[发明专利]一种气象要素分布式监测系统

说明书

技术领域

本发明属于海洋气象监测技术领域，具体地说，是涉及一种船舶气象要素传感器信号采集与通信的监测系统。

背景技术

海洋气象要素传感器作为测量系统的重要组成部分，在海洋气象观测领域有了较大的发展。目前这类气象要素测量传感器主要包括：风速、风向传感器、温度、湿度、大气压、雨量、能见度、云底高等气象要素参数的测量传感器。目前，这类传感器的输出信号主要有如下几种形式：串行数字信号RS232/RS485、并行BCD码信号、数字脉冲信号、模拟电流信号(4～20mA)和电压信号(1～5V)等。这类信号主要有以下不足：信号传输速率低、传输距离近、容易受干扰；传感器在监测点选择缺乏灵活性、传感器数量选择固定，一旦系统确定，就难以增设传感器；维护维修可互换性比较差、容错能力有限等。

在测控领域，控制局域网CAN(Controller Area Network)已经成为国际应用很广泛的一种现场控制总线标准，它作为一种串行通信总线，具有很高的可靠性和实时性，现在CAN总线已经在汽车工业、航天工业等领域的控制系统中得到了广泛的应用，并且是目前为止唯一一种成为国际标准(ISO)的现场总线，被认为是目前最有前途的现场总线之一。

CAN总线在气象要素监测装置或系统中是一种必然发展的趋势，在舰艇、车载等气象要素观测系统更加具有发展前景和广泛需求。但是，目前的传感器虽然已经能够满足快速、准确、可靠的测量，但在功能上尚不能满足新技术的需求。特别是，这类传感器的输出形式尚不满足CAN总线的输出格式，输出信号不能满足现在测量现场网络化和监测点选择灵活性的要求。

发明内容

本发明为了解决现有船舶气象要素检测系统信号传输速率低、传输距离近、容易受干扰的问题，提出了一种基于CAN总线的气象要素分布式监测系统，能够满足气象要素传感器输出信号的远距离、高效率的传输要求，受现场干扰影响小，通用性强。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种气象要素分布式监测系统，包括气象要素传感器和上位机，在所述的气象要素传感器与上位机之间连接有一通信装置，在所述的通信装置上设置有多路输入端口，分别与多路气象要素传感器对应连接；在所述通信装置的内部包含有模数转换通路、并行数据处理通路、串行数据处理通路和脉冲信号处理通路中的至少一种，对气象要素传感器输出的检测信号进行处理后连接通信装置中主处理器的数据端；所述主处理器连接CAN总线控制收发电路，通过所述CAN总线控制收发电路将接收到的数字信号转换成CAN总线数据，进而经CAN总线与上位机进行通信。

在所述的气象要素传感器中，输出模拟信号的传感器连接所述通信装置上的模拟信号输入端口，通过所述的模数转换通路将模拟信号转换为数字信号后通过数据总线连接所述的主处理器；输出并行数字信号的传感器通过通信装置上的并行接口连接所述的并行数据处理通路，进而经数据总线连接所述的主处理器；输出串行数字信号的传感器通过通信装置上的串口连接串行数据处理通路，进而经数据总线连接所述的主处理器；输出数字脉冲信号的传感器通过通信装置上的脉冲信号输入端口连接脉冲信号处理通路，进而与所述主处理器的数据端相连接。

具体来讲，在所述的模数转换通路中包含有模拟开关电路、A/D转换电路、光电隔离电路和信号锁存电路；其中，传感器输出的模拟信号通过模拟开关进行通道切换后，连接A/D转换电路的输入端，将模拟信号转换成数字信号后通过其输出端连接光电隔离电路，进而通过信号锁存电路对数字信号进行锁存后，通过数据总线输出到所述的主处理器中；所述主处理器发出控制信号通过控制总线连接所述A/D转换电路和模拟开关电路的控制端。

在所述的并行数据处理通路中包含有信号触发电路，对传感器输出的并行数字信号进行触发后通过光耦进行光电隔离处理，进而连接信号锁存电路的输入端，对数字信号进行锁存后，通过数据总线输出到所述的主处理器中。

在所述的串行数据处理通路中包含有高速光电隔离电路，对传感器通过串口输入的串行数据进行光电隔离处理后，通过数据总线输出到所述的主处理器中。

在所述的脉冲信号处理通路中包含有信号触发器，对传感器输出的数字脉冲信号进行触发后通过光耦进行光电隔离处理，进而连接所述主处理器的数据端口。