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【导读】海洋环境中,由于测量现场离岸较远,环境恶劣,必须将测量装置与计算机系统分开,构成远程数据采集系统。远程数据采集系统的数据传输方式一般有两种:频率量传输和串行通信。频率量抗干扰能力强,便于远距离传送,但这种远程的频率测量一般仅适用于几十赫兹以下的较低频率范围。在串行通信中,RS-232通信标准数据传输速率慢(通常异步通信速率限制在19.2kbps以下),传送距离短(一般电缆长度为15m),不适于用作远程数据采集系统;RS-449、RS-422及RS-423等通信标准,实时性不强;RS-485只能构成主从式。
海洋环境中,由于测量现场离岸较远,环境恶劣,必须将测量装置与计算机系统分开,构成远程数据采集系统。远程数据采集系统的数据传输方式一般有两种:频率量传输和串行通信。频率量抗干扰能力强,便于远距离传送,但这种远程的频率测量一般仅适用于几十赫兹以下的较低频率范围。在串行通信中,RS-232通信标准数据传输速率慢(通常异步通信速率限制在19.2kbps以下),传送距离短(一般电缆长度为15m),不适于用作远程数据采集系统;RS-449、RS-422及RS-423等通信标准,实时性不强;RS-485只能构成主从式结构系统,通信方式也只能以主站轮询的方式进行,系统的实时性、可靠性较差;且当系统出现多节点同时向总线发送数据时,会导致总线呈现短路,从而损坏某些节点的现象。
CAN(ControllerAreaNetwork)总线属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理。CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点是使网络内的节点个数在理论上不受限制,数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成,因此可以定义211或229个不同的数据块,这种按数据块编码的方式,还可使不同的节点同时接收到相同的数据。数据段长度为8个字节,不会占用总线时间过长,从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能,保证了数据通信的可靠性。
2系统设计
远程数据采集系统要求传感器与测量装置位于测量现场,计算机系统在岸上或船上,它们之间距离经常在几百米,有时甚至达到几公里。因此,连接导线少,维护费用低就显得尤为重要。本文中测量系统针对磁场(3分量)、电场(3分量)、倾角参数(2分量),用CAN来构建远程水下数据采集系统,采用3个测量节点,分别对上述8路传感器信号实现实时采集与传送。远程水下数据采集系统的结构框图如图如图1所示。
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