專利名稱：一種深海自容式傾角傳感器數據采集裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種數據采集裝置，特別是關于一種深海自容式傾角傳感器數據采集
直O
背景技術：
海洋石油鉆井平臺的錨泊系統定位結構簡單、可靠且經濟性好，但隨著深海開發的深入，對深水錨泊系統提出了更高、更嚴格的要求。隨著開發水深增加，傳統的模型比例 (1 50 1 100)要求超過了現有實驗水池的能力，同時毛細現象(表面張力)、粘性等因素不可忽略，深水開發系統數值模擬還存在很多問題需要解決。現場監測可用水下自容式傾角傳感器來驗證模型實驗、數值模型，評價設計指標，進而指導今后深水開發設計。一般傾角數據采集器多為外部供電，采集結果輸送到計算機進行存儲。傾角傳感器與計算機之間采用電纜連接，不能安裝在水下等拉線受限制的場所。因此，考慮采用獨立的存儲和電池供電的自容式傳感器數據采集裝置來進行深海立管的測量。但是，現有的數據采集器大多采用MCS51和PIC單片機作為其控制單元，受到功耗的影響，如用電池供電， 不能實現長時間自容式采集。因此，必須采用超低功耗的控制芯片，同時，還要克服低功耗芯片的工作頻率較低的問題，完成加速度數據采集和存儲。目前國內還沒有深水自容式傾角數據采集裝置，國外某些公司雖有類似產品，比如2H公司，但是其體積較大，功耗較高， 導致測量成本高，特別是其封鎖技術，使得測量數據的參數單一，不易變化，更不易于后來的數據集成處理。
發明內容
針對上述問題，本發明提供一種用于測量錨鏈和鋼制懸鏈線立管(SCR)等傾角的深海自容式傾角傳感器數據采集裝置。為實現上述目的，本發明采取以下技術方案一種深海自容式傾角傳感器數據采集裝置，其特征在于它包括一具有防水和耐壓特性的圓柱形密封外殼，所述密封外殼內封裝有微處理器、存儲器、傾角傳感器、實時時鐘芯片、電源穩壓芯片和電池；所述存儲器、傾角傳感器、實時時鐘芯片和電源穩壓芯片通過總線電路板與所述微處理器連接；所述電池放置在所述密封外殼的下部，并通過排線連接所述電源穩壓芯片，通過所述電源穩壓芯片向整個裝置供電。所述總線電路板上設置有能與PC機相連的RS232/485接口。所述微處理器的型號為MSP430F149。所述存儲器采用2G以上的SD卡。所述實時時鐘芯片的型號為PCF8563。所述電池采用兩節以上串聯的高容量鋰亞電池。本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點1、本發明包括一具有防水和耐壓特性的圓柱形密封外殼，并在密封外殼內封裝微處理器、存儲器、傾角傳感器、實時時鐘芯片、電源穩壓芯片和電池，裝置體積小，方便于水下安裝。2、本發明的微處理器、傾角傳感器、實時時鐘芯片和電源穩壓芯片與總線電路板垂直安裝，存儲器與總線電路板平行安裝， 這種安裝方式使得結構清晰，空間利用率高，同時傾角傳感器的ζ軸垂直于地面符合測量方向，存儲器與總線電路板的平行安裝使得電路板整體結構的穩定性增強。3、本發明的總線電路板上設置有能與PC機相連的RS232/485接口，可自由設定采樣時間，采樣時長，休眠時間和采樣頻率。4、本發明的存儲器采用2G以上的SD卡，存儲器按測量時間間隔為3小時，測量時長20分鐘，測量頻率為IOOHz的情況計算，存儲數據可以維持3個月以上。5、本發明的電池采用兩節以上串聯的高容量鋰亞電池，電池按測量間隔3小時，測量時長20分鐘，測量頻率為IOOHz的情況計算，可為裝置提供三個月以上的電量。6、本發明具有多種方式的數據讀取形式，既可以通過RS232/485接口讀取數據，也可以將存儲器取下后插入PC 機直接讀取數據。
圖1是本發明的結構示意圖
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。如圖1所示，本發明包括一具有防水和耐壓特性的圓柱形密封外殼1，密封外殼1 內封裝有微處理器2、存儲器3、傾角傳感器4、實時時鐘芯片5、電源穩壓芯片6和電池7。 存儲器3、傾角傳感器4、實時時鐘芯片5和電源穩壓芯片6通過總線電路板8與微處理器 2連接，且微處理器2、傾角傳感器4、實時時鐘芯片5和電源穩壓芯片6與總線電路板8垂直安裝，存儲器3與總線電路板8平行安裝。電池7放置在密封外殼1的下部，并通過排線連接電源穩壓芯片6，通過電源穩壓芯片6向整個裝置提供3. 3V電壓。上述實施例中，總線電路板8上設置有能與PC機相連的RS232/485接口 9，用于采樣前參數的設定和采樣后數據的收集。