Комплекс автономных измерителей течения Советский патент 1985 года по МПК G01P5/00 

ния соответственно соединены с первым, вторым и третьим входами-выходами четвертой шины, второй вход-вы ход шестого блока сопряжения подклю чен к входу-выходу блока измерения гидрофизических характеристик, вход-выход измерителей параметров троса соединен с первым входом-выходом седьмой группы блоков сопряжения, второй вход-выход которых, вход-выход третьего вычислителя, первьй вход-выход восьмого блока соп1 яжения соответственно подключены к первому, второму и третьему входам-выходам пятой шины, второй вход-выход восьмого блока сопряжени соединен с входом-выходом погружаемого блока измерения параметров троса. 2. Комплекс по п.1, .о т л и ч а nt и и с я тем, что каждая первая, вторая, третья, четвертая и пятая шина содержит подшину данных и подшину управления, каждьш первый, второй, шестой и восьмой блоки сопряжения содержит демодулятор, моду лятор, сдвигающие регистры чтения и записи, первьй формирователь команд регистры чтения, состояния и записи шестую шину, буферный регистр и вто рой -формирователь команд, причем входы-выходы .демодулятора и модулятора соответственно соединены с входом-выходом подшины данных; соот. 2 ветствующей шины, первьй вход-выход первого формирователя команд подключен к входу-выходу подшины управления соответствующей шины, выход демодулятора соединен с входом сдвигающего регистра чтения, выход сдвигающего регистра записи соединен с входом модулятора, второй, третий и четвертый входы-выходы первого формирователя команд соответственно подключены к входам-выходам сдвигающих регистров чтения и записи и регистра состояния, выход сдвигающего регистра чтения соединен с входом регистра чтения, выход регистра записи подключен к входу сдвигающего регистра записи, выходы регистров чтения и записи соединены соответственно с входом-выходом шестой шины, первьй, второй и третий входы-выходы которой подключены соответственно к вторым входам-выходам регистра состояния, буферного регистра и второго формирователя команд, первьй, второй, третий и четвертьй управляющие выходы которого соединены соответственно с управляющими входами регистров чтения, состояния, записи и буферного регистра, первые входывыходы буферного регистра и второго формирователя команд подключены соответственно к входам-выходам поршин данных и управления соответствующей шины.

1. КОМПЛЕКС АВТОНОМНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ТЕЧЕНИЯ, содержащий погружаемый блок измерения гидрофизических характеристик, включающий подводные измерители, блок вычисления гидрофизических характеристик,состоящий из первого и второго вычислителей, третьей шины, первого,второго, третьего и четвертого блоков сопряжения, блок навигационных измерений, блок метерсиноптических измерений, вычислительньй центр, первую и вторую шины, при этом вход-выход погружаемого блока измерения гидрофизических х-арактеристик и первый вход-выход блока вычисления гидрофизических характеристик соответственно соединены с первым и вторым входами-выходами второй шины, второй вход-выход блока вычисления гидрофизических характеристик. входы-выходы блока навигационных измерений, блока метеосиноптических измерений и вычислительного центра соответственно подключены к первому, второму, третьему и четвертому входам-выходам первой шины, первые входы-выходы четырех блоков сопряжения соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами-выходами третьей шины,вторые входы-выходы четырех блоков сопряжения соответственно подключены к первому и второму входам-выходам блока вычисления гидрофизических характеристик и к входам-выходам первого и второго вычислителей, о тличающийся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия и упрощения передачи информации и перепрограммирования параметров и алгоритмов автономных измерителей течения, в него введен погружаемый блок измерения параметров троса, состоящий из измерителей параметров троса, О) седьмой группы блоков сопряжения, оо ю третьего вычислителя, пятой шины и восьмого блока сопряжения, а в погружаемьй блок измерения гидрофизических характеристик введены пятая N группа блоков сопряжения, четвертый вычислитель, четвертая шина и шестой блок сопряжения, причем вход-выход погружаемого блока измерения параметров троса соединен с третьим входом-выходом второй шины, входывыходы подводных измерителей подключены к первому входу-выходу пятой группы блоков сопряжения,второй вход-выход которой, вход-выход четвертого вычислителя и первый вход-выход шестого блока сопряже

1

Изобретение относится к,технике измерения морских течений и может использоваться для океанографических исследований.

