【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于數據采集器，具體而言，涉及一種海洋站通用型數據采集器及其控制方法。
技術介紹
1、海洋站通用型數據采集器在現代海洋觀測領域扮演著至關重要的角色，它是連接各類傳感器與數據分析平臺的核心組件。隨著海洋科學研究、環境保護和災害預警的需求日益增長，對海洋環境參數的實時監測及準確獲取變得至關重要。傳統海洋站水文氣象自動觀測設備中的數據采集器主要負責從各個傳感器中收集實時數據，并將其傳輸至中央處理系統或云端進行分析處理。然而，傳統的數據采集器存在諸多弊端。
2、首先，在硬件設計上，由于缺乏統一的設計標準和技術規范，導致各廠家生產的數據采集器通常包含大量的數字和模擬接口電路及其輔助電路，尤其是針對不同類型的傳感器，往往需要配備獨立且復雜的接口模塊，這不僅增加了整體系統的復雜性，還使得設備體積龐大、能耗較高，不利于安裝部署和長期運行。其次，我國當前的海洋站水文氣象觀測設備市場呈現出高度碎片化的態勢，各個廠家根據自身技術和產品定位開發了多種類型的數據采集器，這些采集器大多針對特定品牌或型號的傳感器進行了定制化設計。即使同一廠家提供的不同類別的采集器（如水文數據采集器和氣象數據采集器），也可能因為應用場景和功能需求的不同而采用不同的通信協議和接口設置，導致相互之間難以兼容互換。此外，由于行業內缺乏統一的標準和開放的技術規范，即使選用相同品牌的傳感器，不同廠家生產的采集器也難以實現無縫對接。這意味著用戶單位為了滿足多類型傳感器的接入需求，不得不儲備大量來自不同供應商的采集器備品備件，這大大增加了購置成本以及運營維護難度。同時
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供一種海洋站通用型數據采集器及其控制方法，減少了不必要的模擬接口和輔助電路，具備高集成度、寬泛兼容性的特點。
2、本專利技術是這樣實現的：
3、本專利技術的第一方面提供一種海洋站通用型數據采集器，其中，包括微處理器、數字傳感器、觀測設備、sd卡、通信設備、顯示模塊，所述微處理器用于解析來自所述數字傳感器的數據，并根據預設的程序進行計算、存儲、分析和傳輸操作，所述數字傳感器用于從環境中獲取觀測信息并將其轉化為可被所述微處理器識別的數字信號，所述觀測設備與所述數據采集器集成在一起，用于將現場實時采集到的所述觀測信息傳遞給所述微處理器進行處理，所述sd卡作為非易失性存儲介質，用于存儲采集到的所述觀測信息以及臨時計算結果，所述通信設備用于所述數據采集器與外部系統進行無線或有線連接，所述微處理器設置有傳感器接口、通信接口、人機交互接口以及ram接口、flash接口、rtc接口，所述微處理器通過電源接口連接有開關電源，所述開關電源用于給所述數據采集器進行供電，所述數據采集器采用單口復用技術，通過所述傳感器接口連接并識別多個具有獨立地址的所述數字傳感器，并根據預設命令讀取所述數字傳感器的數據；
4、其中，所述數據采集器采用cmos技術芯片。
5、在上述技術方案的基礎上，本專利技術的一種海洋站通用型數據采集器還可以做如下改進：
6、其中，所述傳感器接口包括rs232和rs485接口，利用片上系統的cpu內置a/d轉換器，取代傳統獨立的a/d轉換電路及模擬電源和基準電源電路；
7、其中，所述cpu采用低頻工作模式，晶振為3.6864。
8、片上系統是一種集成電路設計技術，它將一個完整電子系統的所有或大部分必要組件集成到單個硅芯片上。這些組件通常包括中央處理器（cpu）、存儲器、圖形處理單元（gpu）、usb接口、視頻和音頻處理電路、以及其他外圍電路等部件。通過在單個芯片上實現整個系統的功能，soc可以顯著降低功耗、提高運行速度，并簡化電路板設計。這種技術廣泛應用于小型化、復雜化的消費電子產品中，如蜂窩電話、藍牙設備、物聯網設備以及各種無線產品等，有助于提供增強的時鐘頻率性能，同時也減少了元器件占用的空間，提高了整體系統的集成度與可靠性。
