7芯片，所述的電路四優選為5V轉3.3V的ASl 117芯片；
電路四與電源適配器輸出端相連，將電源適配器輸出電壓轉換成穩定的3.3V給Zigbee模塊供電；Zigbee模塊的電源端與電路四的輸出端相連，Zigbee模塊實現無線網絡管理，通過天線接收數據、轉發上位機命令、串行通訊功能。串行通訊電路一端與JN5148的2個串行通訊引腳相連，另一端與監控主機相連，實現協調器和監控主機之間的數據轉發。
[0016]所述串行通訊電路包括串行通訊電路一和串行通訊電路二 ；所述串行通訊電路一優選為RS232串行通訊電路，所述串行通訊電路二優選為RS485串行通訊電路；所述串行通訊電路一和串行通訊電路二在工作中根據工作的需要選擇其中一條串行通訊電路，以方便工作。
[0017]所述Zigbee模塊的輸出端設有兩個串行通訊引腳，所述串行通訊引腳連接所述串行通訊電路。
[0018]在所述輸出電路一與動力源之間還設有電池保護電路，所述電池保護電路的的輸入端、輸出端分別與動力源、輸出電路一連接；所述電池保護電路優選采用CN301低功耗電池電壓監測芯片。
[0019]所述調理電路模塊包括MOS開關電路、基準電壓電路和濾波放大電路；
MOS開關電路的輸入端接輸出電路二(24V電源)、輸出端接液位變送器和氣壓傳感器的電源端；
基準電壓電路的輸入端接輸出電路一(5V電源)，輸出端接濾波放大電路的基準電壓端；
濾波放大電路輸入端接液位變送器和氣壓傳感器的信息輸出端、輸出端接無線發送模塊的A/D模塊輸入引腳。
[0020]所述信息發送器節點6的內、外表面都設有防水涂塑層。
[0021]其中，如圖1所示，當發生氣體泄漏時，氣壓傳感器檢測到氣室2內氣壓值低于設定值，液位傳感器檢測到液位值將高于設定值，根據上述參數就可以確定氣室2是否漏氣。如果漏氣的氣室2沒有安裝氣壓傳感器和液位傳感器，這時周圍的氣壓符合要求，而該漏氣氣室周圍的裝有傳感器的氣室測量出的液位將具有上升的趨勢，即越靠近漏氣氣室的傳感器測量出的液位值越高，根據此特征，由液位傳感器測量的每個吃水深度的分布曲線通過插值估計出漏氣氣室的位置，從而對漏氣氣室進行定位。
[0022]如圖2-4所示，動力源可以通過連接電池保護電路給輸出電路一、輸出電路二和輸出電路三供電，氣壓傳感器和液位傳感器定時將數據傳輸給調理電路模塊，調理電路模塊和無線發送模塊連接；信號經路由器轉發給協調器節點7 ;電源適配器連接電路四給協調器節點7供電，信號經Zigbee模塊編譯后，通過串行通訊電路一或者串行通訊電路二發送數據給監控主機。監控主機如監測到圍油欄漏氣現象，發出警報并顯示漏氣氣室地址信息。由游弋船5給圍油欄I補充氣體，保證壓力穩定。
[0023]如圖5所示，因為信息發送器一般不考慮節能，耗電量大，為延長電池壽命，在不采集信號時將信息發送器供電電路斷開。信息發送器供電電源有5V和24V兩種選擇，通過跳線J2進行選擇，2、3腳接通接+5V，1、2腳接通接+24V ;為信息發送器節點6中MOS開關電路。電路中P0WER_0FF連接傳感器節點的I/O 口，當P0WER_0FF信號為高電平，NMOS管開通，使得PMOS管柵極電平被拉低，PMOS管導通，信息發送器供電回路接通；當P0WER_0FF信號為低電平，NMOS管關閉，使得PMOS管柵極電平為高電平，PMOS管關斷，信息發送器供電回路斷開。
[0024]如圖6所示，為信息發送器節點6中的基準電壓電路；基準電壓電路由可控精密穩壓源8和分壓放大電路9組成，可控精密穩壓源8提供2.5V精準電壓，經分壓放大電路9中TLC2274分壓、放大得到精確REF3參考電壓3V，輸入到濾波放大電路。
[0025]如圖7所示，為本發明的信息發送器節點6中濾波放大電路，其作用是將4~20mA或0-5V的電壓信號轉換成合適的信號范圍接入無線發送模塊中A/D模塊。濾波放大電路中輸入電流信號時，焊接Rll和Rl2，Rl3和Rl7不焊接，Rll取50 Ω精密電阻，可將4~20mA的電壓轉化為0.2-1V的電壓輸出；輸入為電壓信號時，焊接Rl3和Rl7，Rll和Rl2不焊接；濾波電路放大中為低通濾波器10，用于信號平滑處理，輸出信號經過放大電路一 11，實現信號偏置和放大后輸出0~2.4V電壓，作為調理電路輸出信號。
[0026]如圖8所示，為本發明的協調器Zigbee模塊的電路圖。Zigbee模塊包括系統供電電源電路、編程模式和復位電路等。SPISSM和SPISSZ這二個引腳為高電平，使能選中內置的Flash。接通電源后，在大約需要10ys內，32 kHz RC振蕩器啟動并達到穩定，接著32MHz晶振啟用并且3.3V被施加到處理器和外圍邏輯電路。邏輯塊保存在復位狀態，直到32MHz的晶振穩定，通常這需要0.75ms。接著從CPU刪除內部復位，CPU開始在復位處運行代碼。
