CN108469794A - 一种调查测量作业指挥*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种调查测量作业指挥***，其技术特点是：包括数据远程传输模块、数据采集分发平台、调查测量综合控制平台和声学同步控制模块，调查测量综合控制平台通过网络接口与数据采集分发平台、声学同步控制模块相连接，数据采集分发平台通过网络及串口与数据远程传输模块相连接，数据采集分发平台和声学同步控制模块通过串口、网口和同轴电缆与调查测量船上的调查测量设备相连接。本发明能够实时监控各调查测量设备的工作状态，实时为各调查测量设备分发其工作所需的信息，实时采集各调查测量设备的调测数据，完成各调查测量作业按预定方案实施任务规划和导航指挥，实现了调查测量***的有机统一，确保了调查测量作业协调一致。
Description
技术领域
本发明属于海洋测量技术领域，尤其是一种调查测量作业指挥***。
背景技术
海洋调查测量船是进行海洋调查测量作业的重要平台。在海洋调查测量船上安装有各种调查测量设备、定位设备、控制设备以及指挥***等，能够实现对海洋环境信息的调查测量作业功能。由于上述调查测量设备种类繁多，且各属不同的专业领域，由不同的厂家生产研制，，，各种设备的接口方式及控制方式也不尽相同，因此，设备只能与自身内部各模块相互连接在一起并形成局部***，各个局部***若不能有效地连接在一起，就不能从整体上实时监控各调查测量设备的工作状态，不能实时采集各调查测量设备的观测信息，不能实时为各调查测量设备提供其工作所需的基础信息，不能进行统一的作业规划与指挥控制，从而难以有效地保证整个调查测量***的统一性和调查测量作业的协调一致性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种的调查测量作业指挥***，实现了调查测量***各设备的有机联系功能，确保了调查测量作业协调一致。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种调查测量作业指挥***，包括数据远程传输模块、数据采集分发平台、调查测量综合控制平台和声学同步控制模块，调查测量综合控制平台通过网络接口与数据采集分发平台、声学同步控制模块相连接，所述数据采集分发平台通过网络及串口与数据远程传输模块相连接，数据采集分发平台和声学同步控制模块通过串口、网口和同轴电缆与调查测量船上的调查测量设备相连接。
所述调查测量综合控制平台安装在四体显控台上，在四体显控台内安装有工控机、显示单元、操控单元以及接口板，其通过数据采集分发平台实现对调查测量设备的相关数据进行访问和回传，实现全船调查测量设备的数据采集、设备监控和作业规划管理与指挥控制功能。
所述数据采集分发平台由串口分配器、串口服务器和网络交换机并通过网口和串口连接在一起；调查测量设备的串口信号接入到信号分配机柜的串口分配器上，串口分配器通过串口服务器与网络交换机相连接；调查测量设备的网口直接接入到网络交换机上。
所述网络交换机为两台并安装在网络分配机柜内，所述串口分配器为四台，所述串口服务器为三台，所述串口分配器和串口服务器安装在两个信号分配机柜内。
所述网络交换机采用CISCO 48口网络交换机，所述串口服务器采用MOXA 16口串口服务器，所述串口分配器采用MSPort3016程控多模串口分配器。
所述声学同步控制模块采用声学同步控制器通过同轴电缆与收发声信号的调查测量设备相连接并安装在网络分配机柜内。
所述数据远程传输模块包括北斗卫星导航***指挥控制机和Ku波段卫星，该北斗卫星导航***指挥控制机安装在辅助设备机柜内。
所述数据远程传输模块、数据采集分发平台、调查测量综合控制平台和声学同步控制模块还与长延时UPS相连接，该长延时UPS安装在辅助设备机柜内。
本发明的优点和积极效果是：
本发明设计合理，其将调查测量设备通过不同的接口与数据采集分发平台连接在一起，并在调查测量综合控制平台的统一协调控制下实现调查测量指挥整体控制功能，其既是海洋调查测量船上调查测量***的信息控制中心，也是作业指挥中心，能够实时监控各调查测量设备的工作状态，实时为各调查测量设备分发其工作所需的信息，实时采集各调查测量设备的调测数据，完成各调查测量作业按预定方案实施任务规划和指挥控制，实现了调查测量***的有机统一，确保了调查测量作业协调一致。
附图说明
图1是本发明的***连接图；
图2是本发明的***安装方式示意图；
图3是本发明的四体显控台结构示意图；
图4是本发明的四个机柜结构示意图；
图5是本发明的串口分配器1连接示意图；
图6是本发明的串口分配器2连接示意图；
图7是本发明的串口分配器3连接示意图；
图8是本发明的串口分配器4连接示意图；
图9是本发明的***功能框架图；
图10是本发明的作业指挥控制模块功能框架图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种调查测量作业指挥***，如图1所示，由数据远程传输模块、数据采集分发平台、调查测量综合控制平台和声学同步控制模块构成，调查测量综合控制平台与数据采集分发平台、声学同步控制模块相连接，所述数据采集分发平台与数据远程传输模块相连接，调查测量船上的调查测量设备通过串口、网口、同轴电缆和***数据采集分发平台和声学同步控制模块连接。其中，数据远程传输模块实现数据远程通讯功能；数据采集分发平台既是数据中心又是网络中心，实现数据的输入输出、回传和分发以及与***所有设备的网络连接功能；调查测量综合控制平台通过调查测量综合控制软件实现全船调查测量设备的数据采集、设备监控和作业规划管理与指挥控制功能；声学同步控制模块控制声学设备的发射时序。
