潜艇舱室环境远程检测系统的设计

摘要：利用远距离扩频无线通信进行检测数据的远程传输，用TCP协议对检测数据打包，实现了基于IP技术的远程检测数据获取。设计出一个潜艇舱室环境远程检测系统，以满足远程潜艇舱室内部环境中的各种有害气体、氧气、粉尘和噪声的远程检测，提高了军队卫生装备的远程检测能力和信息化水平。
关键词：舱室环境；远程检测；无线通信；TCP协议

0 引言
    随着潜艇内部人机工程学的提高，艇内的各种有害气体、氧气、粉尘和噪声的检测越来约显得重要。现在检测的单一物理量的传感器在准确度和响应时间上都能达到要求，然而对于多种测试指标的复杂测试需要以人工的方式分别对各测试仪器的数据进行记录、统计，事后分析。无法实时的对所有仪器的测量数据进行动态监控报警，效率低下。特别对于测试仪器数量大、种类多，覆盖范围广、距离长的移动环境的监测系统更具有挑战性。因此，开发一种能集成多种测试仪器，统一通信协议模型和数据格式的长距离的移动的监测系统平台迫在眉睫，意义重大。
    潜艇舱室环境远程检测系统是将以传感器技术、数据采集技术、多址接入技术、无线传输技术等技术结合并扩展的一个系统。首先，将各种单一传感器集成在一起，要解决各传感器对后端电路的特殊要求以及气体对传感器的交叉干扰的问题；其次，对于检测数据的采集分析、融合需要开发新的软件将不通协议的数据进行综合分析；再者，多通道数据压缩，多址接入，无线传输等问题都是需要解决的新的问题。所以，该系统是一个集合了多个新技术的一个新的系统性设备。

1 系统工作原理
    如图1所示，潜艇舱室环境远程检测系统由前端测量系统和后端监测车系统构成。前端测量系统通过各个数据采集单板采集到各传感器的信号后送给前端数据处理单元，对采集的数据分析、提炼、打包压缩。前端数据处理单元还通过数据总线接口接收一些监测设备的数据，也统一打包压缩。打包压缩后的数据通过扩频无线通信终端传输出去。

    后端监测系统通过扩频无线通信终端接收前端的检测数据，通过网口传给数据处理终端，进行解包、处理、分析和图表显示。

2 系统构成
    潜艇舱室环境远程检测系统由前端测量系统和后端监测车系统构成。系统框图如图2所示。

3 软件设计
    软件系统是本系统的最关键的技术之一，有相当大的规模和工作量。
    本系统软件分为四个子系统来实现，监控终端主软件系统，监控端处理软件子系统，监测端处理软件子系统，智能连接软件子系统。前三个软件子系统将在基于PC的软件平台上开发。智能连接软件子系统将基于嵌入式软件平台开发，连接不同的仪器将有不同的协议转换，所以这个子系统将有若干个不同的协议转换应用软件。
3．1 监控终端主软件系统
    监控终端主软件系统的各功能模块如图3所示。

3．2 监控端处理软件子系统
    监控端处理软件子系统功能模块结构如图4所示。

3．3 测试端处理软件子系统
    测试端处理软件子系统功能模块结构如图5所示。
3．4 智能连接软件子系统
    智能连接模块软件子系统将基于嵌入式软件平台体系结构，其体系结构如图6所示。

    智能连接模块软件子系统将在此平台上削减大部分不需要的功能模块，加上不同的协议处理应用即可完成。

4 结论
    采用扩频无线通信系统结合简洁易用的TCP／IP协议栈，为系统提供了一个成本低、速度快的信息传输途径，保证了系统的稳定可靠，抗干扰能力强。设计提供了一个传统的检测系统向远程化、网络化、信息化发展的实例，有着良好的应用前景。