一种基于光纤传输的集群式航向温度压力采集模块制造技术

本实用新型专利技术公开了基于光纤传输的集群式航向温度压力采集模块，该模块包含由电源单元、MCU控制单元、422协议、光路接收单元、光路发射单元、IIC协议等组成的主单元，及航向姿态传感单元、温度压力传感单元两个独立单元，两个独立单元通过线缆与主单元连接，以能够使得航向姿态传感单元精度不受主单元电路影响，及温度压力传感单元不影响主单元水密性情况下充分感受安装环境外部温度压力信息。模块可通过符合设计规范的串联、并联连接方式，结合控制指令的合理设计，可组成集群式的航向姿态、温度、压力数据的测试网。本实用新型专利技术实现了航向温度压力数据采集的简洁控制功能，提高了数据采集的协同性和效率，降低了复杂性。降低了复杂性。降低了复杂性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤传输的集群式航向温度压力采集模块


[0001]本技术涉及物理量信息数据采集及光纤通信
，更具体的说，涉及一种基于光纤传输的集群式航向温度压力采集模块。

技术介绍

[0002]航向温度压力等物理量数据的采集，广泛应用于水文环境数据采集监测场景中。采用集群方式对航向温度压力数据进行采集，对水文环境监测和变化趋势预报具有非常重要的意义。
[0003]相关技术中，通常采用分立模块进行航向、温度、压力等数据采集，再采用电信号传输至外部采集控制器。由于各数据采集模块彼此分立，不利于多节点航向、温度、压力等数据协同采集。由于电信号的传输衰减特性，仅适用于短距离的数据传输。较长距离传输时需增加数据中继单元，增加了设计的复杂性。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于光纤传输的集群式航向温度压力采集模块，提高了航向、温度、压力等物理量数据采集的集成化设计，提升了数据传输距离及可维护性。实现了航向温度压力数据采集的简洁控制功能，提高了数据采集的协同性和效率，降低了复杂性。
[0005]本技术的目的是通过如下技术方案来完成的。一种基于光纤传输的集群式航向温度压力采集模块，该模块包括电源单元、MCU控制单元、422协议、航向姿态传感单元、光路接收单元、光路发射单元、IIC协议、温度压力传感单元，所述电源单元、MCU控制单元、422协议、光路接收单元、光路发射单元和IIC协议合称主单元，所述航向姿态传感单元、温度压力传感单元为独立单元，通过软质线缆与主单元连接；以能够使得航向姿态传感单元精度不受主单元电路影响，及温度压力传感单元不影响主单元水密性情况下充分感受安装环境外部温度压力信息。其中，
[0006]所述航向姿态传感单元负责感应航向姿态信息；
[0007]所述温度压力传感单元负责感应外界温度、压力信息；
[0008]所述电源单元，用于接收外界供电，为内部各单元提供工作所需电源；
[0009]所述光路接收单元，通过光纤接收控制指令，并将光信号转换为电信号；
[0010]所述光路发射单元，用于将电信号转换为光信号，并通过光纤输出；
[0011]所述航向姿态传感单元为独立单元，负责感应航向姿态信息。航向姿态传感单元通过供电线缆、传输线缆与主单元连接，选用22号软质线缆，以保障航向姿态传感单元可适应多种安装环境，并可有效根据安装环境，调整安装位置，使航向姿态传感单元远离具有电磁特性的干扰源，提升航向姿态传感单元工作精度。
[0012]所述温度压力传感单元为独立单元，负责感应外界温度、压力信息。温度压力传感单元供电线缆和传输线缆与主单元连接，选用22号软质线缆，以保障温度压力传感单元可
适应多种使用安装环境，并可有效根据安装环境调整安装位置。
[0013]所述MCU控制单元，根据接收到的控制信息，实现基于光纤传输的集群式航向温压采集模块的地址设置或修改、数据读取、模块校正工作模式。选用基于Cortex
‑
M内核的微处理器产品，使用C语言基于HAL库进行开发。MCU控制单元具有成本低、功耗小、性能高、功能多、运行稳定及升级维护方便等特点。MCU控制单元接收到外部采集控制器的控制信息后，根据预设的控制逻辑进入相应工作模式。
[0014]进一步地，所述光路接收单元通过光纤与外部光纤通讯链路连接，接收传输在外部光纤通讯链路上的数据包信息。光路接收单元采用低功耗一体式封装，配备电信号灵敏度解析设计。满足信息处理与传输需求。
