[发明专利]一种海底观测网接驳盒

说明书

本发明公开了一种海底观测网接驳盒，包括：接驳扩展接口、监控模块、接口控制模块和数据交换模块；接驳扩展接口用于扩展连接级联的接驳盒；监控模块用于接收岸基站指令，并根据指令对数据交换模块、接口控制模块和级联的接驳盒分别进行固件升级、远程调试、功能配置和复位重启；还用于接收并解析岸基站发送的时钟协议，为各观测设备提供授时；接口控制模块用于接收岸基站的控制指令，实现对设备接口和接驳扩展接口的控制，还用于将采集的设备接口和接驳扩展接口的状态信息发送至数据交换模块；数据交换模块用于对接收到的观测设备的数据、级联的接驳盒的数据以及各接口的状态信息进行汇总，并由主基站上传到岸基站。

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接驳盒。

背景技术

海底观测网是一种新兴的海洋观测技术手段，主要由岸基站，光电复合海缆(简称“海缆”)、中继器、海底主基站、海底接驳盒、观测设备等组成，其中岸基站、海缆、中继器、海底主基站等构成了海底观测网的主干网络，海底接驳盒为海底观测网的次级网络，数量众多的观测设备构成了海底观测网的观测网络(第三级)。海底观测网的工作模式如下：观测设备将采集到的科学数据发送到海底接驳盒，在海底接驳盒内部汇聚后传送到海底主基站，海底主基站将多个海底接驳盒的数据进一步汇聚后通过海缆中的光纤传送到岸基站；岸基站可通过海缆为水下设备供电并将控制指令发送到水下各级设备。海底接驳盒输入端连接海底主基站，输出端连接各观测设备，实现功能包括电能中低压转换，为观测设备提供电能；为观测设备提供多路标准水下接口，并将观测设备采集的观测数据汇总上传到海底主基站，由此可看出海底接驳盒是连接观测网络与主干网络的核心设备。

目前海底接驳盒的主要实现方法如专利申请号20140424963.4“一种海底观测网次接驳盒内的监控系统”中所描述的，主要包括电压转换电路，采集腔内环境数据的环境监测电路，嵌入式PC、以太网交换机、继电控制保护电路以及接地故障检测电路等组成。嵌入式PC为核心控制单元，利用以太网交换机实现岸基与嵌入式PC、科学设备的通讯；环境监测电路检测接驳盒内的电压、电流、温湿度和漏水情况；接地检测电路检测下级负载的接地故障情况；继电控制保护电路检测下端科学设备的输入端电压、电流，实现负载的电能通断和过流、短路保护功能。

可以看出，现有方案存在以下问题：

1、岸基站无法对接驳盒内部关键模块进行状态监控、接驳盒发生故障后无法实现故障定位更加无法在线修复、也无法对重要的更新固件进行远程升级，因此只要接驳盒内部关键模块出现问题将导致接驳盒无法工作。譬如，负责接驳盒与岸基站通信功能的交换机，启动时若出现固件读取失败、配置文件出错等理论上可恢复的问题时，接驳盒将彻底与岸基站失去通信连接，岸基运维人员无法判断接驳盒内部故障原因(究竟是硬件损坏或者软件故障)，只能依赖后期运维船只将接驳盒打捞并拆解后进行故障查找和维护，时间成本和金钱成本都很巨大；2、无法为观测设备提供精确时钟信号，包括海底地震仪、声学设备等对时间精度要求较高，需要接驳盒内部具备高精度时钟提供能力；无法解决大部分串口接入观测设备本身不具备时间同步功能，只有依赖数据传输到岸基站后由岸基设备添加时间戳的问题，这样会导致数据时间精度不足；3、对接驳盒定制性要求高，设备接口电压和通信协议固定，无法适配不同类型观测设备；4、扩展能力差，非模块设计，无法方便的扩展接驳端口，不能实现接驳盒与接驳盒的级联，无法满足大量观测设备的接入需求。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明提出了一种海底观测网接驳盒，包括：用于将接驳盒接入海底观测网的输入接口和多个用于连接观测设备的设备接口，所述接驳盒还包括：接驳扩展接口、监控模块、接口控制模块和数据交换模块；

所述接驳扩展接口，用于扩展连接级联的接驳盒，为级联的接驳盒提供电能、数据通道和监控通道；