海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，包括測量傳感器、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)分析服務(wù)器，測量傳感器包括對風速、流速、波高水動力環(huán)境參數(shù)進行測量的傳感器，也包括對目標體性能參數(shù)測量的傳感器；數(shù)據(jù)采集器包含實時處理器、FPGA邏輯控制器、采集卡、供電電源和機箱；每個采集卡通道均具備電流傳感器或電壓傳感器的接口；FPGA邏輯控制器與采集卡之間采用星形拓撲的方式連接，并且通過SPI總線進行通信；數(shù)據(jù)分析服務(wù)器包含四個主要模塊，分別為數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊。該系統(tǒng)實現(xiàn)了同步采集多種測量要素數(shù)據(jù)、實時監(jiān)控測量要素的變化、分析和管理試驗數(shù)據(jù)的功能，從而為評估監(jiān)測儀器設(shè)備在實際海洋環(huán)境下的工作性能提供了有效的試驗技術(shù)手段。
【專利說明】海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與分析技術(shù)，特別是涉及一種在海洋動力環(huán)境實驗水槽條件下進行監(jiān)測儀器設(shè)備模型試驗的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展依賴于各種海洋監(jiān)測儀器設(shè)備的技術(shù)水平，通過開展海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗，有針對性地提高儀器設(shè)備研發(fā)水平，增強其環(huán)境適應性和工作穩(wěn)定性，帶動技術(shù)應用的步伐，對研究海洋監(jiān)測技術(shù)具有重要作用。對實驗室內(nèi)風浪流動力環(huán)境和監(jiān)測儀器設(shè)備模型性能進行同步測量，是海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗的技術(shù)主題，準確地采集數(shù)據(jù)、科學地分析數(shù)據(jù)，對監(jiān)測儀器設(shè)備在實際海洋環(huán)境下的工作性能進行評估，從而為改進監(jiān)測儀器設(shè)備的設(shè)計參數(shù)提供依據(jù)，提高海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型試驗及測試的水平。
[0003]海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗，需要在部署數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實驗水槽中開展，將海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型部署在水槽實驗區(qū)，水槽實現(xiàn)對海洋風、浪、流動力環(huán)境的模擬，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)對水動力環(huán)境和海洋監(jiān)測儀器設(shè)備性能的測量。
[0004]目前，在國內(nèi)各類實驗水槽中所建立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對多種測量要素的數(shù)據(jù)采集同步性不高，在后期數(shù)據(jù)分析處理的過程中往往借助數(shù)據(jù)插值等方法彌補數(shù)據(jù)同步性差的問題，并且缺乏對試驗測量數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)系統(tǒng)地管理，在試驗過程中缺少對測量要素的實時監(jiān)控，從而影響室內(nèi)模型水動力試驗對海洋監(jiān)測儀器設(shè)備工作性能評估的準確性，不能滿足日益發(fā)展的海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有的實驗水槽數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存在的問題，本發(fā)明推出一種新型結(jié)構(gòu)的海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，同步采集試驗過程中的風、浪、流動力環(huán)境數(shù)據(jù)和海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型的性能數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對測量數(shù)據(jù)的分析、存儲、分類顯示和歷史數(shù)據(jù)查詢，以及對測量數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和試驗信息的系統(tǒng)管理。數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采集器的時鐘管理技術(shù)和多線程并行計算技術(shù)實現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)的同步采集，采用數(shù)據(jù)分析服務(wù)器管理試驗的測量數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)等，并且在試驗結(jié)束后對測量數(shù)據(jù)和試驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析，生成固定格式的測試報表，實現(xiàn)了同步采集多種測量要素的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)管理測量數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和試驗信息。
