眠模式传感器工作；控制存储器将数据存储至TF卡中，八通道串口服务器通过网线、4G路由器、4G天线将数据传输至岸基接收站服务器；浮标上的电源系统给自带睡眠模式传感器、控制存储器、多通道串口服务器、485断路器和4G路由器供电。本实施例中，控制存储器包括一路串口通道、四路USB通道、一路以太网口通道及内置TF卡槽，TF卡置于TF卡槽内。多通道串口服务器的串口全部支持RS232、RS485功能，串口均可独立全双工工作，互不干扰，均可配置不同的波特率，支持双网口的网络交换机功能，同时也可以当交换机使用。4G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统，包括浮标和位于浮标上的多个水下传感器，其特征在于，所述水下传感器包括自带睡眠模式传感器和无睡眠模式传感器，所述自带睡眠模式传感器通过多通道串口服务器和网线将数据传输至控制存储器，所述无睡眠模式传感器通过USB转485连接线一将数据存储至控制存储器，所述控制存储器通过USB转485连接线二和485断路器控制无睡眠模式传感器工作；所述控制存储器将数据存储至TF卡中，所述多通道串口服务器通过网线、4G路由器、4G天线将数据传输至岸基接收站服务器；浮标上的电源系统给自带睡眠模式传感器、控制存储器、多通道串口服务器、485断路器和4G路由器供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统，包括浮标和位于浮标上的多个水下传感器，其特征在于，所述水下传感器包括自带睡眠模式传感器和无睡眠模式传感器，所述自带睡眠模式传感器通过多通道串口服务器和网线将数据传输至控制存储器，所述无睡眠模式传感器通过USB转485连接线一将数据存储至控制存储器，所述控制存储器通过USB转485连接线二和485断路器控制无睡眠模式传感器工作；所述控制存储器将数据存储至TF卡中，所述多通道串口服务器通过网线、4G路由器、4G天线将数据传输至岸基接收站服务器；浮标上的电源系统给自带睡眠模式传感器、控制存储器、多通道串口服务器、485断路器和4G路由器供电。


2.根据权利要求1所述的一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统，其特征在于，所述控制存储器包括一路串口通道、四路USB通道、一路以太网口通道及内置TF卡槽，所述TF卡置于TF卡槽内。


3.根据权利要求1所述的一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统，其特征在于，所述多通道串口服务器的串口全部支持RS232、RS485功能。


4.根据权利要求1所述的一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统，其特征在于，所述4G路由器采用工业级VPN路由器，支持串口和以太网网口两种接入方式。


5.根据权利要求1所述的一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统，其特征在于，所述4G天线采用双频天线，支持频率698-960/1710-2700。


6.一种海洋浮标数据采集、存储和传输方法，采用如权利要求1所述的一种海洋浮标数据采集、存储和传输系统，其特征在于，包括如下过程：
步骤一，配置水下传感器，将自带睡眠模式传感器设置周期循...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘野，徐宇柘，郑良，付晓，刘世萱，倪巍，管万春，王楷，张丽，齐亮，董磊，石学涛，
申请(专利权)人：山东省科学院海洋仪器仪表研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37