專利名稱：一種深海自容式傾角傳感器數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)采集裝置，特別是關(guān)于一種深海自容式傾角傳感器數(shù)據(jù)采集
直O(jiān)
背景技術(shù)：
海洋石油鉆井平臺的錨泊系統(tǒng)定位結(jié)構(gòu)簡單、可靠且經(jīng)濟性好，但隨著深海開發(fā)的深入，對深水錨泊系統(tǒng)提出了更高、更嚴格的要求。隨著開發(fā)水深增加，傳統(tǒng)的模型比例 (1 50 1 100)要求超過了現(xiàn)有實驗水池的能力，同時毛細現(xiàn)象(表面張力)、粘性等因素不可忽略，深水開發(fā)系統(tǒng)數(shù)值模擬還存在很多問題需要解決?，F(xiàn)場監(jiān)測可用水下自容式傾角傳感器來驗證模型實驗、數(shù)值模型，評價設(shè)計指標，進而指導今后深水開發(fā)設(shè)計。一般傾角數(shù)據(jù)采集器多為外部供電，采集結(jié)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(shù)據(jù)采集裝置來進行深海立管的測量。但是，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)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(xiàn)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(shù)據(jù)采集和存儲。目前國內(nèi)還沒有深水自容式傾角數(shù)據(jù)采集裝置，國外某些公司雖有類似產(chǎn)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(shù)，使得測量數(shù)據(jù)的參數(shù)單一，不易變化，更不易于后來的數(shù)據(jù)集成處理。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)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(shù)據(jù)采集裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種深海自容式傾角傳感器數(shù)據(jù)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(nèi)封裝有微處理器、存儲器、傾角傳感器、實時時鐘芯片、電源穩(wěn)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(wěn)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(wěn)壓芯片，通過所述電源穩(wěn)壓芯片向整個裝置供電。所述總線電路板上設(shè)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(jié)以上串聯(lián)的高容量鋰亞電池。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)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(nèi)封裝微處理器、存儲器、傾角傳感器、實時時鐘芯片、電源穩(wěn)壓芯片和電池，裝置體積小，方便于水下安裝。2、本發(fā)明的微處理器、傾角傳感器、實時時鐘芯片和電源穩(wěn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強。3、本發(fā)明的總線電路板上設(shè)置有能與PC機相連的RS232/485接口，可自由設(shè)定采樣時間，采樣時長，休眠時間和采樣頻率。4、本發(fā)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(shù)據(jù)可以維持3個月以上。5、本發(fā)明的電池采用兩節(jié)以上串聯(lián)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(fā)明具有多種方式的數(shù)據(jù)讀取形式，既可以通過RS232/485接口讀取數(shù)據(jù)，也可以將存儲器取下后插入PC 機直接讀取數(shù)據(jù)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖1所示，本發(fā)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(nèi)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(wěn)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(wěn)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(wěn)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(wěn)壓芯片6，通過電源穩(wěn)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(shè)置有能與PC機相連的RS232/485接口 9，用于采樣前參數(shù)的設(shè)定和采樣后數(shù)據(jù)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(fā)明的核心控制處理單元，負責按照給定的測量參數(shù)，完成傾角傳感器4的數(shù)據(jù)采集、存儲和傳輸，并協(xié)調(diào)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(shù)據(jù)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(chǎn)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(jié)以上串聯(lián)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(fā)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(shè)置采集時間、采樣時長、休眠時間和采樣頻率，這些參數(shù)將會保存在微處理器2的FLASH中。然后將本發(fā)明豎直安裝在海洋立管上，安裝完成后，本發(fā)明將會按照此前設(shè)定的時間自動啟動，并按照設(shè)置的采集時間、采樣時長、休眠時間和采樣頻率采集傾角數(shù)據(jù)并存入存儲器3中，達到設(shè)置的采樣時間后停止工作。在采樣結(jié)束后，將本發(fā)明回收，打開密封外殼1后，可通過RS232/485接口 9將數(shù)據(jù)上傳至PC機，也可以將存儲器3拔出直接由PC機讀取，將數(shù)據(jù)取出后，配合浮體和環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以求出錨鏈和立管張力，進行下一步研究。 本發(fā)明僅以上述實施例進行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、及其連接都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個別部件進行的改進和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種深海自容式傾角傳感器數(shù)據(jù)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(nèi)封裝有微處理器、存儲器、傾角傳感器、實時時鐘芯片、電源穩(wěn)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(wěn)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(wěn)壓芯片，通過所述電源穩(wěn)壓芯片向整個裝置供電。
2.如權(quán)利要求1所述的深海自容式傾角傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述總線電路板上設(shè)置有能與PC機相連的RS232/485接口。
3.如權(quán)利要求1所述的深海自容式傾角傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述微處理器的型號為MSP430F149。
4.如權(quán)利要求2所述的深海自容式傾角傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述微處理器的型號為MSP430F149。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的深海自容式傾角傳感器數(shù)據(jù)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(quán)利要求1或2或3或4所述的深海自容式傾角傳感器數(shù)據(jù)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(quán)利要求5所述的深海自容式傾角傳感器數(shù)據(jù)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(quán)利要求1或2或3或4所述的深海自容式傾角傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述電池采用兩節(jié)以上串聯(lián)的高容量鋰亞電池。
9.如權(quán)利要求5所述的深海自容式傾角傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述電池采用兩節(jié)以上串聯(lián)的高容量鋰亞電池。
10.如權(quán)利要求7所述的深海自容式傾角傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述電池采用兩節(jié)以上串聯(lián)的高容量鋰亞電池。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種深海自容式傾角傳感器數(shù)據(jù)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(nèi)封裝有微處理器、存儲器、傾角傳感器、實時時鐘芯片、電源穩(wěn)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(wěn)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(wěn)壓芯片，通過所述電源穩(wěn)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(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)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