本发明专利技术公开了一种基于水声通讯的低功耗数据采集方法及装置，包括处理器单元、传感器单元、第一存储单元、第二存储单元、数据收发单元、电池组、水声通讯机、换能器。传感器集成单元可搭载二氧化碳浓度传感器、盐度传感器、硫化氢传感器等传感器，对海底环境参数可长期、不间断地进行监测，并通过水声通讯技术将数据传输到海面。本发明专利技术采用两个存储单元，第一存储单元的存储容量小于所述第二存储单元的存储容量，第一存储单元专用于数据分析生成概要信息，第二存储单元专用于详细数据的查询，仅当查询时才发送详细信息，降低了数据发送量，减少了能量消耗，降低数据传输错误率，延长了数据采集装置在海底持续工作的工作时长。数据采集装置在海底持续工作的工作时长。数据采集装置在海底持续工作的工作时长。
【技术实现步骤摘要】
一种基于水声通讯的低功耗数据采集方法及装置
[0001]本专利技术涉及海洋监测领域，尤其涉及一种基于水声通讯的低功耗数据采集方法及装置。
技术介绍
[0002]海洋是人类文明的起源，也是人类珍贵的资源宝藏，人类对海洋的进一步认识、了解，离不开对其PH值、水温、盐度、海流、二氧化碳浓度等参数的长期持续监测。尤其在海洋中从事天然气、石油等资源的开采过程中，更需持续地获取相关海域甲烷浓度、硫化氢浓度、溶解氧浓度等环境参数，以防止泄露造成严重的海洋环境污染。
[0003]现有技术中，利用沉底式数据采集装置，可以获取持续的、准确的海洋环境参数数据。对于海洋污染监测、管道泄漏监测、灾害预警、地震监测等应用场景，因为大多数情况下属于正常状态，因而绝大多数时间内采集到的数据波动不大，也没有必要将这些信息全部发送出去，造成能量消耗。并且，由于沉底式数据采集装置通常是依靠电池组供电，电池组不能靠太阳能充电，水下发电技术成本较高，并且更换电池组需要将沉底式数据采集装置打捞出来、更换电池组、再布放，过程较为繁琐。
[0004]减少能耗对沉底式数据采集装置非常重要的研究方向之一。在沉底式数据采集装置中，水声通讯模块是沉底式数据采集装置的主要耗能模块，如何减少数据通讯量，对于降低功耗以延长工作时间，具有重要意义。
技术实现思路
[0005]为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供基于水声通讯的低功耗数据采集方法及装置。为实现以上目的，提供以下技术方案：一种基于水声通讯的低功耗数据采集装置，其特征在于，包括处理器单元、传感器单元、第一存储单元、第二存储单元、数据收发单元、电池组、水声通讯机、换能器；所述传感器单元采集到的数据经过处理器单元处理之后保存到所述第一存储单元和所述第二存储单元；所述第一存储单元的存储容量小于所述第二存储单元的存储容量；其中，所述第一存储单元包括数据分析模块和数据存储模块，所述数据分析模块根据设定时间间隔对所述数据存储模块存储的数据进行统计分析，生成概要信息；所述概要信息的数据量小于所述数据存储模块存储的数据量；概要信息生成以后，依次通过所述数据收发单元、所述水声通讯机、所述换能器，及时地将所述概要信息发送出去；当接收到数据查询信号时，所述处理器单元对数据查询信号进行解析，获取查询参数，根据所述查询参数从所述第二存储单元查询到详细信息，并将查询到的所述详细信息依次通过所述数据收发单元、所述水声通讯机、所述换能器进行数据发送。
[0006]作为本专利技术的进一步改进方案，所述传感器单元与所述处理器单元互相连接，所述处理器单元为所述传感器单元和数据收发单元进行供电；所述电池组为所述处理器单元
供电；所述水声通讯机与所述数据收发单元互相连接，所述水声通讯机与所述换能器连接，所述水声通讯机用于电信号的调制与解调，所述换能器用于声能和电能之间的转换。
[0007]作为本专利技术的进一步改进方案，所述电池组采用一次性锂电池。
[0008]作为本专利技术的进一步改进方案，所述第一存储单元和所述第二存储单元采用循环覆盖的方式存储数据。
[0009]作为本专利技术的进一步改进方案，所述传感器单元包括二氧化碳浓度传感器、盐度传感器、硫化氢传感器、溶解氧传感器、甲烷浓度传感器、PH传感器、倾角传感器、温度传感器、压力传感器、潮位传感器、海流传感器、波浪传感器中的任一种。
[0010]一种基于水声通讯的低功耗数据采集方法，应用于上述基于水声通讯的低功耗数据采集装置，其特征在于，步骤1：传感器单元进行数据采集；步骤2：处理采集得到的数据，分别保存到第一存储单元和第二存储单元；步骤3：根据设定时间间隔对数据存储模块中存储的数据进行统计分析，获取数据记录总数和异常值个数；步骤4：计算异常值个数与数据记录总数的比值，如果比值小于设定阈值，执行步骤5；如果比值不小于设定阈值，执行步骤6；步骤5：剔除异常值生成概要信息，概要信息包括数据记录总数，异常值个数，最大值，最小值，平均值，中位数，标准差；步骤6：将所有异常值作为概要信息；步骤7：通过数据收发单元、水声通讯机、换能器，及时将概要信息发送出去。
