Автономный регистратор гидростатического давления

Цель данной работы – разработка автономного регистратора гидростатического давления, функцией которого является измерение выходных частот с датчиков гидростатического давления, которые активно используются для мониторинга волновых процессов в прибрежных районах, в том числе в местах с отсутствием сетевого питания. Объектом исследования является экспериментальные океанологические исследования с использованием выносных датчиков гидростатического давления с частотным выходным сигналом. Методом данного исследования является разработка прибора, способного измерять выходные частоты с датчиков гидростатического давления, которые погружены в водную среду. Разработка включает в себя: проектирование функциональной, электрической схемы прибора, создание программного обеспечения для микроконтроллерного блока управления, сборка и монтаж элементов прибора в конструктивное единство, лабораторные испытания спроектированного прибора. Кабельные донные станции состоят из датчика, расположенного в точке измерения, и берегового прибора, фиксирующего изменяющуюся частоту на выходе датчика. Такой принцип построения измерительной системы позволяет вести мониторинг показаний датчика в режиме реального времени. В отличие от автономной системы, потеря датчика в результате фактора непреодолимой силы, например – шторма, не приводит к потере накопленных данных. Вместе с тем кабельная донная станция требует прокладки кабеля от датчика до берега моря, а также дополнительного питания при этом в местах установки станции чаще всего отсутствует система промышленного электроснабжения. В целях снижения стоимости кабельной линии необходимо уменьшить число проводов, задействованных для передачи данных и питания датчика, до одного или хотя бы до двух, что оказалось возможным при использовании датчиков с частотным выходным сигналом. Исходя из вышеизложенного, при создании измерительного комплекса с использованием подобных станций потребуется решать не только задачу измерения выходной частоты в заданном диапазоне с требуемой дискретностью, но и обеспечить возможность длительной работы в автономном режиме при питании от аккумулятора небольшой ёмкости либо от солнечной панели с накопителем энергии. Датчики гидростатического давления применяются при мониторинге морской среды в прибрежной зоне в целях выявления опасных морских явлений для обеспечения безопасности прибрежных сооружений. Правильное использование подобного измерительного оборудования позволяет получать информацию о морском волнении в широком диапазоне периодов и связанных с этим волнением природных явлениях. При проведении измерений так же необходимо фиксировать атмосферное давление и температуру, так как это позволяет учитывать влияние атмосферных явлений на поверхность воды и получать более точные результаты экспериментальных исследований. Прибор способен сохранять считанные данные в энергонезависимой памяти, а так же передавать ее дистанционно, используя дистанционный блок передачи данных. Достигнутым результатом является спроектированный и собранный автономный регистратор гидростатического давления, который измеряет выходную частоту датчика гидростатического давления, атмосферное давление и температуру, имеет низкое энергопотребление по сравнению с аналогичными приборами, а так же включает функции дистанционного управления и передачи данных. Область применения данного прибора – экспериментальные исследования волновых процессов в прибрежных районах с целью изучения опасных морских явлений. Прибор проектировался для применения в лаборатории волновой динамики и прибрежных течений Института морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской академии наук.