一种双处理器海洋漂流浮标控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双处理器海洋漂流浮标控制系统，涉及海洋观测技术领域，包括主控模块，数据采集模块，电量监测模块，通信定位模块；主控模块包括有主处理器和故障协处理器，通过主处理器向故障处理器发送识别码判断主处理器是否出现故障，当主处理器出现故障时，故障协处理器开始接替控制系统的主要工作，根据判断结果确定合适的处理器控制系统运行工作，根据确定后的处理器获取系统所剩余电量，依据获取的系统剩余电量确定系统的工作频率，然后开始执行数据采集任务；将所采集到的数据与正常采集数据对比来实时切换数据采集的采样频率；在数据采集完成后开始获取浮标的位置信息，将所获取的位置信息和采集到的数据发送给岸站上位机进行处理。给岸站上位机进行处理。给岸站上位机进行处理。

【技术实现步骤摘要】
一种双处理器海洋漂流浮标控制系统


[0001]本专利技术涉及海洋观测
，具体涉及一种双处理器海洋漂流浮标控制系统。

技术介绍

[0002]海洋拥有丰富的渔业、油气、矿产等资源，但是在辽阔的海域上所建立的海洋观测站点却十分稀少，这是因为海洋上符合建立气象和水文观测站条件的岛屿不多；目前，人们所获取的海洋气象观测资料主要由卫星遥感、商船气象报告、非业务性飞机、海洋漂流浮标等观测设备提供。
[0003]海洋漂流浮标是目前常用的海洋观测设备之一，可以对海洋环境情况进行实时有效的监测；相比于其他的海洋观测设备，其具有体积小、随流性好、隐蔽性高、成本低、可以实现多点观测等特点；因此，近些年来，海洋漂流浮标逐渐成为各个国家海洋观测领域研究的重点。
[0004]近些年来，我国在海洋观测领域取得了众多突破，但漂流浮标自主研发水平总体上还是与世界发达国家还有一定的差距，比如，我国以往研制的漂流浮标观测系统以测量海温和海流为主，缺少对各类其他海洋要素的观测数据；浮标整体耗能较大，在海上理论工作时间极少超过两年；对海上突发系统故障情况考虑不足，几乎没有进行相关的设计考虑。基于此实际使用需求，以提升重点海区观测水平为目标，针对现有漂流浮标观测技术存在的不足以及海洋要素综合观测需求的不断增加，在现代电子技术及通信技术基础上，设计了一种新型低功耗、高可靠性以及高数据采集质量的海洋综合观测系统以解决以上问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种双处理器海洋漂流浮标控制系统，解决现有技术存在的问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种双处理器海洋漂流浮标控制系统，包括：
[0008]电量监测模块，用于获取实时电源电量；
[0009]数据采集模块，用于采集浮标外部海洋环境信息；
[0010]通信定位模块，用于获取漂流浮标的位置信息；
[0011]主控模块，包括有主处理器和故障协处理器，通过主处理器向故障处理器发送识别码判断主处理器是否出现故障，当主处理器出现故障时，故障协处理器开始接替控制系统的主要工作，根据判断结果确定合适的处理器控制系统运行工作；
[0012]根据确定后的处理器获取系统所剩余电量，依据获取的系统剩余电量确定系统的工作频率，然后开始执行数据采集任务；将所采集到的数据与正常采集数据对比来实时切换数据采集的采样频率；在数据采集完成后开始获取浮标的位置信息，将所获取的位置信息和采集到的数据发送给岸站上位机进行分析处理。
[0013]进一步地，还包括：电源管理模块、存储模块，
[0014]所述电源管理模块用于对各个模块进行供电管理；
[0015]所述存储模块用于对所述数据采集模块采集到的数据进行存储。
[0016]进一步地，所述存储模块采用SD卡进行数据存储。
[0017]进一步地，所述电量监测模块采用LTC2944电量监测芯片，用于切换系统工作时间，当系统时间是在夜间十二点到十二点零三分之间，则系统不执行其他工作，只等待岸站人员命令；当系统时间不是，则开始检测当前电池电量，若电池电量大于百分之五十时，系统每两小时工作三分钟，若电池电量小于百分之五十时，系统每四小时工作三分钟。
[0018]进一步地，所述监测模块还包括环境监测模块，所述环境监测模块包括MS5611气压传感器芯片和SHT21温湿度传感器芯片，用于实时监测当前浮球内部的气压和温度情况。
[0019]进一步地，所述通信定位模块包括北斗通信定位模块和铱星通信定位模块，用于获取漂流浮标的相关信息并发送给岸站工作人员。
[0020]进一步地，所述北斗通信定位模块用于通信终端进行通信定位，所述铱星通信定位模块用于北斗通信定位模块出现故障时接替其通信终端通信定位，并向岸站报告异常原因。
