一种水下探测传感器中介装置的制作方法

1.本发明属于水下探测技术领域，尤其涉及一种船只拖曳的水下探测传感器中介装置。


背景技术：

2.当今海洋污染越发严重，人们对海洋环境监测的需求越发迫切。利用船只搭载如叶绿素、后向散射、水中油、溶解氧等原位生态传感器监测海洋水体环境是海洋污染监测中的常用手段，但不同航次或不同的任务所需搭载的传感器组合不同，传感器的品牌和型号也多种多样，每种传感器都有各自的操作软件，导致海试时传感器的连接和操作困难重重。而且船上电源多采用修正正弦波逆变器供电，其输出的信号含有的高频噪声会对精密仪器产生影响，导致传感器的稳定性和可靠性大幅下降。


技术实现要素：

3.针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种水下探测传感器中介装置，以解决现有水下探测中因传感器差异导致连接困难、电源噪声或复杂电磁环境水况的耦合噪声过大导致传感器稳定性和可靠性差的技术问题。
4.本发明提供一种水下探测传感器中介装置，包括：水上模块，水上模块包括扩展单元和第一控制单元，扩展单元扩展出至少一个串口单元，串口单元与第一控制单元电性连接；水下模块，水下模块包括隔离单元、第二控制单元和至少一个串口总线收发器，隔离单元通过第一水密线缆与第一控制单元电性连接，第二控制单元电性连接于隔离单元，串口总线收发器电性连接于第二控制单元。
5.在其中一些实施例中，扩展单元经usb线缆与探测器控制端连接，并通过usb转串口芯片扩展出串口单元。
6.在其中一些实施例中，隔离单元包括通信隔离单元，第一控制单元依次经过第一水密线缆和通信隔离单元与第二控制单元连接。
7.在其中一些实施例中，第一控制单元和第二控制单元之间进行首次通信时，通过采用不同的波特率进行传输以计算误码率，并根据误码率确定传输速率。
8.在其中一些实施例中，水上模块具有第一电源，分别为扩展单元、第一控制单元和串口单元供电；水下模块具有第二电源，分别为第二控制单元、串口总线收发器和探测器供电。
9.在其中一些实施例中，隔离单元包括电源隔离单元，第一电源依次经过第一水密线缆和电源隔离单元与第二电源连接。
10.在其中一些实施例中，扩展单元为usb-hub。
11.在其中一些实施例中，第一控制单元为mcu，通过usb线缆与探测器控制端连接，用于编码探测器控制端的命令和解码探测器的数据。
12.在其中一些实施例中，第二控制单元为mcu，通过第二水密线缆与探测器连接，用
于解码探测器控制端的命令和编码探测器的数据。
13.基于上述技术方案，本发明通过实现一种水下探测传感器中介装置，可以用于船只拖曳多个生态传感器的集成与隔离，能够适应多水下生态传感器临时组合的海上试验工作，无需了解传感器具体的通信内容协议，无需编写复杂的pc端集成软件，适应性强、物理连接简单、时间成本低，具有减少多个传感器连接复杂度、自适应传输速率、屏蔽逆变交流电中高频电磁干扰等优点，具体包括以下优点：
14.1.采用水上模块和水下模块分离的方式，水上模块实现各传感器pc端操作软件的独立连接，水下模块实现各传感器的集成和数据分发；
15.2)水上模块和水下模块会通过预设的程序采用不同的波特率传输一段数据，计算误码率，从而自适应选择合适的传输速率；
16.3)水上模块和水下模块间通过分别对电源和通信进行物理隔离，从而有效屏蔽船上逆变交流电中的高频噪声和复杂水况的耦合噪声，提高传感器的可靠性和稳定性。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
18.图1为本发明水下探测传感器中介装置的框架结构图；
19.图中：
20.1、pc机；2、水上模块；3、水下模块；4、usb线缆；5、第一水密线缆；6、第二水密线缆；7、探测器；21、usb-hub；22、串口单元；23、第一mcu；24、第一电源；31、通信隔离单元；32、第二mcu；33、串口总线收发器；34、电源隔离单元；35、第二电源。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“固定”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.本发明水下探测传感器中介装置，是作为船只拖曳的多个水下探测器与船上控制端之间的一种中介装置，进一步说，即一种作为船只拖曳的多个水下生态传感器的能够实现集成与隔离功能的中介装置。
25.如附图1所示，该中介装置电性连接于探测器控制端与6个探测器7中间，探测器控
制端安装于船上，6个探测器7位于水下，船上的探测器控制端具体为pc机1，pc机1上安装分别有对应6个探测器7的控制软件。
26.中介装置包括水上模块2和水下模块3，分别位于水上和水下，pc机1经usb线缆4与水上模块2相连，水上模块2经第一水密线缆5与水下模块3相连，水下模块3经第二水密线缆6分别与6个探测器7相连。
27.水上模块2包括经usb线缆4与pc机1电性连接的一个扩展单元、与扩展单元电性连接的并对应于6个探测器7的6个串口单元22、与6个串口单元22电性连接的一个第一控制单元以及一个第一电源24。具体的，扩展单元为usb-hub 21；第一控制单元为第一mcu 23，并进一步经第一水密线缆5与水下模块3电性连接；第一电源24经usb线缆4与船只连接，可选的，直接与船只上的探测器控制端连接，第一电源24分别与usb-hub 21、串口单元22和第一mcu 23电性连接，并进一步经第一水密线缆5与水下模块3电性连接。
28.在具体实施中，第一水密线缆5包括rs232/485总线。
29.水下模块3包括经第一水密线缆5与第一mcu 23电性连接的一个通信隔离单元31、与通信隔离单元31电性连接的一个第二控制单元、与第二控制单元电性连接的并对应于6个探测器7的6个串口总线收发器33，以及经第一水密线缆5与第一电源24电性连接的一个电源隔离单元34、与电源隔离模块电性连接的一个第二电源35。具体的，通信隔离单元31为通过物理隔离方式隔离通信接口的装置；第二控制单元为第二mcu 32；串口总线收发器33经第二水密线缆6与6个探测器7电性连接；电源隔离单元34为通过物理隔离方式隔离电源接口的装置；第二电源35分别与第二mcu 32、串口总线收发器33电性连接，并进一步经第二水密线缆6与6个探测器7电性连接。本技术中，通过分别为电源和通信接口隔离，可有效降低船上修正正弦波交流电噪声对传感器稳定性的影响。
30.在具体实施中，pc机1经usb线缆4与水上模块2的usb-hub 21相连，通过usb-hub 21与6个usb转串口芯片扩展出6路串口单元22，为各个探测器7在pc机1上的控制软件提供连接；第一mcu 23负责编码上位机的命令和解码探测器7的数据，接收pc机1不同探测器控制软件发送的命令并编码通过rs232/485总线经第一水密线缆5发送至水下模块3或者接收水下模块3上传的数据包并解码分发给各串口并传送至pc上各探测器控制软件显示，第二mcu 32负责解码上位机的命令和编码探测器7的数据，接收水上模块2编码后的命令经解码后经串口总线收发器33转发给各探测器7接口或者接收各探测器7的数据并编码后通过rs232/485总线经第一水密线缆5上传至水上模块2。首次连接时，第一mcu 23和第二mcu 32会通过预设的程序采用不同的波特率传输一段数据，计算误码率，从而自适应选择合适的传输速率。
31.最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
32.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。