[0006]進行海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗的實驗水槽中，設(shè)置水動力環(huán)境模擬裝置，包括造流系統(tǒng)、造波系統(tǒng)和造風系統(tǒng)，實現(xiàn)對海洋風、浪、流動力環(huán)境的模擬。利用本發(fā)明所涉及的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)完成對水動力環(huán)境和海洋監(jiān)測儀器設(shè)備性能的測量。
[0007]本發(fā)明所涉及的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)由測量傳感器、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)分析服務(wù)器組成。測量傳感器設(shè)置在實驗水槽中，數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)分析服務(wù)器設(shè)置在實驗水槽外部，測量傳感器連接數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器連接數(shù)據(jù)分析服務(wù)器。
[0008]測量傳感器包括對風速、流速、波高等水動力環(huán)境參數(shù)進行測量的傳感器，也包括對壓力、拉力、葉輪轉(zhuǎn)矩、葉輪轉(zhuǎn)速等目標體性能參數(shù)測量的傳感器。測量傳感器將測量結(jié)果以模擬信號的形式輸出給數(shù)據(jù)采集器。
[0009]數(shù)據(jù)采集器設(shè)置在機箱內(nèi)，包括實時處理器、FPGA邏輯控制器、采集卡、供電電源。每個采集卡包含8路采集通道，每路通道均具備電流傳感器或電壓傳感器的接口，并且內(nèi)置信號濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，將測量傳感器輸出的模擬電壓信號或模擬電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后分別根據(jù)算法將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成風速、流速、波高、壓力、拉力、葉輪扭矩、葉輪轉(zhuǎn)速等有效數(shù)據(jù)，并對測量數(shù)據(jù)進行本地存儲，最后通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳。
[0010]FPGA邏輯控制器與采集卡之間采用星形拓撲的方式連接，通過SPI總線與采集卡進行通信，能夠直接訪問每個采集卡上的硬件資源，實現(xiàn)對多通道數(shù)據(jù)采集進行精確定時、觸發(fā)和同步控制。FPGA邏輯控制器內(nèi)置數(shù)據(jù)傳輸機制，能夠通過PCI總線把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄崟r控制器，實時處理器接收FPGA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，采用算法對數(shù)據(jù)進行處理，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有效測量數(shù)據(jù)，通過他內(nèi)置的閃存實現(xiàn)對測量數(shù)據(jù)的本地存儲，并且通過內(nèi)置的以太網(wǎng)接口，將測量數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)分析服務(wù)器；
[0011]FPGA邏輯控制器內(nèi)置數(shù)據(jù)傳輸機制，F(xiàn)PGA邏輯控制器與實時處理器之間通過PCI并行總線連接，通過PCI總線把數(shù)據(jù)傳輸給實時控制器。FPGA邏輯控制器與采集卡通過SPI串行總線連接。
[0012]實時處理器通過PCI總線接收FPGA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，采用算法對數(shù)據(jù)進行處理，通過其內(nèi)置的閃存實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的本地存儲，并且通過內(nèi)置的以太網(wǎng)接口，將處理后的數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)分析服務(wù)器。實時處理器搭載Vxworks實時操作系統(tǒng)，系統(tǒng)調(diào)度完全按照優(yōu)先級進行，避免了進程間競爭而導致的死鎖與阻塞現(xiàn)象。
[0013]電源提供12V和24V兩路直流隔離電壓輸出，能夠為測量傳感器和數(shù)據(jù)采集器供電。機箱是數(shù)據(jù)采集器的保護罩，屏蔽試驗環(huán)境中電磁干擾信號，為安裝在機箱內(nèi)部電路和電源散熱，避免水氣、鹽分對它們的腐蝕，從而保證數(shù)據(jù)采集器可靠、高效地運行。
[0014]數(shù)據(jù)分析服務(wù)器包含四個主要模塊，分別為數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊。數(shù)據(jù)分析服務(wù)器通過以太網(wǎng)連接數(shù)據(jù)采集器的實時處理器，接收數(shù)據(jù)采集器上傳的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行誤差處理、分析和分類顯示，將測量數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)存儲到本地的硬盤。