[0027]氣壓傳感器安裝在圍油欄I的充氣閥門4處，實時測量氣室2內氣體的壓力值；液位變送器設于圍油欄I的配重3上；根據圍油欄I沉浮測量出液位值，每隔一段時間完成一次對氣室2內氣體壓力和液位數據的采集和發送；一旦氣室2出現氣體不足時，氣壓傳感器檢測到氣壓數據和氣室地址信息，液位變送器檢測到圍油欄I的液位數據，經調理電路模塊和無線發送模塊預處理后的數據通過ZigBee無線傳輸技術輸送至協調器節點7，協調器節點7接收信息發送器節點6發送過來的監測數據和氣室地址信息并發送給監控主機。監控主機如監測到圍油欄I漏氣現象，發出警報并顯示漏氣氣室地址信息；由游弋船5給圍油欄I補充氣體，保證圍油欄I的壓力穩定。
[0028]此外，因為風浪因素，有時候需要迎風面的圍油欄I壓力更大。本發明也可以結合風力因素對相關圍油欄I進行氣壓調節，比如使迎風面的圍油欄I單體的氣壓更大。
[0029]本發明具有結構合理、方便實用、安全可靠、效率高、實時等優點，并解決了給圍油欄I時充氣時必須先將圍油欄I拖上陸地而帶來的不便的問題；節省大量時間，減小經濟支出。
【主權項】
1.一種充氣式圍油欄自動監控系統，包括圍油欄和巡弋船，所述圍油欄由若干個圍油欄單體串接而成，圍油欄單體設有處于上部的氣室、處于下部裙帶下沿的配重，在氣室上設有充氣閥門；其特征在于， 在各所述圍油欄單體上設有信息發送器節點； 在所述巡弋船上設有氣源、監控主機和協調器節點；所述協調器節點連接監控主機； 所述信息發送器節點采集圍油欄單體的位置信息和氣壓信息，并將所述位置信息和氣壓信息傳輸給協調器節點。2.根據權利要求1所述的一種充氣式圍油欄自動監控系統，其特征在于，所述信息發送器節點包括電源模塊、數據采集模塊、調理電路模塊和無線發送模塊； 所述電源模塊包括輸出電路一、輸出電路二和輸出電路三； 所述數據采集模塊包括液位變送器和氣壓傳感器；所述液位變送器設置于所述配重上，所述氣壓傳感器設置于每個氣室上的充氣閥門處； 所述無線發送模塊包括微處理模塊和A/D模塊， 所述輸出電路一的輸入端連接動力源，所述輸出電路一的輸出端分別連接所述輸出電路二、輸出電路三和調理電路模塊，所述輸出電路二的輸出端連接所述數據采集模塊的輸入端，所述輸出電路三的輸出端連接所述無線發送模塊的輸入端，所述數據采集模塊連接所述調理電路模塊，所述調理電路模塊連接所述無線發送模塊。3.根據權利要求1所述的一種充氣式圍油欄自動監控系統，其特征在于，所述協調器節點包括協調器電源模塊、Zigbee模塊和串行通訊電路； 所述協調器電源模塊包括電源適配器和電路四，所述Zigbee模塊連接天線； 所述電源適配器連接所述電路四的輸入端，所述電路四的輸出端連接Zigbee模塊，所述Zigbee模塊的輸出端連接所述串行通訊電路，所述串行通訊電路的輸出端連接監控主機。4.根據權利要求1所述的一種充氣式圍油欄自動監控系統，其特征在于，在所述輸出電路一與動力源之間還設有電池保護電路，所述電池保護電路的的輸入端、輸出端分別與動力源、輸出電路一連接。5.根據權利要求1所述的一種充氣式圍油欄自動監控系統，其特征在于，所述調理電路模塊包括MOS開關電路、基準電壓電路和濾波放大電路； MOS開關電路的輸入端接輸出電路二、輸出端接液位變送器和氣壓傳感器的電源端； 基準電壓電路的輸入端接輸出電路一，輸出端接濾波放大電路的基準電壓端； 濾波放大電路輸入端接液位變送器和氣壓傳感器的信息輸出端、輸出端接無線發送模塊的A/D模塊輸入引腳。6.根據權利要求1所述的一種充氣式圍油欄自動監控系統，其特征在于，所述信息發送器節點的內、外表面都設有防水涂塑層。
【專利摘要】一種充氣式圍油欄自動監控系統。本發明包括圍油欄和巡弋船，所述圍油欄由若干個圍油欄單體串接而成，圍油欄單體設有處于上部的氣室、處于下部裙帶下沿的配重，在氣室上設有充氣閥門；在各所述圍油欄單體上設有信息發送器節點；在所述巡弋船上設有氣源、監控主機和協調器節點；所述協調器節點連接監控主機；所述信息發送器節點采集圍油欄單體的位置信息和氣壓信息，并將所述位置信息和氣壓信息傳輸給協調器節點；本發明可以通過監控主機采集到的數據參數，進而由巡弋船快速到達漏氣點進行補氣，無需人工將圍油欄拖至陸地再行補氣。本發明具有結構合理、方便實用、安全可靠、效率高、實時等優點，節省大量時間，減小經濟支出。
【IPC分類】E02B15/08, G08C17/02
【公開號】CN104988891
【申請號】CN201510392588
【發明人】張懷念, 蔡曉宇, 惠文彬, 王質春, 姚克林
【申請人】揚州三江環安設備有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月6日