近海海洋跃层水质实时监测系统

摘要

本发明公开一种近海海洋跃层水质实时监测系统，在海面水声通讯机借助浮标或船只搭载的基础上，有能力在陆地上准确、实时地获取近海跃层水体的海水环境条件数据；该系统集成了水声通信和感应耦合通讯两种水下无线数据传输方式，使得它与已有的监测系统相比，具有更安全更方便更经济的特点。本发明数字量传感器集成采用感应耦合无线数据传输方式，这样在设计和布局上减少了有线电缆，从而极大地提高了其在浮标系统中工作的安全性和稳定性，再通过与水声通讯机的结合，使得它能很好的应用于多参数测量、浮标系留结构条件下的监测。而现有的其他监测系统还未有能够适应这一多参数测量、浮标系留结构的应用条件。

主权项

近海海洋跃层水质实时监测系统，其特征在于：包括水质监测分站、水质监测控制主站、水声通讯分站和供电分站；所述的水质监测分站包括三个感应式数字量传感器模块和一个感应式数字量传感器集成模块、一个模拟量传感器集成模块，水质监测控制主站包括数据处理器最小系统模块、外扩存储模块、实时时钟电路，水声通讯分站包括跃层水声通讯机、海面水声通讯机，供电分站包括电池包、电源模块和供电接口；所述的数据处理器最小系统包括数据处理器、数据处理器晶振电路、数据处理器复位监测电路，数据处理器最小系统与RS485驱动芯片、模拟量传感器集成模块、外扩存储模块、实时时钟模块相连接，供电分站通过供电接口与水质监测控制主站连接；所述的水质监测控制主站控制水质监测分站和水声通讯分站的运行，水质监测控制主站通过感应式数字量传感器集成模块对三个感应式数字量传感器模块以感应耦合方式顺序扫描的方式进行数据采集，对获取的数据进行校验、融合、存储，并运用自定义的方法对融合后数据进行加密，把加密后的数据包发送给水声通讯分站的跃层水声通讯机, 跃层水声通讯机在水声通讯环境适合数据传输的条件下，把数据包从跃层传输至海面水声通讯机；供电分站给水质监测控制主站供电；所述的水质监测分站通过三个感应式数字量传感器模块负责对三个水体深度的水质各个参数的采样，一个感应式数字量传感器集成模块负责集中采集三个感应式数字量传感器模块传递的水质各个参数，通过RS485接口、RS485驱动芯片与数据处理器的UART0相连；所述的一个模拟量传感器集成模块为分站电源电压模拟信号集成模块，分站电源电压模拟信号集成模块使用电池包分压电路，通过供电接口接数据处理器的模拟信号采集脚；所述的数据处理器最小系统包括数据处理器C8051F064、数据处理器复位监测电路、数据处理器晶振电路，数据处理器的晶振脚两端接晶振和电容C5、C6，C8051F064采用3.3V的数字电源供电，C8051F064的复位脚接复位芯片TPS3707‑30D；所述的实时时钟电路包括实时时钟芯片DS1302、实时时钟电池和实时时钟晶振电路；数据处理器C8051F064的SCL脚接实时时钟芯片DS1302的SCL脚，数据处理器C8051F064的SDA脚接实时时钟芯片DS1302的SDA脚，通过IIC总线方式传输数据，实时时钟芯片DS1302的VCC脚接锂电池，使系统在断电的情况下，实时时钟仍然工作在计时状态，实时时钟芯片DS1302的X1和X2引脚接晶振；所述的数据处理器的IIC总线连接实时时钟芯片；数据处理器的SPI总线连接外扩存储模块，数据处理器的RST脚连复位监测电路；数据处理器的仿真端口连接仿真调试接口；所述的供电模块的电源模块分为模拟电源电路模块和数字电源电路模块，所述的模拟电源电路模块和数字电源电路模块的3.3V和0V分别通过磁珠连接；所述的模拟电源电路模块和数字电源电路模块从电池包取电，通过5V变压芯片、3.3V变压芯片和±15V变压芯片为水质监测控制主站供电，5V变压芯片的输入端从电池包接口取电，并接旁路电容，输出端接滤波电容，输出电压为5V；3.3V变压芯片的输入端接5V变压芯片的输出端，并接滤波电容，输出电压为3.3V，输出端接滤波电容；±15V变压芯片的输入端接5V变压芯片的输出端，±15V变压芯片的输出端的+15V端接两个滤波电容，‑15V端接两个滤波电容，地端接模拟电源的地；    外扩存储模块采用SD存储卡，RS485驱动芯片采用MAX485芯片，复位监测电路采用TPS3707‑30D芯片，仿真调试接口采用标准20脚的JTAG仿真调试接口，电池包的电池电压为14V，5V变压芯片采用78L05，3.3V变压芯片采用G1117，±15V的变压芯片采用NR5D15。