Известен комплекс профиля скоростей течения, содержащий погружаемьй блок, кабель-трос, пaJtyбньй блок, блоки навигационных и метеосиноптических измерений C1J.

В данном устройстве в погружаемом блоке с жесткой радиальной структурой и с запоминающим устройством на кассетном магнитофоне невозможно выполнить первичную автономную обработку гидрофизических элементов с адаптацией параметров алгоритмов, необходимых -для проведения продолжительных до 0,5-1 года автономных измерений в составе буйковых станций.

Известен зондирующий комплекс профиля скоростей течения, содержащий погружаемый блок измерения гидрофизических характеристик, имеющий подводные измерители, блок вычисления.гидрофизических характеристик, состоящий из первого и второго вычислителей, третьей шины, первого, второго Tpetbero и четвертого блоков сопряжения, блок навигационных измерений, блок метеосиноптических измерений, вычислительный центр, первую и вторую шины,при этом вход-выход погружаемого блока

3

измерения гидрофизических характеристик и первьй вход-выход блока вычисления гвдрофизических соответственно соединены с первым и вторым входами-вькодаии второй шины, второй вход-выход блока вычисления гидрофизических характеристик, входы-выходы блока навигационных измерений, блока метеосиноптических измерений и вычислительного центра соответственно подкл1ючены к первЪму, второму, третьему и четвертому входам-вькодам первой шины, первые входы-выходы четырех блоков сопряжения соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами-выходами третьей шины, вторые входы-выходы четырех блоков сопряжения соответственно подключены к первому и второму входам-выходам блока вычисления гидрофизических характеристик и к входам-выходам первого и второго вычислителей С 23.

Недостатками комплекса являются невозможность вьшолнения первичной ав тономной обработки гидрс)физических элементов с адаптацией параметров алгоритмов в погружаемых блоках, выполненных с учетом продолжительных до 0,5-1 года автономных измерений в составе буйковых станций, сложность съема информации и перепрограммирования погружаемых блоков через одну линию кабель-трос, низкая надежность запоминающего устройства на кассетном магнитофоне в погружаемом блоке, который входит во все известные погружаемые блоки, из-за необходимости разгерметизации погрзгжаемых блоков для съема кассеты с накопленной информацией и связанная с этим коррозия, корпуса и быстрый выход из строя чувствительных к соленой воде элементов в погружаемом блоке, а также сложность последовательного обслуживания на этапе съема информации и перепрограммирования при дефиците времени (2-3 ч) для снятия 16-32 погружаемых блоков в составе одной буйковой автономной станции с последующей ее установкой ж самые координаты полигона.

Цель изобретения повышение быстродействия и упрощение передачи информации и перепрограммирование

3272

параметров и алгоритмов автономных измерителей течения.

Эта цель достигается тем, что в комплекс автономных измерителей 5 течения, содержащий погружаемый блок измерения гидрофизических характеристик, включающий подводные измерители, блок вычисления гидрофизических характеристик, состоящий

10 из первого и второго вычислителей, третьей шины, первого, второго, третьего и четвертого блоков сопряжений, блок навигационных измерений, блок метеосиноптических измерений,

15 вычислительный центр, первую и вторую шины, при этом вход-выход погружаемого блока измерения гидрофизических характеристик и первый входвыход блока вычисления гидрофизи20ческих характеристик соответственно соединены с первым и вторым входами-выходами второй огины, второй вход-выход блока вычисления гидрофизических характеристик, входы-выходы блока навигационных измерений, блока метеосиноптических измерений, и вычислительного центра соответст- венно подключены к первому, второму, третьему и четвертому входам-выхоV

30 дам первой шины, первые входы-выходы четырех блоков сопряжения соединены соответственно с первым, вторым, третьими и четвертым входами-выходами третьей шины, вторые входы-выхо 5 ды четырех блоков сопряжения соответственно подключены к первому и второму входам-выходам блока вычисления гидрофизических характеристик . и к входам-выходам первого и второго

вычислителей, введен погружаемый блок измерения параметров троса, состоящий из измерителей параметров троса, седьмой группы блоков сопряжения, третьего вычислителя,

. пятой шины и восьмого блока сопряжения, а в погружаемый блок измерения гидрофизических характеристик введены пятая группа блоков сопряжения, четвертый вычислитель,четвертая шина и шестой блок сопряжения, причем вход-выход погружаемого блока измерения параметров троса соединен с третьим входомвыходом второй шины, входы-выходы