[0015]本發(fā)明所述的海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，實現(xiàn)了同步采集多種測量要素數(shù)據(jù)、實時監(jiān)控測量要素的變化、分析和管理試驗數(shù)據(jù)的功能，從而為采集室內(nèi)海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗的環(huán)境數(shù)據(jù)和目標體性能數(shù)據(jù)、評估監(jiān)測儀器設(shè)備在實際海洋環(huán)境下的工作性能提供了有效的試驗技術(shù)手段。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)在實驗水槽中的布局示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的原理框圖；[0018]圖3為本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集器的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步說明。
[0020]圖1顯示本發(fā)明海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)在實驗水槽中的布局。如圖1所示，水槽長75米，寬1.6米，深2米，工作水深1.2米。在實驗水槽中開展海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗，水槽內(nèi)安裝造流系統(tǒng)I套(最大流速1.5m/s，準確度±5%F.S)，造波系統(tǒng)I套(波高范圍(0.02m-0.4m,準確度±4%F.S;波周期范圍
0.5s-5s,準確度±4%F.S)，造風系統(tǒng)I套(最大風速10m/s，準確度±10%F.S)，從而實現(xiàn)對海洋風、浪、流動力環(huán)境的模擬。對于造流系統(tǒng)，在實驗水槽中分別設(shè)置進流口和出流口，在水槽本體下部安裝循環(huán)管道和水泵，由水泵驅(qū)動在水槽本體和循環(huán)管道之間生成0-1.5m/s范圍的循環(huán)水流。對于造波系統(tǒng)，在進流口一側(cè)安裝造波機，由造波機帶動造波板生成波浪。對于造風系統(tǒng)，在出流口一側(cè)安裝造風機，由造風機生成O-lOm/s范圍的風。在試驗過程中，需要將監(jiān)測儀器設(shè)備模型部署在風浪流混合作用試驗區(qū)，分別將波高測量傳感器、流速測量傳感器、風速測量傳感器部署在各測點，根據(jù)不同試驗的要求，有選擇地將拉力傳感器、壓力傳感器、葉輪轉(zhuǎn)速傳感器、葉輪扭矩傳感器部署在模型上，由數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)對測量數(shù)據(jù)進行采集、存儲、分析與分類顯示。
[0021]圖2是本發(fā)明海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的原理框圖。如圖2所示，本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)由測量傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)分析服務(wù)器三部分組成。測量傳感器通過支架和夾片固定在實驗水槽的各個測量位置，測量傳感器的輸出端使用三線制屏蔽雙絞線連接至數(shù)據(jù)采集器輸入端的航空插頭，屏蔽雙絞線中三線制分別是正電源線、信號線和地線。通過屏蔽雙絞線測量傳感器將輸出的測量信號傳輸給數(shù)據(jù)采集器，而數(shù)據(jù)采集器通過屏蔽雙絞線為測量傳感器提供其所需的直流12V和24V工作電壓。數(shù)據(jù)采集器包含實時處理器、FPGA邏輯控制器、采集卡、供電電源和機箱。每個采集卡通道均具備電流傳感器或電壓傳感器的接口，并且內(nèi)置信號濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，完成對測量傳感器輸出信號的調(diào)理，以及將電流或電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。FPGA邏輯控制器與采集卡之間采用星形拓撲的方式連接，并且通過SPI總線與采集卡進行通信，能夠直接訪問每個采集卡上的硬件資源，從而實現(xiàn)對多通道數(shù)據(jù)采集進行精確定時、觸發(fā)和同步控制。FPGA邏輯控制器內(nèi)置數(shù)據(jù)傳輸機制，能夠通過PCI總線把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄崟r控制器。實時處理器接收FPGA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，采用算法對數(shù)據(jù)進行處理，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有效數(shù)據(jù)，通過他內(nèi)置的閃存實現(xiàn)對測量數(shù)據(jù)的本地存儲，并且通過內(nèi)置的以太網(wǎng)接口，將處理后的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。電源為傳感器提供12V和24V兩路直流隔離電壓，為數(shù)據(jù)采集器提供直流24V工作電壓。