海上作業(yè)裝備位置的信息采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海上作業(yè)裝備位置的信息采集系統(tǒng)，它包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)綜合處理單元和信息輸出設(shè)備，數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)綜合處理單元和信息輸出設(shè)備上均設(shè)有I/O接口，其中數(shù)據(jù)采集單元與數(shù)據(jù)存儲單元相連接，數(shù)據(jù)存儲單元與數(shù)據(jù)綜合處理單元相連接，數(shù)據(jù)綜合處理單元與信息輸出設(shè)備相連接，互相連接的各單元之間可進(jìn)行數(shù)據(jù)上行和/或下行的傳輸，數(shù)據(jù)采集單元采集到的位置信息通過數(shù)據(jù)存儲單元發(fā)送到數(shù)據(jù)綜合處理單元進(jìn)行運算處理后發(fā)送到信息輸出設(shè)備上輸出。這種信息采集系統(tǒng)定位精度高、累計誤差小、監(jiān)控穩(wěn)定、不受天氣等惡劣因素影響，并且較為經(jīng)濟(jì)。
【專利說明】海上作業(yè)裝備位置的信息采集系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種信息采集裝備，更具體地說，涉及一種海上作業(yè)裝備位置的信息米集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]DP動力定位技術(shù)是為了滿足上世紀(jì)70年代迅速增長的石油勘探工業(yè)而誕生的一項新技術(shù)。到本世紀(jì)初已有超過1000艘?guī)恿Χㄎ还δ艿拇?，其中大部分使用在開采勘探油氣儲量的相關(guān)海工領(lǐng)域。然而目前，國內(nèi)使用的動力定位系統(tǒng)基本被康士伯等跨國公司壟斷，而自主開發(fā)的動力定位系統(tǒng)幾乎沒有，與國外的差距較大。隨著人們對海洋的開發(fā)向深海進(jìn)軍，對船舶，一些小型的海上漂浮設(shè)備，以及石油鉆井平臺等動力定位系統(tǒng)的需求越來越多，要求也越來越高，這促使科技工作者進(jìn)行新的技術(shù)研究和開發(fā)，以滿足在民用領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域的需求。
[0003]目前大多采用電羅經(jīng)儀或GPS羅經(jīng)儀進(jìn)行監(jiān)控海上作業(yè)裝備的實時位移情況，但是電羅經(jīng)儀價格昂貴且累計誤差大，GPS羅經(jīng)儀同樣昂貴，雖然克服了電羅經(jīng)儀累計誤差大的缺點，但是存在信號不穩(wěn)定、更新率低，易受天氣情況影響的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種定位精度高、可以實時監(jiān)測海上作業(yè)裝備的位移情況的海上作業(yè)裝備位置的信息采集系統(tǒng)，這種采集系統(tǒng)的定位精度高、累計誤差小、監(jiān)控穩(wěn)定、不受天氣等惡劣因素影響，并且較為經(jīng)濟(jì)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是一種海上作業(yè)裝備位置的信息采集系統(tǒng)，它包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)綜合處理單元和信息輸出設(shè)備，數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)綜合處理單元和信息輸出設(shè)備上均設(shè)有I/o接口，其中數(shù)據(jù)采集單元與數(shù)據(jù)存儲單元相連接，數(shù)據(jù)存儲單元與數(shù)據(jù)綜合處理單元相連接，數(shù)據(jù)綜合處理單元與信息輸出設(shè)備相連接，互相連接的各單元之間可進(jìn)行數(shù)據(jù)上行和/或下行的傳輸。
[0006]上述數(shù)據(jù)采集單元按照需要安裝在海上作業(yè)裝備的節(jié)點上，用于采集器所在位置六自由度的數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)存儲單元將數(shù)據(jù)采集單元采集到的信息以變量的形式存儲到數(shù)組中，并傳送至數(shù)據(jù)綜合處理單元；數(shù)據(jù)綜合處理單元內(nèi)置邏輯運算電路，將由數(shù)據(jù)存儲單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，在邏輯電路內(nèi)進(jìn)行邏輯運算，得到各數(shù)據(jù)單元所在節(jié)點相對于標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的夾角和坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而得出海上作業(yè)裝備整體上相對于標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的角度和姿態(tài)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)綜合單元處理完畢的數(shù)據(jù)傳送到信息顯示設(shè)備上并且輸出，
