基于CR1000的海洋剖面測(cè)量平臺(tái)雙重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭安剛, 張喜驗(yàn), 綦聲波, 陳宗喜

(1. 中國(guó)海洋大學(xué) 工程學(xué)院, 山東 青島 266100; 2. 山東省科學(xué)院 海洋儀器儀表研究所, 山東 青島266001)

基于CR1000的海洋剖面測(cè)量平臺(tái)雙重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭安剛1, 張喜驗(yàn)2, 綦聲波1, 陳宗喜1

(1. 中國(guó)海洋大學(xué) 工程學(xué)院, 山東 青島 266100; 2. 山東省科學(xué)院 海洋儀器儀表研究所, 山東 青島266001)

為新型海洋剖面測(cè)量平臺(tái)設(shè)計(jì)了一種基于 CR1000數(shù)據(jù)采集儀的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全和數(shù)據(jù)讀取方便的雙重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)。第一重?cái)?shù)據(jù), 分散存儲(chǔ)于自容式傳感器, 傳感器的上位機(jī)軟件通過(guò) CR1000來(lái)讀取;第二重?cái)?shù)據(jù), 集中存儲(chǔ)在CR1000的數(shù)據(jù)擴(kuò)展模塊中, 通過(guò)海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的上位機(jī)軟件直接讀取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 該存儲(chǔ)方案可有效地實(shí)現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取, 從而最大限度地保證了新型海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的數(shù)據(jù)安全。

雙重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng); 數(shù)據(jù)采集儀; CR1000; 剖面測(cè)量

當(dāng)前垂直剖面海洋參數(shù)測(cè)量的主要方式是在每個(gè)需要測(cè)量的深度放置一組傳感器, 以便進(jìn)行不同深度的參數(shù)測(cè)量。這種方式需要使用多組傳感器, 因此測(cè)量成本高昂。國(guó)外已經(jīng)研制了新型的測(cè)量設(shè)備,比如美國(guó)麥克萊恩研究實(shí)驗(yàn)室(McLane Research Laboratories)的麥克萊恩系泊剖面儀(The McLane Moored Profiler, MMP), 它已經(jīng)是一種成熟的產(chǎn)品并開始銷售。國(guó)內(nèi)主要使用的垂直剖面海洋參數(shù)測(cè)量方式還是多組傳感器測(cè)量的方式, 正在研究新型的測(cè)量方式, 還沒有一種成熟可靠的產(chǎn)品?；贑R1000的海洋剖面測(cè)量平臺(tái)是一種新型的垂直剖面海洋參數(shù)測(cè)量設(shè)備, 其測(cè)量平臺(tái)能夠在海水中上下移動(dòng)和停留。既具有錨泊海洋剖面測(cè)量平臺(tái)可長(zhǎng)期獲得定點(diǎn)連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn), 又具有漂流式剖面測(cè)量平臺(tái)可自動(dòng)升沉測(cè)量剖面數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn), 而且具有隱蔽性好、測(cè)量準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。

如何保證測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性, 是海洋監(jiān)測(cè)設(shè)備需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題。本論文為基于CR1000的海洋剖面測(cè)量平臺(tái)設(shè)計(jì)了一種雙重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng), 使得海洋剖面測(cè)量平臺(tái)擁有兩份測(cè)量數(shù)據(jù)。這兩份數(shù)據(jù)互為備份, 最大限度地提高測(cè)量數(shù)據(jù)的安全性。

1 基于CR1000的海洋剖面測(cè)量平臺(tái)簡(jiǎn)介

海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的控制系統(tǒng)示意圖如圖 1所示, 主控制器和外圍設(shè)備之間通過(guò) 6個(gè) RS232串口來(lái)實(shí)現(xiàn)通信。3種測(cè)量海洋參數(shù)的傳感器為: 傾斜度傳感器、溫鹽深傳感器(CTD)以及多普勒聲學(xué)剖面海流傳感器(ADCP)。電機(jī)為海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的上升和下沉提供動(dòng)力。

圖1 海洋剖面測(cè)量平臺(tái)控制系統(tǒng)示意圖Fig. 1 The control system of moored profile measuring platform