9、進一步的，所述數據采集器通過類modbus通信技術獲取數據，同一接口識別并分別向各個數字傳感器發送匹配的數據讀取命令，僅對應的數字傳感器回應數據，實現多數字傳感器單口復用技術。
10、進一步的，所述數據采集器包括采用類“人臉識別”技術的數據頭自動識別模塊，用于識別數字傳感器傳輸信息的頭部標識符，并啟動相應的數據讀取驅動程序和解析程序以提取觀測信息。
11、進一步的，還包括安全性設計，具體為所述電源接口的防反插保護二極管和所述通信接口及所述傳感器接口的三級信號防雷電路，同時對信號地電壓實時監控，當所述信號低電壓超過大地電壓0.3v時自動泄放能量，所述數據采集器自動將能量進行泄放。
12、進一步的，所述顯示模塊具體為顯示屏以及菜單式技術，其中，所述數據采集器配置顯示屏，所述顯示屏用于對所述數據采集器進行配置，所述數字傳感器配置采用菜單式技術，所述菜單式技術用于用戶根據需求選擇數字傳感器。
13、人機交互友好，配置廣州大彩光電科技有限公司的dc48270m043大屏幕觸摸屏，方便對數據采集器的配置。
14、傳感器配置采用菜單式技術，如點擊觸摸屏上的風傳感器的選擇菜單，可以彈出三種傳感器選型，分別是xfy3-1、yunfan240、young05103，可以根據需求點擊相應型號的數據采集器傳感器。
15、進一步的，所述開關電源為3.3v穩壓電源芯片及其外圍電路。
16、本專利技術的第二方面提供一種海洋站通用型數據采集器的控制方法，其中，控制方法包括以下步驟：
17、s10，所述數據采集器通過類modbus通信協議初始化所有連接到所述rs232接口或所述rs485接口上的數字傳感器，為每個所述數字傳感器分配一個唯一的地址，并根據各所述數字傳感器類型預設相應的數據讀取命令；
18、s20，當需要從特定數字傳感器獲取數據時，所述數據采集器根據預存的傳感器地址和對應的所述數據讀取命令，向指定數字傳感器發送唯一的數據讀取請求；
19、s30，接收到所述數據讀取命令的數字傳感器判斷所述數據讀取命令是否與自身的響應指令匹配；
20、s40，所述數據采集器接收到數字傳感器回復的數據后，依據預先設定的信息頭識別規則對所述數據進行解碼和解析；
21、s50，解析后的所述數據被存入ram臨時存儲并由cpu進行進一步處理，包括數據質量控制、閾值分析和協方差分析；
22、s60，所述數據采集器采用輪詢或動態調度的方式，依次向各個接入的數字傳感器發起“點播”式數據獲取請求，周而復始地完成多傳感器數據的高效同步采集。
23、在上述技術方案的基礎上，本專利技術的一種海洋站通用型數據采集器的控制方法還可以做如下改進：
24、進一步的，所述s30步驟，具體包括：如果所述數據讀取本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種海洋站通用型數據采集器，其特征在于，包括微處理器、數字傳感器、觀測設備、SD卡、通信設備、顯示模塊，所述微處理器用于解析來自所述數字傳感器的數據，并根據預設的程序進行計算、存儲、分析和傳輸操作，所述數字傳感器用于從環境中獲取觀測信息并將其轉化為可被所述微處理器識別的數字信號，所述觀測設備與所述數據采集器集成在一起，用于將現場實時采集到的所述觀測信息傳遞給所述微處理器進行處理，所述SD卡作為存儲介質，用于存儲采集到的所述觀測信息以及臨時計算結果，所述通信設備用于所述數據采集器與外部系統進行無線或有線連接，所述微處理器設置有傳感器接口、通信接口、人機交互接口以及RAM接口、FLASH接口、RTC接口，所述微處理器通過電源接口連接有開關電源，所述開關電源用于給所述數據采集器進行供電，所述數據采集器采用單口復用技術，通過所述傳感器接口連接并識別多個具有獨立地址的所述數字傳感器，并根據預設命令讀取所述數字傳感器的數據；
2.根據權利要求1所述的一種海洋站通用型數據采集器，其特征在于，所述傳感器接口包括RS232和RS485接口，利用片上系統的CPU內置A/D轉換器，取代