[0021]进一步地，所述故障协处理器连接有功能扩展模块，实现对系统功能的扩展。
[0022]进一步地，还包括远程控制指令，所述远程控制指令优先级从高到低依次为系统复位及电源控制、工作时间改变、采样频率改变、存储数据读取、信号检测、系统自身自动执行指令。
[0023]本专利技术提供了一种双处理器海洋漂流浮标控制系统，具备以下有益效果：
[0024]该本专利技术提供的一种双处理器海洋漂流浮标控制系统，相比于其他漂流浮标系统其功耗较低，预估可以实现在海上工作五年以上；能够适应海洋不同于陆地的特殊环境，能够对电子系统受到海洋特殊环境所产生的各类影响进行应急处理，实现对其所经过海域的气压、水温、波高以及波周期等海洋环境要素进行连续、准确地采集，为海洋环境监测预报、海洋生态环境保护及海洋国土安全保障等领域提供技术支撑。
附图说明
[0025]图1为整个系统设计框图；
[0026]图2为系统供电管理框图；
[0027]图3为场效应管和三极管配合设计的开关电路原理图；
[0028]图4为岸站命令分类框图；
[0029]图5为第一次处理器检测流程图；
[0030]图6为第二次处理器检测流程图。
具体实施方式
[0031]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，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0032]请参阅图1
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6，本专利技术提供的技术方案：
[0033]一种双处理器海洋漂流浮标控制系统分为主控模块、预留的多元适配性接口(连接数据采集外设传感器)、功能扩展模块、电源模块、电源管理模块、通信定位模块、存储模
块、电量监测模块、环境监测模块等。
[0034]基于STM32芯片所具有的多种工作模式，主控模块选取STM32芯片，当系统正常运行时，微处理器进入正常运行模式，当系统进入休眠状态时，微处理器进入低功耗模式；主控模块包括有主处理器和故障协处理器，故障协处理器通过主控模块所预留的接口相连接，只包含系统运行的主要功能；由于海洋装备种类多样，为了实现系统多样化载荷功能，故障协处理器上设计了海洋装备常用的各种接口，包括：RS485、RS232、CAN等，本系统目前计划搭载水温探头、波浪仪以及外设气压传感器，同时，将故障协处理器与功能扩展模块相连接，实现对系统功能的扩展，功能扩展模块上包含有FLASH芯片W25Q128、运动处理组件MPU6050、DS1339B外部定时时钟电路等各种芯片，可以根据自己的需要，将功能扩展模块上所需使用的传感器芯片引脚与故障协处理器相连，实现低功耗与高实用性间的完美平衡。
[0035]电源模块由一块总容量1000Wh、供电电压12V的电池作为核心供电单元，同时配备四组电压转换电路所构成，如图2所示，基于MP2359电源芯片良好的低功耗特性参数和性能，本系统选取MP2359电源芯片作为电压转换电路主芯片，将MP2359电源芯片、DMP3036SSS场效应管、DTC143ZETL数字三极管相结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双处理器海洋漂流浮标控制系统，其特征在于，包括：电量监测模块，用于获取实时电源电量；数据采集模块，用于采集浮标外部海洋环境信息；通信定位模块，用于获取漂流浮标的位置信息；主控模块，包括有主处理器和故障协处理器，通过主处理器向故障处理器发送识别码判断主处理器是否出现故障，当主处理器出现故障时，故障协处理器开始接替控制系统的主要工作，根据判断结果确定合适的处理器控制系统运行工作；根据确定后的处理器获取系统所剩余电量，依据获取的系统剩余电量确定系统的工作频率，然后开始执行数据采集任务；将所采集到的数据与正常采集数据对比来实时切换数据采集的采样频率；在数据采集完成后开始获取浮标的位置信息，将所获取的位置信息和采集到的数据发送给岸站上位机进行分析处理。2.根据权利要求1所述的一种双处理器海洋漂流浮标控制系统，其特征在于，还包括：电源管理模块、存储模块，所述电源管理模块用于对各个模块进行供电管理；所述存储模块用于对所述数据采集模块采集到的数据进行存储。3.根据权利要求2所述的一种双处理器海洋漂流浮标控制系统，其特征在于，所述存储模块采用SD卡进行数据存储。4.根据权利要求1所述的一种双处理器海洋漂流浮标控制系统，其特征在于，所述电量监...

【专利技术属性】
技术研发人员：江帆，魏兆强，任国庆，陈朝晖，陈店，马昕，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：