1.1 主控制器

為了充分保證海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的可靠性, 縮短開發(fā)周期, 并且降低系統(tǒng)開發(fā)的難度, 海洋剖面測(cè)量平臺(tái)以CR1000作為主控制器。

CR1000是美國(guó)CAMPBELL SCIENTIFIC公司的一款數(shù)據(jù)采集儀(Data Logger), 具有程序掃描時(shí)間可設(shè)置、時(shí)鐘精度高和低功耗等優(yōu)點(diǎn), 并具有高精度性、高適應(yīng)性、高可靠性等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)通過(guò)外接存儲(chǔ)模塊, 便可以獲得2 GB的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。CR1000能夠擴(kuò)展到6個(gè)RS232串口, 滿足了海洋剖面測(cè)量平臺(tái)對(duì)控制接口的要求。

使用單片機(jī)和ARM開發(fā)硬件, 雖然具有很大的靈活性, 但是需要大量的時(shí)間來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證,并且不一定能夠保證長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)行和水下的惡劣環(huán)境。CR1000數(shù)據(jù)采集儀在休眠模式時(shí)的功耗大約為 5.4 mW; 具有溫度補(bǔ)償?shù)臅r(shí)鐘設(shè)計(jì), 年偏差約3 min, 并能夠使用GPS來(lái)進(jìn)行時(shí)鐘校正; 能夠通過(guò)更換外接存儲(chǔ)模塊, 實(shí)現(xiàn)更大容量的存儲(chǔ)空間。因此,采用 CR1000使得海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的開發(fā)方便許多。

1.2 CTD

CTD測(cè)量溫度、鹽度、深度三個(gè)參數(shù), 具有RS232接口來(lái)進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)通信。選定型號(hào)的CTD為自容式傳感器, 控制命令豐富, 滿足雙重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)的控制要求。

1.3 ADCP

ADCP即聲學(xué)多普勒剖面海流儀, 海洋剖面測(cè)量平臺(tái)有兩臺(tái)不同型號(hào)的 ADCP: 一臺(tái)具有波浪和海流測(cè)量功能, 其內(nèi)部存儲(chǔ)空間為 4 GB; 另一臺(tái)只有海流測(cè)量功能, 內(nèi)部存儲(chǔ)空間為176 MB。這兩種型號(hào)的 ADCP控制命令基本相同, 能夠提供多種測(cè)量方式, 使得海洋剖面測(cè)量平臺(tái)能夠以最簡(jiǎn)單的方式對(duì)其進(jìn)行控制。兩種型號(hào)的ADCP都是自容式的,且都以RS232串口通信。

海洋剖面測(cè)量平臺(tái)選擇剖面海流儀, 是為了準(zhǔn)確獲得剖面海流數(shù)據(jù)。如果使用點(diǎn)式流速儀, 海洋剖面測(cè)量平臺(tái)會(huì)對(duì)海流造成影響, 從而破壞測(cè)量的準(zhǔn)確性。

1.4 傾斜度

傾斜度傳感器能夠測(cè)量?jī)删S的傾斜角度, 通過(guò)RS232串口來(lái)進(jìn)行通信。該傳感器主要用于海洋剖面測(cè)量平臺(tái)姿態(tài)的測(cè)量, 并和其他數(shù)據(jù)同步存儲(chǔ),以便在海洋剖面測(cè)量平臺(tái)回收后能夠進(jìn)行姿態(tài)反演。它內(nèi)部沒有存儲(chǔ)空間, 不是自容式傳感器。具有自動(dòng)發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)和手動(dòng)發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)兩種控制方式, 海洋剖面測(cè)量平臺(tái)選擇手動(dòng)方式進(jìn)行控制。

1.5 電機(jī)控制

電機(jī)為海洋剖面測(cè)量平臺(tái)提供運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力, 同樣通過(guò)串口來(lái)進(jìn)行控制。電機(jī)具有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止等功能, 使海洋剖面測(cè)量平臺(tái)能夠上浮、下潛和駐留。