подводных измерителей подключены к первому входу-выходу пятой группы блоков сопряжения, второй вход-выход которой, вход-выход чатвертого вычислителя и первьш входвыход шестого блока сопряжения соответственно соединены с первым, вторым и третьим входами-выходами четвертой шины, второй вход-выход шестого блока сопряжения подключен к входу-выходу блока измерения гидрофизических характеристик, вход-выход измерителей параметров троса соединен с первым входомвыходом седьмой группы блоков сопряжения, второй вход-выход которых, вход- выход третьего вычислителя, первьй вход-выход восьмого блока сопряжения соответственно подключены к первому, второму и третьему входам-выходам пятой шины, второй вход-выход восьмого „блока сопряжения соединен с входом-выходом погружаемого блока измерения параметров троса. Каждая первая, вторая,третья, четвертая и пятая шина содержит подшину данных и подшину управления, каждый первый, второй,шестой и восьмой блок сопряжения содержит демодулятор и модулятор, сдвигающие регистры чтения и записи, перв формирователь команд, регистры чте ния, состояния и записи, шестую ши ну, буферный регистр и второй форм рователь команд, причем входы-выхо демодулятора и модулятора соответственно соединены с входом-вьЬсодом подшины данных соответствующей шин первый вход-выход первого формиров теля команд подключен к входу-выхо подшины управления соответствующей шины, выход- демодулятора соединен с входом сдвигающего регистра чтения выход сдвигающего регистра записи соединен с входом модулятора,второй, третий и четвертый входы-выходы первого формирователя команд соответственно подключены к входам-выходам сдвигающих регистров чтения и записи и регистра состояния, выход сдвигающего регистра чтения соединен с входом регистра чтения, выход, регистра записи подключен ко входу сдвигающего регистра записи, выходы регистров чтения и записи соединены соответственно с входом-выходом шестой шины, первый, второй и третий входывыходы которой соответственно подключены к вторым входам-выходам регистра состояния, буферного регистра и второго формирователя команд,пар72, второй, третий и четвертый упвыйравляющие выходы которого соединены соответственно с управляющими входами регистра чтения, состояния, записи и буферного регистра, первые входы-выходы буферного регистра и второго формирователя команд подключены соответственно к входам-выходам подшив данных и управления соответствующей шины. На фиг.1 приведена схема комплекса автономных измерителей течения; на фиг.2 - схема первого, второго, шестого, восьмого блоков сопряжения;на фиг.З - схема вычислителей; на фиг.4 - схема параллельной передачи данных измерений с подводных измерителей; на фиг.З - схема последовательной передачи данных измерений с подводных измерителей, через сдвиговые регистры R1-R5 и ПИ о ОЗУ. Схема комплекса автономных изме- . рителей течений состоит из погружае- . мых блока 1 измерения гидрофизических характеристик, блока 2 измерения параметров троса, блока 3 вычисления гидрофизических характеристик, блока 4 навигационных измерений, блока 5 метеосиноптических измерений. первой 6,, второй 62 шин, вычислительного центра 7, подводных измерителей 8, 8, измерителей 8,, , .1) парамет-тов троса, пятой группы блоков 9 , 9f, сопряжения, седьмой группы блоков 9 , 9,, сопряжения, четвертого и третьего вычислителей tO, 10, четвертой и пятой шин 11;, , 11 , шестого 12у и восьмого 12 блоков сопряжения, первого и второго блоков 12 и 12i, сопряжения, третьей шины 13, третьего 14 и четвертого 14 блоков сопряжения, первого 15 и второго 15 вычислителей. В погружаемом блоке 1 измерения гидрофизических характеристик подводные измерители Эх, , 8 соединены пятой грзшпой блоков 9. 9f, сопряжения, вторые входы и выходы которых соединены с первой группой входов-выходов четвертой шины 11 , второй и третий входвыход которой соединены соответственно с входом-выходом третьего вычислителя 10 и шестого блока 12 сопряжения, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом второй шины 6-1. В погружаемом блоке 2 измерения параметров троса измерители параметров троса 8,4i,

8,i соединены с седьмой группой блоков сопряжения , 9,+;., вторые входы-выходы которых соединены с первой группой входов-выходов пятой шины 111, второй и третий вход-выход которой соединены соответственно с входом-выходом четвертого вычислителя 10j и восьмого блока сопряжения 122,второй вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом . второй шины 6i, второй вход-выход которой соединен с вторым входом-выходом первого блока сопряжения 12j. В блоке 3 вычисления гидрофизических характеристик первый входвыход первого блока 12 сопряжения соединен с первым входом-выходом третьей шины 13, второй-четвертьй входы-выходы которой соответственно соединены с первой шиной 6 , с первым 15 и вторым 15 вычислителями, второй и четвертый входывыходы первой шины 6 соответственно соединены с навигационным 4, метеосиноптическим 5 измерителями и вычислительным центром 7.