[0015]进一步地，所述光路发射单元通过光纤与外部光纤通讯链路连接，将包含航向姿态、温度、压力信息的符合报文规范的数据包上传给外部光纤通讯链路。光路发射单元采用低功耗一体式封装。满足信息处理与传输需求。
[0016]进一步地，所述电源单元集成在主单元电路板上，当接收到外部供电后，输出3.3V及8V或模块其他单元工作所需电压，驱动采集模块正常进行数据采集。
[0017]进一步地，根据模块读取指令请求响应规则，模块通过符合设计规范的串联、并联连接方式，结合控制指令的合理设计，组成集群式的航向姿态、温度、压力数据的测试网。
[0018]为解决航向温度压力等物理量数据协同采集，本技术提供了一种适用于基于光纤传输的集群式航向温度压力采集模块的控制方法，控制协议设计步骤如下：
[0019]第一步，明确通信协议的报文规范及格式，协议数据包中包含帧头、协议代码、数据长度及实际数据，同时，协议还规定报文具体格式；
[0020]第二步，开发过程中，根据协议规范解析接收到的数据包，对于不符合协议规范的数据包不进行解析，丢弃处理。对于符合协议规范的数据包应能解释数据包中各个字节数据所代表的含义；
[0021]第三步，根据数据包解析出的控制指令，编写相应指令判断代码，进入通信协议规定的工作模式；
[0022]第四步，根据功能需求，编写指令响应代码，根据控制指令执行相应工作模式下的控制工作，具体控制逻辑功能有，(1)对基于光纤传输的集群式航向温压采集模块进行地址设计或修改，将地址字节写入不易擦除的flash内，反馈地址写入成功信息。(2)，将最新航向、温度、压力数据打包入符合报文规范的数据包内输出；或将控制指令原码转发。(3)进行阵元校正工作，此工作模式下可将标校信息写入航向传感单元内部寄存器；
[0023]第五步，根据通信协议编写返回信息代码。将运行结果信息生成符合报文规范及格式的数据包，通过光纤输出。
[0024]本技术的有益效果为：本技术提出的基于光纤传输的集群式航向温度压力采集模块，可在外部采集控制器控制下，对航向、温度和压力等物理量数据进行协同采集。在无需增加数据中继单元的情况下，适用于长距离数据传输。本技术选用低功耗MCU器件，可设置模块地址或使用过程中修改模块地址，通过符合报文规范的通讯协议，可进行多模块数据的协同采集，达到多个模块串联、并联进行规模化数据采集功能。本技术选用低功耗器件，供电采用宽电压供电，提升了模块使用场景适应性；本技术模块设计小巧紧促，安装、调试方便，大大降低操作复杂度，使用简单便携。
附图说明
[0025]图1是本技术一种基于光纤传输的集群式航向温压采集模块的组成示意图。
[0026]图2是本技术一种基于光纤传输的集群式航向温压采集模块的报文规范及格式。
[0027]图3是本技术一种基于光纤传输的集群式航向温压采集模块(图内简称模块)的扩展数据采集方式一组网示意图。
[0028]图4是本技术一种基于光纤传输的集群式航向温压采集模块(图内简称模块)的扩展数据采集方式二组网示意图。
[0029]图5是本技术一种基于光纤传输的集群式航向温压采集模块的数据采集程序运行逻辑示意图。
[0030]附图标记说明：10：电源单元，20：MCU控制单元，30：422协议，40：航向姿态传感单元，50本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤传输的集群式航向温度压力采集模块，其特征在于：该模块包括电源单元(10)、MCU控制单元(20)、422协议(30)、航向姿态传感单元(40)、光路接收单元(50)、光路发射单元(60)、IIC协议(70)、温度压力传感单元(80)，所述电源单元(10)、MCU控制单元(20)、422协议(30)、光路接收单元(50)、光路发射单元(60)和IIC协议(70)合称主单元，所述航向姿态传感单元(40)、温度压力传感单元(80)为独立单元，通过软质线缆与主单元连接；其中，所述航向姿态传感单元(40)负责感应航向姿态信息；所述温度压力传感单元(80)负责感应外界温度、压力信息；所述电源单元(10)，用于接收外界供电，为内部各单元提供工作所需电源；所述光路接收单元(50)，通过光纤接收控制指令，并将光信号转换为电信号；所述光路发射单元(60)，用于将电信号转...

【专利技术属性】
技术研发人员：张龙伟，许韵恺，陈小军，张自丽，谢勇，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一五研究所，
类型：新型
国别省市：