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浅析同步水声数据收集系统

发表时间：2020/12/29 来源：《文化研究》2020年11月下作者：汤琪

[导读] 现如今，全球各国对于海洋资源开发有了越来越多的重视。

北京中科海讯数字科技股份有限公司汤琪 100095

摘要：现如今，全球各国对于海洋资源开发有了越来越多的重视。而水声数据采集系统便是人类对海洋深入了解的重要手段。在科学技术的不断发展下，高精度、高质量的水声采集系统逐渐被研发应用。基于此，本文对依据以太网技术的分布式水声数据同步采集系统进行分析，该系统是以控制模块为核心的数据采集系统。通过该系统的运用，能够实现同步远程的数据采集，并且有着传输容量大、速率快等优点。
关键词：以太网技术；分布式；水声数据；同步采集
        引言
        如今在科学技术的不断发展中，对于测量舰船噪声辐射的方法也越来越多，通过测量所掌握的信息也逐步增多，水听器监测方法便是测量舰船附近噪声型号的重要手段之一。但在实际的噪声测量中，利用分布式同步法进行采集数据时由于设备较多，而且有可能放置在不同的舰船上，无法实行同步采集，特别是在采集海量数据时，由于此原因不能实现同步的信息传输和显示。因此，利用网络技术实现分布式同步数据的采集和传输显示极其重要。在此技术下所采集到的数据通过网络服务器和计算机等高新设备的支持下，能够实现远程信息监控的目的。在数据采集之后利用嵌入式微机将相关数据实现加密和压缩处理，如此便能够实现同步、大容量、快速的数据传输。
        一、分布式监测控制原理
        本文所论述的水声信息采集系统是基于水声数据采集平台以及网络服务器、显示器和各种控制软件所组成的。各个数据信息采集设备利用互联网和网络服务器进行连接。如果数据显示和数据采集不在一艘舰船上，可以使用无线网络连接的方式进行数据传输。数据信息在源节点和目的节点之间以数据包的形式进行传输其中数据包由补码、桢头、数据段、帧类型组成。其中数据段所包含的信息是经过压缩加密处理的。目的节点是依据传输过来的桢头、帧类型来进行数据类型的判定，在根据相关类型进行对数据的解密。
        在系统的整个运行过程中，如果显示终端和数据采集设备不在同一艘舰船上，可以通过网络服务器进行连接，在以无线网络技术进行数据信息的传输。采集人员可以通过实际情况来相应的增加水声数据信息采集设备，船显终端能够通过设备不同的网络IP地址来对其进行识别。在船显终端发出相应的命令后，各个采集设备根据相应的命令进行数据采集，之后将收集到的数据信息传输至船显终端。在传输数据信息时，采集设备将相关数据进行压缩后在发送；船显终端在收集到信息后，通过人机交互界面将相关数据显示出来。
        二、硬件设计
        本文所探究的水声采集设备是基于控制模块采集卡而实现的，这两个硬件模块可以充分满足水声数据的收集。并且该系统主要用到的设备包含水听器、采集器、存储器以及切入式计算机。在水声采集系统当中，为了提高采集器的抗干扰能力，一般采用单通道的输入模式，在进行数据信息读取时采用软件触发模式。在嵌入式计算机上加载系统和运用程序时，应当使用大容量的CF卡。在嵌入式计算机上，需要运运行的功能包括软件的运行，查询系统状态、设置采集器、数据信息的压缩加密等等功能。操作系统应当采用Window 7，该系统适用于大多数软件的开发，可以缩短系统的研发周期。当水声采集设备开机后，嵌入式计算机应当能够调用系统上的任何单元，实现数据采集显示的功能。

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        三、软件设计
        3.1采集控制的设计
        船显终端所下达“命令”和采集器所执行“命令”的过程均需要嵌入式计算机来实现，而这样的实现，离不开软件的支持。而本文所探究的采集软件和应用程序是以VC6.0平台而编写的。在船显终端所下达的命令功能能够实现对采集系统、储存卡、采集器等相关设备的控制。对储存卡的功能有查询储存卡的储存量、清楚储存卡所储存的数据信息等；对采集器的控制功能有启动采集器进行数据采集、对采集器的参数进行更改等等。
        3.2显示软件设计
        船显软件是整个系统运作中最为重要的组成部分之一。该软件主要实现船显终端功能的实现。该软件程序是基于VC6.0编写而成的，主要实现对各个采集设备的控制和各项水声数据信息的处理与显示。该软件与其他各个采集设备是通过以太网技术来实现信息的传递。在接受到数据以后，进加密数据进行解压、解密，而后以时域波形的方式显示出来。软件应当能够实现多个采集数据的时域波形同时显示，并能够对选定的时域波形进行FFT分析。除此之外，软件应当能够操控所有连接的采集设备。
在船显终端开启时，系统软件初始化后运行，通过相关模块进行时间的确定，而后通过以太网实现各个采集器的连接，下一步进行命令的下达，在执行终端接受到命令后进行相关操作后船显终端进行数据的接受，而后对接受的到数据进行解压处理，之后显示。如果其中任何环节因为信号传递出现错误，命令信号将会重新发送。
        3.3数据同步
        3.3.1通信程序同步
        在文件的传输过程中，为了实现信息的同步传输，首先需要运用到的便是网络技术。除此之外，数据传输还应该利用计算机技术将数据信息压缩、加密，并存储到本地的数据库当中，这样便能够实现各个站点数据同步的目的。
        3.3.2数据库复制技术
        数据库复制技术对于水声信息收集极其必要，只有收集到的信息置于数据库当中，并能够实现数据库的复杂，才能够实践数据内容的打包发送。
        3.3.3信息传输
        通过采集设备将水声数据收集起来，之后再通过网络技术发送出去。网络技术能够实现数据的精准传输，在接受终端也能够通过信息来源IP地址的不同而辨别出信息收集平台的不同。
        四、结语
        文章所论述的分布式水声数据同步采集系统是依据以太网技术和嵌入式计算机等设备而实现的数据信息采集。该系统所采集到的数据具有高精度、高时效的特点。利用切入式计算机和以太网能够实现远程同步水声数据的采集，并且在采集之后能够将信息快速反馈到船显终端上。不仅如此，该系统还具有开发周期短、成本低的特点。因此，该系统在海洋探索开发方面有着极其重要的作用。
参考文献：
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[2]徐国贵,张永超. 一种基于以太网的分布式同步水声数据采集系统研究[J]. 舰船电子工程,2015,35(09):152-155.
[3]马雪. 基于FPGA嵌入式设计的水声信号采集系统[J]. 舰船电子工程,2017,37(03):135-139.