Схема первого, второго, шестого и восьмого блоков сопряжения состоит из подшины 16 данных и подшины 17 управления, демодулятора 18, модулятора 18 сдвиговых регистров чтения 19, записи 19, , первого формирователя 20 команд регистров чтения 2Ij , состояния 21, записи 21 , шестой, шины 22, буферного регистра 23 данных, второго формирователя 24 команд, вход демодулятора 18 и выход модулятора 18, соединены соответственно с входомвыходом подшины 16 данных,первой 6, или второй 62 шины, первый входвыход первого формирователя 20 команд соединен с входом-выходом . подшины 17 управления первой или второй шик 6 , 6г, выход демодулято ра 18, и выход модулятора 18 соединены соответственно с входом-выходом сдвиговых регистров чтения 19 и записи 19, входы-выходы которьнс соединены с первым и вторым входами-выходами первого формирователя 20 команд, третий вход-выход которого соединен с входом-выходом регистра 212 состояния, выход сдвигового регистра 21, .чтения и вход сдвиго вого регистра 2Ij записи соответственно соединены с входом-выходом шестой шины 22, пepвый-tpeтий вход

выход которой соответственно соединены со вторым входом-выходом регистра состояния 21j, с первым входом-выходом буферного регистра 23 и второго формирователя команд 24, первьй-четвертый управляющие выходы которой соответственно соединены с входом регистров чтения 21, , состояния 21 , записи 21j , буферного регистра 23, первый вход-выход буфернго регистра 23 и второго формирователя 24 команд соответственно соединены с входом-выходом подшин управления 25 и данных 26 одной из третьей 13, четвертой 11 или пятой 11 шин.

Схема вычислителей 15 и 15 с блоками сопряжения состоит из микропроцессора (МП), генератора тактовых импульсов (ГТИ), контролера шины (КШ), внутреннего буфера адреса (ВБА), оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), постоянного, запоминающего устройства (ПЗУ) буфера памяти (БП), таймера (T)j блока приоритетного прерывания (БПП) селектора (С), арбитра магистрали (А), формирователя сигналов управления буферами (ФСБ), буфера адреса ,(БА), буфера данных. (БД), буфера управляющих сигналов (БУ).

Схема параллельной передачи данны измерений с подводных измерителей состоит из ИПТ, ИПСТ, И1ЩЦ (температуры t, скорости звука С, скорости течений V , Vj , напряженности магнитного поляН., ) через регистры обмена данных RN1-RN2 через четверту шину, содержащую подшины данных,адресов, управления по командам с дешифратора (Д) и регистра управления (РУ), формируемые с таймера (Т). В общем виде показан состав третьего и четвертого вычислителей, содержащи генератор импульсов (ГТ), ПЗУ, ОЗУ, Т и программируемый интерфейс (ПИ).

По сравнению с известным устрой ством для достижения цели в автономные погружаемые блоки измерения 1 гидрофизических характеристик и измерения 2 параметров троса введены четвертый и третий вычислители 10 и tOj, четвертая, пятая шины 11 и lit и блоки 9, ,-12, сопряжения, выполненные с учетом максимального повышения быстродействия обработки гидрофизических элементов в автономном режиме от 0,5 до 1 го9

да в погружаемых блоках 1 и 2 и упрощения передачи информации (накопленных данных обработки гидрофизических элементов) с блоков 1 и 2 в блок 3 вычисления гидрофизических характеристик на расстояние 100500 м через блоки сопряжения 12,-12 (из других измерителей 4 и 5),специализированные на организации асинхронного, двунаправленного, параллельного (со стороны шин 11,, 11j и 13) и последовательно (со стороны шин 6, 6j) обмена информацией.

Предусмотрено импульсное питание в вычислителях 10 и lOj при работе в автономном режиме в составе буйковых станций. При этом ОЗУ и Т, Д и РУ работают непрерывно от автономного источника, а МП, ПЗУ - в импульсном режиме только при выполнении обработки данных измерений, поступающих от сравнительно медленных измерителей 8 , 8„ или 8,,., ,

SH+L .