機箱使用耐腐蝕、高強度的鋁合金材料，外殼采用加強筋結(jié)構(gòu)；機箱各個側(cè)板連接的接縫處均采用凹槽設(shè)計，在凹槽內(nèi)部安裝耐腐蝕性密封圈，保證機箱安裝完成后整體的密封性能；機箱側(cè)板的接縫外部采用密封膠密封，進一步增強箱體的密封防水性能。使用以太網(wǎng)網(wǎng)線連接數(shù)據(jù)采集器輸出端和數(shù)據(jù)分析服務(wù)器輸入端之間的RJ45接口，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集器通過以太網(wǎng)將測量數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)分析服務(wù)器。數(shù)據(jù)分析服務(wù)器完成對測量數(shù)據(jù)的誤差處理、分析、存儲和分類顯示。
[0022]測量傳感器實現(xiàn)對風速、流速、波高等水動力環(huán)境和壓力、拉力、葉輪轉(zhuǎn)矩、葉輪轉(zhuǎn)速等目標體性能的測量，并且將測量結(jié)果以電流信號或電壓信號的形式輸出給數(shù)據(jù)采集器。
[0023]圖3顯示本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集器的基本結(jié)構(gòu)。所示數(shù)據(jù)采集器負責同步、連續(xù)地采集海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型在實驗水槽進行試驗過程中的風速、流速、波高、波周期等動力環(huán)境數(shù)據(jù)，以及拉力、壓力、葉輪轉(zhuǎn)速、葉輪扭矩、電功率等目標體性能數(shù)據(jù)，并將測量數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)上傳給服務(wù)器。如圖2所示，數(shù)據(jù)采集器主要包括采集卡、FPGA邏輯控制器、實時處理器、電源和機箱。每個采集卡包含8路采集通道，每路通道均具備電流傳感器或電壓傳感器的接口，并且內(nèi)置信號濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，完成對測量傳感器輸出信號的調(diào)理，以及將電流或電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。FPGA與采集卡之間采用星形拓撲的方式連接，并且通過SPI總線與采集卡進行通信，能夠直接訪問每個采集卡上的硬件資源，從而實現(xiàn)對多通道數(shù)據(jù)采集進行精確定時、觸發(fā)和同步控制。FPGA邏輯控制器內(nèi)置數(shù)據(jù)傳輸機制，能夠通過PCI總線把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄崟r控制器。FPGA邏輯控制器采用40MHz有源晶振，經(jīng)過倍頻或分頻后，驅(qū)動內(nèi)部邏輯單元或外設(shè)的時鐘，內(nèi)部運行時鐘頻率最高可達500MHz，從而保證高速采集時鐘的準確性。FPGA內(nèi)部時鐘管理模塊采用數(shù)字延遲鎖相環(huán)的方法，消除時鐘的延時、合成頻率、調(diào)整時鐘的相位，實現(xiàn)零時鐘漂移，消除時鐘的分配延時，并實現(xiàn)時鐘的閉環(huán)控制。并且時鐘可以映射到印制板電路PCB上用于同步外部芯片，將芯片內(nèi)外的時鐘控制一體化。通過上述方法，很好地保證了系統(tǒng)多通道數(shù)據(jù)采集的同步性。實時處理器搭載Vxworks實時操作系統(tǒng)，系統(tǒng)調(diào)度完全按照優(yōu)先級進行，避免了進程間競爭而導致的死鎖和阻塞現(xiàn)象。通過PCI總線，實時處理器接收FPGA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，采用算法對數(shù)據(jù)進行處理，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成風速、流速、波高、壓力等有效數(shù)據(jù)，通過內(nèi)置的閃存實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的本地存儲，并且通過內(nèi)置的以太網(wǎng)接口，將處理后的數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)分析服務(wù)器。電源提供12V和24V兩路直流隔離電壓輸出，能夠為測量傳感器和數(shù)據(jù)采集器提供高效、純凈的電源。機箱是數(shù)據(jù)采集器的保護罩，屏蔽試驗環(huán)境中電磁干擾信號，為安裝在機箱內(nèi)部測控平臺和電源散熱，避免水氣、鹽分對它們的腐蝕，從而保證數(shù)據(jù)采集器可靠、高效地運行。
[0024]如圖2所示，數(shù)據(jù)分析服務(wù)器主要包含四個主要模塊，分別為數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊。數(shù)據(jù)分析服務(wù)器通過以太網(wǎng)接收數(shù)據(jù)采集器上傳的測量數(shù)據(jù)，完成對數(shù)據(jù)的誤差處理、分析、存儲和分類顯示(數(shù)值、圖形)。
[0025](I)數(shù)據(jù)接收模塊:數(shù)據(jù)分析服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)采集器上傳的數(shù)據(jù)包之后，立即將數(shù)據(jù)放入緩存隊列中，等待數(shù)據(jù)分析模塊對數(shù)據(jù)進行處理與分析。采用緩存技術(shù)，可以將上傳數(shù)據(jù)暫存，當數(shù)據(jù)分析服務(wù)器負載較重的時候，暫緩處理數(shù)據(jù)，從而避免將數(shù)據(jù)采集器發(fā)送來的數(shù)據(jù)丟棄。