2 雙重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

第一重?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在自容式傳感器中, 在圖 2中為最低層中的 CTD和兩個(gè) ADCP, 因此數(shù)據(jù)是分散存儲(chǔ)的。傾斜度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)不包含在第一重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)中。第二重?cái)?shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在 CR1000擴(kuò)展2 GB存儲(chǔ)空間中, 為圖2中的頂層CR1000數(shù)據(jù)儀,通過(guò)串口將四個(gè)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)匯集到 CR1000中。雙重的數(shù)據(jù)系統(tǒng)大大提高了數(shù)據(jù)的安全性, 使得海洋剖面測(cè)量平臺(tái)具有了更加穩(wěn)定的工作特性。

圖2 雙重?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 2 Dual data system

2.1 第一重?cái)?shù)據(jù)

第一重?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)依靠自容式傳感器實(shí)現(xiàn), 所以主要有CTD和ADCP數(shù)據(jù)。由于第一重?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在傳感器的存儲(chǔ)空間中, 如圖2中CTD和兩個(gè)ADCP傳感器, 因此數(shù)據(jù)是分散的。傾斜度傳感器用來(lái)測(cè)量海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的傾斜角度, 測(cè)量的數(shù)據(jù)用作對(duì)海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的姿態(tài)研究, 驗(yàn)證海洋剖面測(cè)量平臺(tái)設(shè)計(jì)是否符合要求, 不屬于垂直剖面海洋參數(shù)。并且選型的傾斜度傳感器不是自容式, 所以第一重?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)中沒有傾斜度傳感器的數(shù)據(jù)。

第一重?cái)?shù)據(jù)是自容式傳感器自存儲(chǔ)的, 使用各傳感器自身的上位機(jī)軟件來(lái)讀取數(shù)據(jù)。根據(jù)海洋剖面測(cè)量平臺(tái)布放置時(shí)間的長(zhǎng)短, 選取合適的內(nèi)存容量即可。

2.2 第二重?cái)?shù)據(jù)

第二重?cái)?shù)據(jù)存放在主控制器 CR1000的擴(kuò)展存儲(chǔ)設(shè)備中(即2 GB的CF存儲(chǔ)卡), 在圖2中為CR1000的內(nèi)部存儲(chǔ)器, 數(shù)據(jù)都采用二進(jìn)制格式進(jìn)行存儲(chǔ)。主控制器接收到四個(gè)傳感器的數(shù)據(jù), 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并存儲(chǔ)在主控制器的擴(kuò)展存儲(chǔ)設(shè)備中。因?yàn)橹骺刂破髦邪怂械膫鞲衅鞯臄?shù)據(jù), 所以第二重?cái)?shù)據(jù)是集中進(jìn)行存儲(chǔ)的。

2.2.1 第二重?cái)?shù)據(jù)的文件和數(shù)據(jù)格式設(shè)計(jì)

為了使集中存儲(chǔ)于 CR1000中的各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)具有獨(dú)立性, 各個(gè)傳感器都有一個(gè)文件用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。但具有波浪和剖面海流測(cè)量功能的 ADCP有兩個(gè)文件。文件中的數(shù)據(jù)都是由一條條的數(shù)據(jù)組成, 一條數(shù)據(jù)是一次測(cè)量的數(shù)據(jù)。每條數(shù)據(jù)都以時(shí)間作為開始, 便于進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。如果某一次測(cè)量沒有成功, 那么這一次測(cè)量的數(shù)據(jù)會(huì)被存儲(chǔ)為零。這樣使得數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)很有規(guī)律, 便于管理、查詢和調(diào)取。

傾斜度傳感器和CTD傳感器每一秒鐘進(jìn)行一次數(shù)據(jù)測(cè)量, 數(shù)據(jù)格式都為ASCII, 一條數(shù)據(jù)的大小分別為16字節(jié)和20字節(jié)。具有波浪測(cè)量功能的ADCP發(fā)出的數(shù)據(jù)為 ASCII碼字符串, 字符串的大小同剖面海流層數(shù)的設(shè)置有關(guān), 層數(shù)越大數(shù)據(jù)量越大。從ASCII字符串中提取出海流和波浪測(cè)量數(shù)據(jù)后, 分別存入海流和波浪文件中。只具有剖面海流測(cè)量功能的 ADCP發(fā)出的海流數(shù)據(jù)為二進(jìn)制字符串, 字符串的長(zhǎng)度與設(shè)置的剖面海流層數(shù)有關(guān), 層數(shù)越大數(shù)據(jù)量越大。該傳感器的海流數(shù)據(jù)與具有波浪測(cè)量功能的 ADCP的海流數(shù)據(jù)內(nèi)容不完全相同, 因此兩個(gè)傳感器的剖面海流數(shù)據(jù)不能統(tǒng)一存儲(chǔ)在一個(gè)文件中。