Комплекс автономных измерителей течения работает следующим

образом. I

В блоке 1 погружаемых измерителей гидрофизических характеристик подводные измерители. 8 , 8м измеряют гидрофизические элементы: два компонента вектора скорости течения V, и Vi в координатной системе блока 1, две составляющие вектора напряженности магнитного доля Н и Н 2; температуру морской воды t, скорость распространения звука в воде С.. Отсчеты измерений N.,1 , i N, N через пятую группу блоков 9 , 9, сопряжения и четвертую пшну 11 поступают в четвертьй вычислитель 10, управляющий как режимом сбора гидрофизических элементов, так и режимом их предварительной обработки в автономном режиме в течение 0,5-1 года. Введение вычислителя 10 , четвертой шины 11,, блоков 9i, 9ц, 12,, 12з сопряжения упрощает автоматйзаци1р перепрограммирования и адаптации параметров и алгоритмов блока 1 (шаг измерений в диапазоне 1-60 мин и коэффициенты градуировочных зфавнений в со.ответствии с текущими измерениями, например, изменчивости гидрофизических элементов, например, V, Vp). Вычислитель 10 в автономном режиме блока I в составе буйковой

163272

10

станции вычисляет вторичные гидрофизические параметры: зональную и меридиональную составляющие вектора скорости течения Vp и V,

модуль горизонтальной проекции вектора скорости V, направление течения S, скорость звука С, температуру tj,a также их средние значения. В погружаемом блоке 2 измерения

параметров троса измерители параметров троса 8,., и измеряют параметры положения троса в пространстве: глубину установки блока 2, углы его крана и дифферента, азимутальный угол. Отсчеты параметров Np,

Nfl, Na, N передаются через седьмую группу блоков сопряжения 9,j, и . , пятую шину 11 в третий вычислитель 10J и используются для

вычисления соответствующих физических величин Р, оС, .з.

Однотипность построения блоков 1 и 2 упрощает автоматизацию сбора накоплений за 0,5-1 год информации,

(перепрограмирование вычислителей проверку всех их основных блоков МП, ОЗУ, ПЗУ, Т, ПИ.

Результаты сбора и обработки гидрофизических элементов с блоков

1 и 2 с помощью блоков 12 сопряжения, второй шины 6, блока 12, сопряжения, третьей шины 13, блоков 14,2 сопряжения передаются в первый и второй вычислители 15;, , 15, предназначенные для обработки всех массивов результатов первичной обработки элементов гидрофизических характеристик. Первьй вычислитель 15;, ориентирован на управление всеми процедурами сбора информации с погружаемых блоков 1 и 2 (таких пар блоков в составе одной буйковой станции может быть до 32). Второй вычислитель 15j ориентирован на редактирование массивов данньк первичной обработки гидрофизических элементов в блоках 1 и 2.

i Шины 6, 6j выполнены на основе 4 коаксиальных кабелей: Запрос

(запись в щину сообщения); Готовность (чтение из шины сообщения) типа проводных ИЛИ Разрешение (на запись в шину) одному из блоков сопряжения; Данные (для передачи

любых сообщений - состояние, адрес, измерения, результаты).

Такое построение обеспечивает последовательный, асинхронный дву11направленньй обмен сообщениями на расстояние 500-1,5 км. По кабелю Данные сообщения передаются двух полярными пачками импульсов с це уменьшения влияния помех и задержек в кабеле. Третья, четвертая, пятная шины 11,, 11j выполняются на основе ста дарта (стандарт СЭВ) (аналог MULTIBUS) и обеспечивают возможность использования готовых операционных систем при проектировании, отладке и эксплуатации комплекса автономных измерителей течения до

иг1 2 уровня основных регистров всех БИС во всех блоках 1-5,7. При этом вычислители 10, , 10, 15 и 15j. выполняются на основе одноплатных микро-ЭВМ. Сравнительньй анализ с базовым объектом Диск показьшает, что предлагаемый комплекс автономных измерителей течения Вега позволяет сократить время передачи информации с погружаемых блоков 1 и 2 в 70 раз, время обработки в вычислителях 15, в 10 раз, повысить производительность в 1,44 раза, сократить обслуживаниций персонал в два раза.

- г

«Ф