[0007]上述數(shù)據(jù)采集單元可以采用傳感器，如力敏傳感器、位置傳感器、液位傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、熱敏傳感器和磁阻傳感器中的一種或多種組合。
[0008]數(shù)據(jù)存儲單元的設(shè)計可以采用如下的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，這種優(yōu)化結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)輸入電路、串/并控制電路、寫指針電路、邏輯控制電路、存儲器陣列、標(biāo)識控制邏輯電路、讀指針電路、重啟邏輯電路和數(shù)據(jù)輸出電路，其中數(shù)據(jù)輸入電路分別與存儲器陣列、串/并控制電路和數(shù)據(jù)采集單元相連接；串/并控制電路分別與數(shù)據(jù)輸入電路和數(shù)據(jù)輸出電路相連接；寫指針電路分別與標(biāo)識邏輯電路和存儲器陣列相連接；深度控制邏輯電路與數(shù)據(jù)輸出電路相連接；標(biāo)識控制邏輯電路分別與寫指針電路和讀指針電路相連接；讀指針電路分別與標(biāo)識控制邏輯電路相連接；數(shù)據(jù)輸出電路分別與串/并控制電路和存儲器陣列相連接。
[0009]數(shù)據(jù)綜合處理單元可以采用內(nèi)置邏輯運算電路的單片機(jī)，單片機(jī)的運算效率較高，兼容性好，可以適配多種接口并且進(jìn)行運算。
[0010]信息輸出單元包括信息轉(zhuǎn)換電路、控制電路和輸出終端，其中信息轉(zhuǎn)換電路與數(shù)據(jù)綜合處理單元相連接，控制電路分別與信息轉(zhuǎn)換電路和輸出終端相連接。
[0011 ] 所述輸出終端為語音輸出裝置和/或顯示器，而顯示器上設(shè)有I/O借口、串行通訊接口、鍵盤接口、鼠標(biāo)接口，其中串行通訊接口的優(yōu)選方案為CK接口，鍵盤接口的優(yōu)選方案為EK接口或USB接口，鼠標(biāo)接口的優(yōu)選方案為USB接口。
[0012]本發(fā)明的有益之處在于:由于數(shù)據(jù)信息是由傳感器實時采集并發(fā)送到存儲單元的，累計誤差小，所以可以實現(xiàn)較高的定位精度；傳感器和數(shù)據(jù)存單元之間采用有線數(shù)據(jù)傳輸，可以實現(xiàn)穩(wěn)定、連續(xù)的監(jiān)控，并且不受天氣等惡劣因素影響；采用電子模塊組合來實現(xiàn)發(fā)明目的，電子模塊可以標(biāo)準(zhǔn)化大批量生產(chǎn)，成本很低，整套系統(tǒng)的成本相對于電羅經(jīng)儀和GPS羅經(jīng)儀而言要低很多。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明在海上作業(yè)裝備上的安裝示意圖；
[0015]圖3是數(shù)據(jù)存儲單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4是數(shù)據(jù)輸出單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1至圖4所示的海上作業(yè)裝備位置的信息采集系統(tǒng)，它包括傳感器組成的數(shù)據(jù)采集單元2、數(shù)據(jù)存儲單元3、內(nèi)置邏輯運算電路的單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)據(jù)綜合處理單元4和由依次連接的信息轉(zhuǎn)換電路、控制電路和顯示器構(gòu)成的信息輸出設(shè)備5，數(shù)據(jù)采集單元2、數(shù)據(jù)存儲單元3、數(shù)據(jù)綜合處理單元4和信息輸出設(shè)備5上均設(shè)有I/O接口，其中數(shù)據(jù)采集單元2通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)存儲單元3相連接，數(shù)據(jù)存儲單元3通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)綜合處理單元4相連接，數(shù)據(jù)綜合處理單元4通過數(shù)據(jù)線與信息輸出設(shè)備5相連接，互相連接的各單元之間可通過數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)上行和/或下行的傳輸。
[0018]構(gòu)成數(shù)據(jù)采集單元2的傳感器，可以采用力敏傳感器、位置傳感器、液位傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、熱敏傳感器和磁阻傳感器中的一種或多種組合，在本具體實施例中采用了磁阻傳感器，磁阻傳感器內(nèi)設(shè)控制電路，可以根據(jù)不同的波特率以及端口進(jìn)行采集，并且每次數(shù)據(jù)采集均有0.1?0.5s的緩沖。