2.2.2 第二重?cái)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量

傾斜度傳感器若每秒鐘記錄一次數(shù)據(jù), 則半年數(shù)據(jù)量約為240 MB; 若每5 s記錄一次數(shù)據(jù), 則半年數(shù)據(jù)量約為48 MB。CTD若每秒鐘記錄一次數(shù)據(jù), 則半年數(shù)據(jù)量約為300 MB; 若每5 s記錄一次數(shù)據(jù), 則半年數(shù)據(jù)量約為60 MB。

剖面海流測(cè)量周期一般為 10 min, 而波浪測(cè)量的周期一般為 60 min, 再加上海洋剖面測(cè)量平臺(tái)需要運(yùn)動(dòng)和穩(wěn)定的時(shí)間, 因此波浪和剖面海流的真實(shí)測(cè)量周期會(huì)比一般周期大許多。并且一條波浪數(shù)據(jù)和一條剖面海流數(shù)據(jù)都不大, 分別為 144和 500字節(jié)。因此它們的數(shù)據(jù)量會(huì)遠(yuǎn)小于傾斜度傳感器和CTD傳感器所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量。

由第二重?cái)?shù)據(jù)中各部分?jǐn)?shù)據(jù)量的估算可知, 主控制器CR1000擴(kuò)展的2 GB存儲(chǔ)空間, 滿足海洋剖面測(cè)量平臺(tái)第二重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)對(duì)于存儲(chǔ)空間的需求。

2.2.3 第二重?cái)?shù)據(jù)的讀取

第二重?cái)?shù)據(jù)通過(guò)海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的上位機(jī)軟件來(lái)調(diào)取, 為此設(shè)計(jì)了多個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)取命令。比如調(diào)取某天傾斜傳感器數(shù)據(jù)命令、調(diào)取全部CTD數(shù)據(jù)命令、以及調(diào)取某天海流數(shù)據(jù)命令等等。海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的上位機(jī)軟件通過(guò)串口協(xié)議來(lái)和 CR1000進(jìn)行通信, 數(shù)據(jù)通信有開始和結(jié)束標(biāo)志, 并且具有校驗(yàn)位,充分保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院驼_性。

3 雙重?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)

第一重?cái)?shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)是直連命令。直連命令可以在不拆卸海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的情況下, 通過(guò)自容式傳感器自身的上位機(jī)軟件讀取測(cè)量數(shù)據(jù), 并對(duì)傳感器進(jìn)行設(shè)置和調(diào)試。第二重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是存儲(chǔ)海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的運(yùn)行狀況信息。擁有這些信息后便可以對(duì)海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的運(yùn)行狀況進(jìn)行模擬和分析, 從而對(duì)海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的運(yùn)行狀況進(jìn)行優(yōu)化。

3.1 第一重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

直連命令要實(shí)現(xiàn)的功能為: 傳感器自身的上位機(jī)軟件(安裝在 PC機(jī)上)通過(guò) CR1000的中繼, 和傳感器進(jìn)行連接通信, 功能示意圖如圖 3。但是, 一次只能連接一臺(tái)傳感器, 此時(shí)CR1000相當(dāng)于一個(gè)多路開關(guān)。

第一重?cái)?shù)據(jù)讀取時(shí), 首先需要使用海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的上位機(jī)軟件發(fā)送相應(yīng)的直連命令給CR1000, 以便CR1000進(jìn)行直連操作; 其次, 打開傳感器的上位機(jī)軟件進(jìn)行連接, 連接成功后便可以進(jìn)行第一重?cái)?shù)據(jù)的讀取。