3.根據權利要求2所述的一種海洋站通用型數據采集器，其特征在于，所述數據采集器通過類MODBUS通信技術獲取數據，同一接口識別并分別向各個數字傳感器發送匹配的數據讀取命令，僅對應的數字傳感器回應數據，實現多數字傳感器單口復用技術。
4.根據權利要求3所述的一種海洋站通用型數據采集器，其特征在于，所述數據采集器包括采用類“人臉識別”技術的數據頭自動識別模塊，用于識別數字傳感器傳輸信息的頭部標識符，并啟動相應的數據讀取驅動程序和解析程序以提取觀測信息。
5.根據權利要求4所述的一種海洋站通用型數據采集器，其特征在于，還包括安全性設計，具體為所述電源接口的防反插保護二極管和所述通信接口及所述傳感器接口的三級信號防雷電路，同時對信號地電壓實時監控，當所述信號低電壓超過大地電壓0.3V時自動泄放能量，所述數據采集器自動將能量進行泄放。
6.根據權利要求5所述的一種海洋站通用型數據采集器，其特征在于，所述顯示模塊具體為顯示屏以及菜單式技術，其中，所述數據采集器配置顯示屏，所述顯示屏用于對所述數據采集器進行配置，所述數字傳感器配置采用菜單式技術，所述菜單式技術用于用戶根據需求選擇數字傳感器。
7.根據權利要求6所述的一種海洋站通用型數據采集器，其特征在于，所述開關電源為3.3V穩壓電源芯片及其外圍電路。
8.一種海洋站通用型數據采集器的控制方法，其特征在于，包括權利要求1-7任一項所述的一種海洋站通用型數據采集器，所述控制方法包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的一種海洋站通用型數據采集器的控制方法，其特征在于，所述S30步驟，具體包括：如果所述數據讀取命令是否與自身的響應指令匹配，數字傳感器開始收集當前環境下的觀測信息，并將觀測信息數據通過同一通信總線回傳給所述數據采集器。
10.根據權利要求9所述的一種海洋站通用型數據采集器的控制方法，其特征在于，所述S60步驟，具體包括：
...【技術特征摘要】
1.一種海洋站通用型數據采集器，其特征在于，包括微處理器、數字傳感器、觀測設備、sd卡、通信設備、顯示模塊，所述微處理器用于解析來自所述數字傳感器的數據，并根據預設的程序進行計算、存儲、分析和傳輸操作，所述數字傳感器用于從環境中獲取觀測信息并將其轉化為可被所述微處理器識別的數字信號，所述觀測設備與所述數據采集器集成在一起，用于將現場實時采集到的所述觀測信息傳遞給所述微處理器進行處理，所述sd卡作為存儲介質，用于存儲采集到的所述觀測信息以及臨時計算結果，所述通信設備用于所述數據采集器與外部系統進行無線或有線連接，所述微處理器設置有傳感器接口、通信接口、人機交互接口以及ram接口、flash接口、rtc接口，所述微處理器通過電源接口連接有開關電源，所述開關電源用于給所述數據采集器進行供電，所述數據采集器采用單口復用技術，通過所述傳感器接口連接并識別多個具有獨立地址的所述數字傳感器，并根據預設命令讀取所述數字傳感器的數據；
2.根據權利要求1所述的一種海洋站通用型數據采集器，其特征在于，所述傳感器接口包括rs232和rs485接口，利用片上系統的cpu內置a/d轉換器，取代傳統獨立的a/d轉換電路及模擬電源和基準電源電路；
3.根據權利要求2所述的一種海洋站通用型數據采集器，其特征在于，所述數據采集器通過類modbus通信技術獲取數據，同一接口識別并分別向各個數字傳感器發送匹配的數據讀取命令，僅對應的數字傳感器回應數據，實現多數字傳感器單口復用技術。
4.根據權利要求3所述的一種海洋站通用型數據采集器，其特征在于，所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡偉，成方林，田豪強，宋彥辰，王志勇，蔣濤，王磊，
申請(專利權)人：國家海洋局北海預報中心國家海洋局青島海洋預報臺國家海洋局青島海洋環境監測中心站，
類型：發明
國別省市：
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