[0011]作为本专利技术的进一步改进方案，判断异常值的方法为，采集得到的数据x根据公式(1)计算得到Z，当绝对值|Z|>3时，x为异常值，μ为均值，σ为标准差，其中μ和σ是根据实验数据预先设定的；。
[0012]作为本专利技术的进一步改进方案，所述剔除异常值生成概要信息，其中的概要信息还包括起始值，终点值，起始时间，终止时间，所述起始值和起始时间为所述第一存储单元的存储模块中存储的最早时间点采集的数据值及其采集时间，所述终点值和终止时间为所述第一存储单元的存储模块中存储的最晚时间点采集的数据值及其采集时间。
[0013]作为本专利技术的进一步改进方案，当接收到数据查询信号时，处理器单元对数据查询信号进行解析，获取查询参数，根据查询参数从第二存储单元查询到详细信息，并将查询到的详细信息依次通过数据收发单元、水声通讯机、换能器进行数据发送。
[0014]作为本专利技术的进一步改进方案，所述详细信息在不发送所述概要信息时进行发送。
[0015]本专利技术的有益效果为：1.采用第一存储单元存储的数据存储模块存储实时采集的数据，数据分析模块周期性对数据存储模块进行统计分析生成数据量较小的概要信息，即减少了数据传输量，又将重要信息及时传送。
[0016]2. 采用第二存储单元存储详细信息，当需要了解更加详细的数据时，通过查询信号获取第二存储单元存储的相应数据，通过概要信息没有发现异常或感兴趣的数据时，不查询相应详细数据，减少了数据传输量。
[0017]3.减少了能量消耗，降低数据传输错误率，延长了数据采集装置在海底持续工作的工作时长。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。
[0019]图1是本专利技术的基于水声通讯的低功耗数据采集装置结构示意图；图2是本专利技术的基于水声通讯的低功耗数据采集方法的流程图。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
实施例1
[0021]如图1所示，本专利技术的一种基于水声通讯的低功耗数据采集装置，包括处理器单元、传感器单元、第一存储单元、第二存储单元、数据收发单元、电池组、水声通讯机、换能器。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于水声通讯的低功耗数据采集装置，其特征在于，包括处理器单元、传感器单元、第一存储单元、第二存储单元、数据收发单元、电池组、水声通讯机、换能器；所述传感器单元采集到的数据经过处理器单元处理之后保存到所述第一存储单元和所述第二存储单元；所述第一存储单元的存储容量小于所述第二存储单元的存储容量；其中，所述第一存储单元包括数据分析模块和数据存储模块，所述数据分析模块根据设定时间间隔对所述数据存储模块存储的数据进行统计分析，生成概要信息；所述概要信息的数据量小于所述数据存储模块存储的数据量；概要信息生成以后，依次通过所述数据收发单元、所述水声通讯机、所述换能器，及时地将所述概要信息发送出去；当接收到数据查询信号时，所述处理器单元对数据查询信号进行解析，获取查询参数，根据所述查询参数从所述第二存储单元查询到详细信息，并将查询到的所述详细信息依次通过所述数据收发单元、所述水声通讯机、所述换能器进行数据发送。2.根据权利要求1所述的一种基于水声通讯的低功耗数据采集装置，其特征在于，所述传感器单元与所述处理器单元互相连接，所述处理器单元为所述传感器单元和数据收发单元进行供电；所述电池组为所述处理器单元供电；所述水声通讯机与所述数据收发单元互相连接，所述水声通讯机与所述换能器连接，所述水声通讯机用于电信号的调制与解调，所述换能器用于声能和电能之间的转换。3.根据权利要求2所述的一种基于水声通讯的低功耗数据采集装置，其特征在于，所述电池组采用一次性锂电池。4.根据权利要求3所述的一种基于水声通讯的低功耗数据采集装置，其特征在于，所述第一存储单元和所述第二存储单元采用循环覆盖的方式存储数据。5.根据权利要求1所述的一种基于水声通讯的低功耗数据采集装置，其特征在于，所述传感器单元包括二氧化碳浓度传感器、盐度传感器、硫化氢传感器、溶解氧传感器、甲烷浓度传感器、PH传感器、倾角传感器、温度传感器、压力传感器、潮位传感器、海流传感器、波浪传感器中的任一种。6....
【专利技术属性】
技术研发人员：周红军，吕韧，刘志清，陈冬冬，李润贞，裘建宇，宋励奋，
申请(专利权)人：江苏憬知梦蓝科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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