[0019]數(shù)據(jù)存儲單元3的設(shè)計可以采用如圖3所示的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，這種優(yōu)化結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)輸入電路、串/并控制電路、寫指針電路、邏輯控制電路、存儲器陣列、標(biāo)識控制邏輯電路、讀指針電路、重啟邏輯電路和數(shù)據(jù)輸出電路，其中數(shù)據(jù)輸入電路分別與存儲器陣列、串/并控制電路和數(shù)據(jù)采集單元相連接；串/并控制電路分別與數(shù)據(jù)輸入電路和數(shù)據(jù)輸出電路相連接；寫指針電路分別與標(biāo)識邏輯電路和存儲器陣列相連接；深度控制邏輯電路與數(shù)據(jù)輸出電路相連接；標(biāo)識控制邏輯電路分別與寫指針電路和讀指針電路相連接；讀指針電路分別與標(biāo)識控制邏輯電路相連接；數(shù)據(jù)輸出電路分別與串/并控制電路和存儲器陣列相連接。
[0020]信息輸出單元5中的顯示器為彩色顯示器，而顯示器上設(shè)有I/O借口、串行通訊接口、鍵盤接口、鼠標(biāo)接口，其中串行通訊接口的優(yōu)選方案為CK接口，串行接口用于介入操作員的操縱設(shè)備，鍵盤接口的優(yōu)選方案為EK接口或USB接口，鼠標(biāo)接口的優(yōu)選方案為USB接□。
[0021]傳感器按照需要安裝在海上作業(yè)裝備I的節(jié)點上，用于采集其所在位置的六自由度數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)存儲單元將數(shù)據(jù)采集單元采集到的信息以變量的形式存儲到數(shù)組中，并傳送至數(shù)據(jù)綜合處理單元；數(shù)據(jù)綜合處理單元內(nèi)置邏輯運算電路，將由數(shù)據(jù)存儲單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，在邏輯電路內(nèi)進(jìn)行邏輯運算，具體運算方式為，將原始數(shù)據(jù)經(jīng)過用360°相減，再除以360°，最后乘以2 π，得到與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軸之間的夾角以及在標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)，從而得出海上作業(yè)裝備整體上相對于標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的角度和姿態(tài)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)綜合單元處理完畢的數(shù)據(jù)傳送到信息顯示設(shè)備的信息轉(zhuǎn)換電路上，由信息轉(zhuǎn)換電路將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為可視化的數(shù)據(jù)信息上并且由顯示器輸出，即在顯示器上顯示出來。
[0022]顯示器可以是純數(shù)字的顯示器，可以直接將數(shù)據(jù)結(jié)果以表單或者數(shù)據(jù)列、數(shù)據(jù)流的形式進(jìn)行顯示，也可以配備一個處理芯片，搭載Labview軟件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何建模和可視化處理，將海上作業(yè)裝備的位移和實時姿態(tài)以動態(tài)圖的形式在顯示器的面板中表示出來，在Labview程序中可以假如一些小程序，對如背景色、視角控制器、反光顏色、光源處理、模型尺寸大小等進(jìn)行調(diào)整，從而可以很好地動態(tài)顯示出海上作業(yè)裝備位置偏移情況。當(dāng)然，搭載軟件進(jìn)行可視化處理只是本發(fā)明的一種更直觀的應(yīng)用，不應(yīng)用Labview軟件，僅依靠硬件也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出，軟件的使用只是增加了顯示效果的直觀性，軟件本身并非本發(fā)明必不可少的技術(shù)特征。
[0023]除此以外，還可以采用聲音設(shè)備做為輸出終端，將海上作業(yè)設(shè)備的位置等信息以聲音提示的方式進(jìn)行輸出，還可以將聲音設(shè)備和顯示器結(jié)合使用。
[0024]以上實施例是供理解本發(fā)明之用，并非是對本發(fā)明的限制，有關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在權(quán)利要求所述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還可以作出多種變化或變型，這些變化或變型應(yīng)當(dāng)理解為仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種海上作業(yè)裝備位置的信息采集系統(tǒng)，其特征在于:所述信息采集系統(tǒng)包括， 數(shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)采集單元按照需要安裝在海上作業(yè)裝備的關(guān)鍵節(jié)點上，用于采集器所在位置的六自由度的數(shù)據(jù)信息； 數(shù)據(jù)存儲單元，數(shù)據(jù)存儲單元將數(shù)據(jù)采集單元采集到的信息以變量的形式存儲到數(shù)組中，并傳送至數(shù)據(jù)綜合處理單元； 