上述實施例中，微處理器2的型號為MSP430F149，微處理器2是本發明的核心控制處理單元，負責按照給定的測量參數，完成傾角傳感器4的數據采集、存儲和傳輸，并協調各個組成部分安全可靠的運行。上述實施例中，存儲器3可以采用2G以上的SD卡，存儲器3按測量時間間隔為3 小時，測量時長20分鐘，測量頻率為IOOHz的情況計算，存儲數據可以維持3個月以上。上述實施例中，由于在不同水深下，錨鏈的傾斜角度不同，因此需要針對不同水深選用不同量程的傾角傳感器4，傾角傳感器4有+/-30°和+/-90°兩種量程。上述實施例中，實時時鐘芯片5的型號為PCF8563，實時時鐘芯片5可以為裝置提供準確的時間，并可以在裝置休眠時采用報警模式定時產生中斷信號喚醒微處理器2，還可以充當外部看門狗防止微處理器2死機或者程序跑飛。上述實施例中，電池7采用兩節以上串聯的高容量鋰亞電池，電池7按測量間隔3 小時，測量時長20分鐘，測量頻率為IOOHz的情況計算，可為裝置提供三個月以上的電量。本發明工作時，其工作原理如下首先通過RS232/485接口 9與PC機相連設置采集時間、采樣時長、休眠時間和采樣頻率，這些參數將會保存在微處理器2的FLASH中。然后將本發明豎直安裝在海洋立管上，安裝完成后，本發明將會按照此前設定的時間自動啟動，并按照設置的采集時間、采樣時長、休眠時間和采樣頻率采集傾角數據并存入存儲器3中，達到設置的采樣時間后停止工作。在采樣結束后，將本發明回收，打開密封外殼1后，可通過RS232/485接口 9將數據上傳至PC機，也可以將存儲器3拔出直接由PC機讀取，將數據取出后，配合浮體和環境監測數據，可以求出錨鏈和立管張力，進行下一步研究。 本發明僅以上述實施例進行說明，各部件的結構、設置位置、及其連接都是可以有所變化的，在本發明技術方案的基礎上，凡根據本發明原理對個別部件進行的改進和等同變換，均不應排除在本發明的保護范圍之外。
權利要求
1.一種深海自容式傾角傳感器數據采集裝置，其特征在于它包括一具有防水和耐壓特性的圓柱形密封外殼，所述密封外殼內封裝有微處理器、存儲器、傾角傳感器、實時時鐘芯片、電源穩壓芯片和電池；所述存儲器、傾角傳感器、實時時鐘芯片和電源穩壓芯片通過總線電路板與所述微處理器連接；所述電池放置在所述密封外殼的下部，并通過排線連接所述電源穩壓芯片，通過所述電源穩壓芯片向整個裝置供電。
2.如權利要求1所述的深海自容式傾角傳感器數據采集裝置，其特征在于所述總線電路板上設置有能與PC機相連的RS232/485接口。
3.如權利要求1所述的深海自容式傾角傳感器數據采集裝置，其特征在于所述微處理器的型號為MSP430F149。
4.如權利要求2所述的深海自容式傾角傳感器數據采集裝置，其特征在于所述微處理器的型號為MSP430F149。
5.如權利要求1或2或3或4所述的深海自容式傾角傳感器數據采集裝置，其特征在于所述存儲器采用2G以上的SD卡。
6.如權利要求1或2或3或4所述的深海自容式傾角傳感器數據采集裝置，其特征在于所述實時時鐘芯片的型號為PCF8563。
7.如權利要求5所述的深海自容式傾角傳感器數據采集裝置，其特征在于所述實時時鐘芯片的型號為PCF8563。
8.如權利要求1或2或3或4所述的深海自容式傾角傳感器數據采集裝置，其特征在于所述電池采用兩節以上串聯的高容量鋰亞電池。
9.如權利要求5所述的深海自容式傾角傳感器數據采集裝置，其特征在于所述電池采用兩節以上串聯的高容量鋰亞電池。
10.如權利要求7所述的深海自容式傾角傳感器數據采集裝置，其特征在于所述電池采用兩節以上串聯的高容量鋰亞電池。
全文摘要
本發明涉及一種深海自容式傾角傳感器數據采集裝置，其特征在于它包括一具有防水和耐壓特性的圓柱形密封外殼，所述密封外殼內封裝有微處理器、存儲器、傾角傳感器、實時時鐘芯片、電源穩壓芯片和電池；所述存儲器、傾角傳感器、實時時鐘芯片和電源穩壓芯片通過總線電路板與所述微處理器連接；所述電池放置在所述密封外殼的下部，并通過排線連接所述電源穩壓芯片，通過所述電源穩壓芯片向整個裝置供電。
文檔編號G01C1/00GK102175218SQ20111002146
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月19日 優先權日2011年1月19日
發明者劉家悅, 唐達, 屈衍, 岳前進, 時忠民, 武文華, 蘇建東 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油研究中心, 大連理工大學