圖3 直連命令功能示意圖Fig. 3 Scheme of direct-connect order

3.2 第二重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

海洋剖面測(cè)量平臺(tái)在海水中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到海流等的影響, 因此波浪和剖面海流測(cè)量的時(shí)間在一個(gè)海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的運(yùn)行周期中是不固定的。如果在波浪和剖面海流存儲(chǔ)的文件中加入海洋剖面測(cè)量平臺(tái)運(yùn)行周期的信息, 那么從一條波浪或者剖面海流數(shù)據(jù)中, 就可以直接知道它是一天中的第幾個(gè)周期和第幾次駐點(diǎn)。海洋剖面測(cè)量平臺(tái)運(yùn)行周期信息包括周期數(shù)和駐留點(diǎn)編號(hào)。周期數(shù)是指一天當(dāng)中的第幾次周期(也可稱為升沉次數(shù))。駐留點(diǎn)編號(hào)是指一個(gè)周期中上升過(guò)程中的第幾次駐留。上位機(jī)軟件將會(huì)反演海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的姿態(tài), 如果沒有存儲(chǔ)海洋剖面測(cè)量平臺(tái)運(yùn)行周期的信息, 那么就需要進(jìn)行邏輯推斷。但是邏輯推斷有可能出錯(cuò), 因此存儲(chǔ)海洋剖面測(cè)量平臺(tái)運(yùn)行周期信息就顯得很有必要。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的, 主要驗(yàn)證雙重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)各部分功能的實(shí)現(xiàn)情況。由于海洋剖面測(cè)量平臺(tái)項(xiàng)目沒有進(jìn)入樣機(jī)實(shí)驗(yàn)階段, 因此此處只給出了實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

第一重?cái)?shù)據(jù)主要測(cè)試直連命令, 需要調(diào)試的直連命令有 3個(gè): 傾斜度傳感器直連命令、CTD直連命令和ADCP直連命令。經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試, 得到如下結(jié)果: CR1000的程序掃描周期設(shè)置在100 ms以內(nèi)(包括100 ms), 直連命令便能夠正常工作。

第二重?cái)?shù)據(jù)主要進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的測(cè)試, 由于數(shù)據(jù)讀取部分需要與海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的上位機(jī)軟件協(xié)調(diào)進(jìn)行, 此處暫不給出結(jié)果。實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí), 海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的工作設(shè)置如下: 運(yùn)行周期設(shè)為60 min,一個(gè)周期內(nèi)駐點(diǎn)數(shù)量設(shè)為 4, 傾斜度傳感器和 CTD的采樣周期為1 s, 兩個(gè)ADCP在每個(gè)駐點(diǎn)進(jìn)行各測(cè)量一次剖面海流, 一個(gè)周內(nèi)期具有波浪測(cè)量功能的ADCP測(cè)量一次波浪。

圖 4為海洋剖面測(cè)量平臺(tái)工作 1天后, 位于CR1000擴(kuò)展存儲(chǔ)模塊中的第二重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)的文件信息圖, 圖中共有5個(gè)文件: Angle.dat和CTD.dat分別為傾斜度傳感器和 CTD的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件,ADCPDown.dat為只測(cè)量剖面海流的 ADCP的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件, ADCPUp_current.dat和ADCPUp_wave.dat為具有波浪測(cè)量功能的 ADCP的剖面海流和波浪數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件。

海洋剖面測(cè)量平臺(tái)工作 1天時(shí)間后, 第二重?cái)?shù)據(jù)中各個(gè)文件的理論數(shù)據(jù)量如下: Angle.dat文件的數(shù)據(jù)量為1 382 400字節(jié); CTD.dat文件的數(shù)據(jù)量為1 728 000字節(jié); 只具有剖面海流測(cè)量功能的ADCP的層數(shù)設(shè)置為10, 文件數(shù)據(jù)大小為12 288字節(jié); 具有波浪測(cè)量功能的 ADCP的層數(shù)設(shè)置為 5, ADCPUp_current.dat文件數(shù)據(jù)量為 23 808字節(jié); ADCPUp_wave.dat文件數(shù)據(jù)量為3 456字節(jié)。

圖4 第二重?cái)?shù)據(jù)的一天數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量圖Fig. 4 Daily size of second data

通過(guò)對(duì)比理論值和圖 4中實(shí)際的文件大小, 可以得到如下結(jié)論: 第二重?cái)?shù)據(jù)的實(shí)際數(shù)據(jù)存儲(chǔ)大小與理論計(jì)算一致。再將第一重?cái)?shù)據(jù)和第二重?cái)?shù)據(jù)中的共有部分的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比, 可知第二重?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)內(nèi)容和格式也是正確的。因此, 第二重?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)是正確無(wú)誤的。