如图2所示，本***安装在一个四体显控台(显控台1、显控台2、显控台3、显控台4)和四个19英寸机柜(机柜1为网络分配机柜、机柜2和机柜3为信号分配机柜、机柜4为辅助设备机柜)内。调查测量设备的通信串口连接至信号分配机柜，调查测量设备的网络和同轴接口连接至网络分配机柜中，通过***中的串口分配器、串口服务器和网络交换机组成的数据交换平台实现数据的交换、共享和分发。
如图3所示，调查测量综合控制平台为一个四体显控台，在四体显控台内安装有工控机、显示单元、操控单元以及接口板等，在工控机内安装调查测量综合控制软件，其通过数据采集分发平台实现对调查测量设备的相关数据进行访问和回传，实现全船调查测量设备的数据采集、设备监控和作业规划管理与指挥控制功能。
如图4所示，数据采集分发平台由串口分配器、串口服务器和网络交换机组成，它们分装在信号分配机柜和网络分配机柜中。调查测量设备串口信号接入到信号分配机柜中的串口分配器中，串口分配器通过控制软件实现各类串口数据的交互连接，并通过串口分配器直接进行公共信息的分发。调查测量设备的调查测量数据经串口分配器程序分配后进入串口服务器，串口服务器可以把16路串口信号转成一路网路信号，并通过网线接入到网络交换机中。
由于***接入的数据种类多，因此数据采集与分发平台需要由四台串口分配器、三台串口服务器和两台网络交换机组成。在本实施例中，网络交换机采用CISCO 48口网络交换机，串口服务器采用MOXA 16口串口服务器，串口分配器采用MSPort3016程控多模串口分配器。
其中，串口分配器用于实现两种模式的多串口任意连接，其主要功能有：
(1)串口网络连接方式配置功能：可以任意分配46个串口之间两两互联或者一个串口与多个串口相连；
(2)串口模式切换功能：30个DB25接口串口可以通过控制软件在RS-422串口模式和RS-232串口模式中进行切换；
(3)串口网络连接状态和工作模式的显示：当串口类型和串口互联方式设置完毕后，在显示窗口显示当前设置的串口类型和串口互联方式。亦可随时查询分配器主机的当前设置状态。
在本实施例中，四个串口分配器与串口服务器及调查测量设备的连接关系如图5至图8所示。
声学同步控制模块采用声学同步控制器并安装在网络分配机柜内。该声学同步控制器通过时分技术，协调各种声纳的发射时序，使干扰信号落在受干扰设备接收时间之外，从而有效地抑制声学干扰。
数据远程传输模块包括北斗卫星导航***指挥控制机、Ku波段卫星，其中北斗卫星导航***指挥控制机安装在辅助设备机柜内，可实现调测数据的远程传输，远程设备监控和数据交互服务。
在辅助设备机柜内还安装有长延时UPS，为整个***提供备用电源功能。
调查测量设备包括进行海洋调查测量的所需设备，如测深仪、多波束测深***、运动传感器、差分GPS定位***、海底浅层剖面仪、海底地貌仪、海洋重力仪、海洋磁力仪、测流仪、温盐深探测仪、走航式温盐深探测***、波段测波雷达、海气边界层探测***、GPS探空***、船载风廓线仪、微波辐射计、激光测云仪、卫星云图、水声探测浮标***、拖曳式水声信号发射***、海底表层底质探测***、自动舵、测量信息复示器等。
本***将各类调查测量设备通过串口、网口、同轴电缆与本***连接，实现整个测量***作业规划管理、指挥控制、基础信息分发、调测信息采集、声学同步控制和数据远程通讯。如图9所示本***的具体功能如下：
1、作业指挥控制功能：由四体显控台完成调查船调查测量***的任务规划和作业指挥控制，如图10所示，包括以下功能：
(1)数据收发：实时处理多种调查测量设备的数据传输、存储等管理；
(2)串口分配器配置：灵活配置串口设备数据交互和分发方式；
(3)调查测量设备状态监控：对全船调查测量设备的实时数据和工作状态监控跟踪；
(4)调测任务管理：测量和调查计划的制定、规划、测线布设和管理、航程统计等；
(5)调测导航：测量船的航行和测线导航，上下线管理等；
(6)海图管理：电子海图的维护和管理；
(7)报表编辑管理：实现对海洋调查技术文档、实施计划、调查报表以及相关信息的编辑与管理；
(8)数据远程通信：实现通过北斗卫星导航***、KU波段卫星等设备的数据传输链路，进行远程的数据通信；
(9)模拟导航：模拟进行测线作业和航行导航，可虚拟位置信息、水深值和船速信息；
(10)辅助功能：坐标转换、测线推算等。
2、基础信息分发功能：在调查测量船上，位置、水深、气象、姿态和航向等数据是整个调查测量***的公共基础信息，大部分设备需要这些信息进行辅助才能保证正常工作。本***利用程控多模串口分配器，从硬件上实现公共基础信息的实时接收和转发，从而保证整个调查测量***的正常工作。具体包括：
(1)位置信息的分发：程控多模串口分配器可以通过程序控制连接关系分发定位数据
(2)水深信息的分发：在测量***中能获取水深数据的设备有测深仪、多波束测深***等，可以对水深信号的输入源进行切换，同时通过串口分配器配置可对水深输出源进行切换。
(3)姿态和航向信息的分发：为保证测量的准确性，各设备需要船的姿态和航行信息来消除船平台的运动对于设备的影响，对于姿态和航向信息可通过运动传感器获得.