[0026](2)數(shù)據(jù)分析模塊:數(shù)據(jù)分析模塊會輪詢緩存隊列，取出數(shù)據(jù)后首先對數(shù)據(jù)包進行解析，將數(shù)據(jù)對應到各個測量傳感器器上，然后利用事先設(shè)定的修正參數(shù)對數(shù)據(jù)進行修正，并按照要求對數(shù)據(jù)進行誤差處理，包括對系統(tǒng)誤差、隨機誤差和異常誤差的處理。待對數(shù)據(jù)處理后，數(shù)據(jù)分析模塊能夠?qū)?shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析(最大值、最小值、平均值、均方差)，以及頻域譜分析。
[0027](3)數(shù)據(jù)存儲模塊:數(shù)據(jù)分析模塊對數(shù)據(jù)進行分析與處理之后，將數(shù)據(jù)發(fā)送存儲至本地硬盤中。對數(shù)據(jù)的存儲采用異步方式操作，能夠大大減少數(shù)據(jù)分析服務(wù)器的負擔，提高整體響應速度。[0028](4)數(shù)據(jù)顯示模塊:提供單通道或多通道的方式顯示監(jiān)測要素的數(shù)值、波形或頻譜，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)波形或頻譜的縮放顯示。此外，該模塊提供歷史數(shù)據(jù)查詢和顯示服務(wù)，根據(jù)查詢條件，按照試驗編號或時間查詢，選出符合條件的試驗，以直觀的形式將查找的試驗數(shù)據(jù)展示出來。
[0029]部署好的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)接通電源后會進入工作狀態(tài):首先分別給數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)分析服務(wù)器供電，當實驗水槽中風、浪、流等環(huán)境穩(wěn)定后，啟動數(shù)據(jù)采集器，然后由數(shù)據(jù)采集器按預定的時序分別給每個測量傳感器上電。傳感器上電完成后，數(shù)據(jù)采集器開始采集測量傳感器的輸出信號，對信號進行濾波處理，完成模擬信號至數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，并且根據(jù)算法將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成風速、流速、波高、壓力、拉力、葉輪扭矩、葉輪轉(zhuǎn)速等有效數(shù)據(jù)，然后通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)分析服務(wù)器。接收到數(shù)據(jù)采集器上傳的數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)分析服務(wù)器對測量數(shù)據(jù)進行誤差處理、分析、存儲和分類顯示。
【權(quán)利要求】
1.一種海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，其特征在于包括測量傳感器、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)分析服務(wù)器；測量傳感器設(shè)置在實驗水槽中，數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)分析服務(wù)器設(shè)置在實驗水槽外部，測量傳感器連接數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器連接數(shù)據(jù)分析服務(wù)器； 測量傳感器包括對風速、流速、波高水動力環(huán)境參數(shù)進行測量的傳感器，也包括對壓力、拉力、葉輪轉(zhuǎn)矩、葉輪轉(zhuǎn)速目標體性能參數(shù)測量的傳感器，測量傳感器將測量結(jié)果以模擬信號的形式輸出給數(shù)據(jù)采集器； 數(shù)據(jù)采集器包含實時處理器、FPGA邏輯控制器、采集卡、供電電源和機箱；每個采集卡通道均具備電流傳感器和電壓傳感器的接口，將測量傳感器輸出的模擬電壓信號和模擬電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；FPGA邏輯控制器與采集卡之間采用星形拓撲的方式連接，并且通過SPI總線與采集卡進行通信； 數(shù)據(jù)分析服務(wù)器包含四個主要模塊，分別為數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，其特征在于，所述采集卡與FPGA邏輯控制器之間采用SPI串行總線進行連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，其特征在于，所述FPGA邏輯控制器與實時處理器之間采用PCI并行總線進行連接，實時處理器負責數(shù)據(jù)分析、文件的傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋監(jiān)測儀器設(shè)備模型水動力試驗數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分析服務(wù)器與數(shù)據(jù)采集器之間采用以太網(wǎng)進行連接。
【文檔編號】G01M10/00GK103728117SQ201310755686
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】楊寧, 朱曉陽, 李彥, 王花梅, 熊焰, 齊連明, 路寬, 李超, 楊磊, 王士一, 韓林生, 宋雨澤 申請人:國家海洋技術(shù)中心