綜上所述, 本論文設(shè)計(jì)的雙重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計(jì)要求, 也就是能夠保證海洋剖面測(cè)量平臺(tái)安全可靠的工作。

5 結(jié)語(yǔ)

一般的海洋監(jiān)測(cè)設(shè)備只有單重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng), 當(dāng)發(fā)生意外導(dǎo)致存儲(chǔ)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí), 存儲(chǔ)設(shè)備中的數(shù)據(jù)就會(huì)損壞或者丟失, 那么測(cè)量的數(shù)據(jù)就會(huì)被破壞或者完全丟失。此種海洋監(jiān)測(cè)設(shè)備的可靠性不高。

與一般的海洋監(jiān)測(cè)設(shè)備的單重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)相比,雙重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是: 充分保證了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的安全, 提高了海洋剖面測(cè)量平臺(tái)的可靠性。雙重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)的兩重?cái)?shù)據(jù)互為備份, 并且第一重?cái)?shù)據(jù)分散存儲(chǔ), 第二重?cái)?shù)據(jù)集中存儲(chǔ)。如果其中一重?cái)?shù)據(jù)損壞或者丟失了, 那么另一重?cái)?shù)據(jù)仍然能夠提供測(cè)量數(shù)據(jù)。因而能夠最大限度地提高數(shù)據(jù)安全性, 并提高海洋剖面測(cè)量平臺(tái)可靠性。

除了上述的雙重?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)外, 海洋剖面測(cè)量平臺(tái)作為新型的海洋監(jiān)測(cè)設(shè)備, 它只需要一組傳感器, 大大降低了剖面海洋參數(shù)測(cè)量的成本, 并且具有全天候的測(cè)量能力。因此, 基于CR1000的海洋剖面測(cè)量平臺(tái)不僅擁有良好的應(yīng)用前景, 而且會(huì)彌補(bǔ)我國(guó)在垂直剖面測(cè)量方面的不足。

[1] 劉素花, 龔德俊, 徐永平, 等. SD卡在海洋數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中的應(yīng)用[J]. 海洋科學(xué), 2009, 33(3): 16-20.

[2] 劉素花, 龔德俊, 徐永平, 等. 基于單片機(jī)的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的控制電路設(shè)計(jì)[J]. 海洋科學(xué), 2009,33(8): 67-71.

[3] 商紅梅, 張少永, 沈高山. 極區(qū)冰蓋下定點(diǎn)剖面測(cè)量系統(tǒng)[J]. 海洋技術(shù), 2006, 25(3): 23-26.

[4] 商紅梅. 系纜式水下自動(dòng)升降平臺(tái)[J]. 海洋技術(shù),2005, 24(1): 19-24.

[5] 劉素花, 龔德俊, 徐永平, 等. 海洋剖面要素測(cè)量系統(tǒng)波浪驅(qū)動(dòng)自治的實(shí)現(xiàn)方法[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào), 2011,32(3): 603-609.

Design of moored profile measuring platform's dual data system based on CR1000

GUO An-gang1, ZHANG Xi-yan2, QI Sheng-bo1, CHEN Zong-xi1
(1. College of Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 2. Institute of Oceanographic Instrumentation, Shandong Academy of Sciences, Qingdao 266001, China)

Sep., 1, 2011

dual data system, datalogger, CR1000, profiling measurement

We designed and developed a dual data system for moored profile measuring platform. This dual data system could make sure that data were stored and read right and safely. First data were stored in self-contained sensors and were read by the use of sensor’s software through CR1000; second data were stored in CR1000, and were read by the software of the moored profile measuring platform. Experimental results showed that measured data was well stored and read, demonstrating the security of the moored profile measuring platform’s data is guaranteed.

TP274+.2

A

1000-3096(2012)07-0123-05

2011-09-01;

2012-03-13

國(guó)際合作項(xiàng)目(2007DFR90130)

郭安剛(1987-), 男, 陜西西安人, 碩士研究生, 從事海洋監(jiān)測(cè)技術(shù), 電話: 15275237893, E-mail: guoangang123@gmail.com

(本文編輯：劉珊珊)