(4)气象信息的分发：通过海气边界层***可以获取实时的气象数据，船载风廓线仪的正常工作需要气象数据的支持，同时测量信息复示器也需要气象数据来进行信息的显示。
3、调测信息采集功能：调查测量作业指挥***在硬件方面通过串口和网络结合的方式实现全船主要调查测量设备的数据采集工作，主要过程是通过与各设备端口连接的串口线缆将数据发送至***机柜，机柜中的串口分配器按照预先的配置要求将采集到的不同设备的数据传递至不同的串口服务器，串口服务器通过网络与四体显控台相连接，每台串口服务器可虚拟出16个串口，而相应的调测信息就是通过这些虚拟的串口通过网络的方式传输至显控台进行数据的存储。
4、声学同步控制功能：声学同步控制模块由同步控制器组成，由于声学脉冲特性，如果不采取同步控制机制，声学设备同时工作时相互之间不可避免地产生的干扰，会降低数据成果质量。声学同步控制器利用时分复用方法分时控制声学设备的声源发射，避免相互干扰，提高作业效率及数据成果质量。
5、时间同步控制功能：时间同步控制主要用来统一调查测量***各设备的***时间。时间同步控制由主模块和从模块组成，主模块集成在调查测量综合控制软件中，从模块安装在测量***其他调测设备中。主模块负责主机与GPS或北斗时间同步，实时监听从模块的时间同步请求并向从模块发送本机时间。从模块负责向主模块发送时间同步请求，将来自主模块的时间修正为主机时间，从而同步测量***各设备时间。
6、数据远程通讯功能：数据远程传输模块由北斗***、Ku波段卫星组成，***利用北斗***、Ku波段卫星，实现实时数据远程传输，为远程数据实时分析及设备状态监控服务。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种调查测量作业指挥***，其特征在于：包括数据远程传输模块、数据采集分发平台、调查测量综合控制平台和声学同步控制模块，调查测量综合控制平台通过网络接口与数据采集分发平台、声学同步控制模块相连接，所述数据采集分发平台通过网络及串口与数据远程传输模块相连接，数据采集分发平台和声学同步控制模块通过串口、网口和同轴电缆与调查测量船上的调查测量设备相连接。
2.根据权利要求1所述的一种调查测量作业指挥***，其特征在于：所述调查测量综合控制平台安装在四体显控台上，在四体显控台内安装有工控机、显示单元、操控单元以及接口板，其通过数据采集分发平台实现对调查测量设备的相关数据进行访问和回传，实现全船调查测量设备的数据采集、设备监控和作业管理与控制功能。
3.根据权利要求1所述的一种调查测量作业指挥***，其特征在于：所述数据采集分发平台由串口分配器、串口服务器和网络交换机并通过网口和串口连接在一起；调查测量设备的串口信号接入到信号分配机柜的串口分配器上，串口分配器通过串口服务器与网络交换机相连接；调查测量设备的网口直接接入到网络交换机上。
4.根据权利要求3所述的一种调查测量作业指挥***，其特征在于：所述网络交换机为两台并安装在网络分配机柜内，所述串口分配器为四台，所述串口服务器为三台，所述串口分配器和串口服务器安装在两个信号分配机柜内。
5.根据权利要求3或4所述的一种调查测量作业指挥***，其特征在于：所述网络交换机采用CISCO 48口网络交换机，所述串口服务器采用MOXA 16口串口服务器，所述串口分配器采用MSPort3016程控多模串口分配器。
6.根据权利要求1所述的一种调查测量作业指挥***，其特征在于：所述声学同步控制模块采用声学同步控制器通过同轴电缆与收发声信号的调查测量设备相连接并安装在网络分配机柜内。
7.根据权利要求1所述的一种调查测量作业指挥***，其特征在于：所述数据远程传输模块包括北斗卫星导航***指挥控制机和Ku波段卫星，该北斗卫星导航***指挥控制机安装在辅助设备机柜内。
8.根据权利要求1所述的一种调查测量作业指挥***，其特征在于：所述数据远程传输模块、数据采集分发平台、调查测量综合控制平台和声学同步控制模块还与长延时UPS相连接，该长延时UPS安装在辅助设备机柜内。
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