[发明专利]一种海底观测网观测设备的模拟接入系统及检测方法

说明书

本发明提供了一种海底观测网观测设备的模拟接入系统及检测方法，所述系统包括：设备接口模块、接口监测模块、控制模块和数据交换模块；所述设备接口模块用于对上位机通过数据交换模块发送的控制指令进行转化后发送至观测设备，还用于将观测设备发送的数据进行转换后发送至数据交换模块；所述接口监测模块用于采集观测设备的工作状态并发送至控制模块；所述控制模块用于接收上位机下发的控制指令并控制系统的工作状态，接收接口监测模块发送的数据并转发至数据交换模块；所述数据交换模块用于将控制模块和设备接口模块发送的数据上传至上位机，将上位机发送的控制指令和数据发送至控制模块，将上位机发送的观测设备的控制指令发送至设备接口模块。

技术领域

本发明涉及海底观测网技术领域，具体涉及一种海底观测网观测设备的模拟接入系统及检测方法。

背景技术

传统的海洋观测设备多采用自容式设计，内置电池和存储设备，由科考船进行布放和回收，待设备回收后，科研人员将数据导出并进行下一步处理。上述模式长期以来一直是海洋观测的主流模式，但是其存在着设备采集数据时间短、数据质量无法在线检测等问题，经常出现设备回收后发现数据记录不充分或数据质量差等问题，严重影响后期数据处理质量。海底观测网的出现从根本上解决了上述问题，其可以为水下设备提供近乎无限的能源供应，并提供数据实时传输通道和精准时钟同步功能，可在线检测观测设备工作状态并分析数据质量，发现问题后能够及时提醒运维人员更换设备以保证有效数据的连续获取，海底观测网从根本上解决了对海洋实时连续观测的难题。

通常海底观测网进行观测设备的接入主要有两种方式，第一种是采用水下机器人(ROV)下潜到海底进行观测设备的水下湿插拔接入；第二种方式是将接驳盒连同海缆整体打捞到科考船上再将设备接入，随后将接驳盒及观测设备再次布放到海底。因此，无论采用哪种方式海底观测网观测设备的接入成本都十分高昂，必须保证观测设备一次性接入成功，因此待接入的观测设备需要在接入到海底观测网之前进行大量可接入性验证工作。海底观测网属于一种新兴海洋观测手段，市场上绝大部分海洋观测设备都采用自容式设计，不同类型甚至不同厂家的海洋观测设备的供电电压和通讯接口并不统一。除此之外，观测设备还需要根据海底观测网接驳要求开发相应的设备驱动程序，因此海底观测网观测设备亟需一种模拟接入系统进行入网前的岸上接入验证；海底观测网除了作为海洋科学数据的获取平台之外，也是新型观测设备或传感器的验证平台，新型观测设备或传感器可以接入到观测网进行真实海洋环境下的连续测试，是极佳的测试验证平台，新型观测设备或传感器在研制过程中需要了解观测网的接驳要求并进行针对性设计，因此新型观测设备或传感器研制单位也需要相应的海底观测网观测设备模拟接入系统进行前期接入验证工作。

现有的技术方案是，利用实验室现有通用测试设备如直流电源、示波器等对观测设备进行功能性测试，将设备的上位机通信接口通过协议转换器等第三方工具转换后直接连接到电脑上，验证该设备采集和通信是否正常，待验证结束后即将其通过上述描述的两种方式(ROV湿插拔或接驳盒打捞接入)连接到海底观测网上。此种方式最主要的弊端就是测试不充分，无法模拟观测设备接入到接驳盒的真实工作状态，而受成本、体积、重量等限制，用于观测网岸上备用的接驳盒数量十分有限甚至可能没有，因此常规的测试方法可能导致开机浪涌无法满足接驳盒要求，接地阻抗测试方法等与接驳盒实际测试方法无法完全一致等问题，这都极大增加了设备入网接入风险，不仅观测设备自身工作可能不正常，严重的有可能直接导致连接的接驳盒出现问题，甚至殃及整个海底观测网的安全。

因此，为方便各类观测设备或传感器接入到海底观测网，需要一套专用的模拟接入系统，该接入系统具有小型化、使用方便、适应于海底观测网接驳设计的特点，可以在观测设备入网之前进行充分的测试工作，减少了驱动开发难度，从而加快观测设备研制过程，推进设备入网进度，更重要的是保证了观测设备入网成功率，避免影响海底观测网正常工作。

发明内容