數(shù)據(jù)綜合處理單元，數(shù)據(jù)綜合處理單元內(nèi)置邏輯運算電路，將由數(shù)據(jù)存儲單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，在邏輯電路內(nèi)進(jìn)行邏輯運算，得到各數(shù)據(jù)單元所在節(jié)點相對于標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的夾角和坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而得出海上作業(yè)裝備整體上相對于標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的角度和姿態(tài)數(shù)據(jù)； 信息輸出設(shè)備，數(shù)據(jù)綜合單元處理完畢的數(shù)據(jù)傳送到信息顯示設(shè)備上并且輸出， 所述數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)綜合處理單元和信息輸出設(shè)備上均設(shè)有I/o接口，其中數(shù)據(jù)采集單元與數(shù)據(jù)存儲單元相連接，數(shù)據(jù)存儲單元與數(shù)據(jù)綜合處理單元相連接，數(shù)據(jù)綜合處理單元與信息輸出設(shè)備相連接，互相連接的各單元之間可進(jìn)行數(shù)據(jù)上行和/或下行的傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上作業(yè)裝備位置的信息采集系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集單元為傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海 上作業(yè)裝備的信息采集系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器為力敏傳感器、位置傳感器、液位傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、熱敏傳感器和磁阻傳感器中的一種或多種組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上作業(yè)裝備位置的信息采集系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)存儲單元包括數(shù)據(jù)輸入電路、串/并控制電路、寫指針電路、邏輯控制電路、存儲器陣列、標(biāo)識控制邏輯電路、讀指針電路、重啟邏輯電路和數(shù)據(jù)輸出電路，其中數(shù)據(jù)輸入電路分別與存儲器陣列、串/并控制電路和數(shù)據(jù)采集單元相連接；串/并控制電路分別與數(shù)據(jù)輸入電路和數(shù)據(jù)輸出電路相連接；寫指針電路分別與標(biāo)識邏輯電路和存儲器陣列相連接；深度控制邏輯電路與數(shù)據(jù)輸出電路相連接；標(biāo)識控制邏輯電路分別與寫指針電路和讀指針電路相連接；讀指針電路分別與標(biāo)識控制邏輯電路相連接；數(shù)據(jù)輸出電路分別與串/并控制電路和存儲器陣列相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上作業(yè)裝備位置的信息采集系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)綜合處理單元為內(nèi)置邏輯運算電路的單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上作業(yè)裝備位置的信息采集系統(tǒng)，其特征在于:所述信息輸出單元包括信息轉(zhuǎn)換電路、控制電路和輸出終端，其中信息轉(zhuǎn)換電路與數(shù)據(jù)綜合處理單元相連接，控制電路分別與信息轉(zhuǎn)換電路和輸出終端相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海上作業(yè)裝備位置的信息采集系統(tǒng)，其特征在于:所述輸出終端為語音輸出裝置和/或顯示器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的海上作業(yè)裝備位置的信息采集系統(tǒng)，其特征在于:所述顯示器上設(shè)有I/O借口、串行通訊接口、鍵盤接口、鼠標(biāo)接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的海上作業(yè)裝備位置的信息采集系統(tǒng)，其特征在于:所述串行通訊接口為CK接口。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的海上作業(yè)裝備位置的信息采集系統(tǒng)，其特征在于:所述鍵盤接口為EK接口或USB接口，所述鼠標(biāo)接口為USB接口。
【文檔編號】G06F17/40GK103886111SQ201410100707
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】李德堂, 劉羽, 趙陳, 王樂 申請人:浙江海洋學(xué)院