南極磷蝦桁桿拖網(wǎng)控制通訊接口及編碼規(guī)范

Q/LB.□XXXXX-XXXX目次TOC\o"1-1"\h\t"標(biāo)準(zhǔn)文件_一級條標(biāo)題,2,標(biāo)準(zhǔn)文件_附錄一級條標(biāo)題,2,"前言 II1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14電氣接口規(guī)范 24.1南極磷蝦桁桿拖網(wǎng)控制通訊結(jié)構(gòu)框架 24.2供電部分電氣參數(shù)要求 24.3通訊電氣參數(shù)要求 24.4接頭電氣性能要求 25數(shù)據(jù)編碼要求 35.1數(shù)據(jù)類型 35.2編碼規(guī)范 36數(shù)據(jù)交互方式 66.1交互方式特征 66.2即時應(yīng)答數(shù)據(jù) 66.3定時上報數(shù)據(jù) 66.4數(shù)據(jù)交互策略 6前言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容有可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國遠洋漁業(yè)協(xié)會提出。本文件由中國遠洋漁業(yè)協(xié)會團體標(biāo)準(zhǔn)委員會歸口。本文件起草單位：中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所。本文件主要起草人：戴陽、王魯民、張勝茂、王永進、王書獻、姚宇青、楊勝龍、張衡、韋波、倫基銘、楊昱皞、陳帥。本文件為首次發(fā)布。南極磷蝦桁桿拖網(wǎng)控制通訊接口及編碼規(guī)范范圍本文件規(guī)定了用于南極磷蝦桁桿拖網(wǎng)的漁船及動力桁桿端的電氣接口規(guī)范、數(shù)據(jù)編碼要求和數(shù)據(jù)交互方式。本文件適用于南極磷蝦拖網(wǎng)漁船的桁桿智能化控制。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。TIA/EIA-485-A-1998ElectricalCharacteristicsofGeneratorandReceiversforUseinBalancedDigitalMultipointSystems術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。

桁桿拖網(wǎng)beamtrawl使用桁桿或桁架使網(wǎng)口擴張的單船拖網(wǎng)。

水聲調(diào)制解調(diào)器acousticmodem利用聲波在水中傳輸信息的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，通常由接收和發(fā)送兩部分組成。

物理接口physicalinterface不同設(shè)備與部件之間的硬件接口。

下行數(shù)據(jù)downlinkdata船載端向桁桿端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

上行數(shù)據(jù)uplinkdata桁桿端向船載端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

船網(wǎng)間數(shù)據(jù)傳輸datatransmissionbetweentrawlerandbeamtrawl桁桿和船載端進行信息交換的過程。從數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛏峡梢苑譃橄滦袛?shù)據(jù)和上行數(shù)據(jù)。

桁桿控制指令beamcontrolinstruction船載端下達給桁桿用于調(diào)節(jié)桁桿狀態(tài)的指令。內(nèi)容包括桁桿升降板需要調(diào)整到的角度和桁桿將要到達的深度指令。

狀態(tài)設(shè)置指令statussettinginstruction船載端下達給桁桿端的用于相關(guān)參數(shù)設(shè)置的指令。

距離查詢指令distanceinquiryinstruction船載端下達給桁桿端的用于查詢兩個水聲調(diào)制解調(diào)器之間距離的指令。

桁桿定時上傳數(shù)據(jù)beamregularlyuploaddata由桁桿按設(shè)定的定時上傳數(shù)據(jù)，包括桁桿升降板當(dāng)前角度和桁桿當(dāng)前深度數(shù)據(jù)。

桁桿應(yīng)答數(shù)據(jù)beamresponsedata桁桿收到下行指令后，立即原樣回發(fā)給船載端的數(shù)據(jù)，用于船載端確認發(fā)出的指令已被接收。

應(yīng)答距離數(shù)據(jù)answerdistancedata桁桿端收到距離查詢指令后，將測量到的兩個調(diào)制解調(diào)器之間距離信息上傳給船載端的數(shù)據(jù)。電氣接口規(guī)范南極磷蝦桁桿拖網(wǎng)控制通訊結(jié)構(gòu)框架南極磷蝦桁桿拖網(wǎng)控制通訊結(jié)構(gòu)框架見圖1。南極磷蝦桁桿拖網(wǎng)控制通訊結(jié)構(gòu)框架供電部分電氣參數(shù)要求輸出電壓范圍：DC12V±1V。輸出電壓紋波應(yīng)<5%。最大輸出電流應(yīng)>2A。通訊電氣參數(shù)要求桁桿通訊電氣接口采用TIA/EIA-485-A-1998標(biāo)準(zhǔn)的點對點通訊方式。輸出±7V的共模電壓。輸入電阻RIN≥12kΩ。輸入端的電容≤50pF。輸出負載能力：當(dāng)節(jié)點數(shù)為32個、配置了120Ω的終端電阻時，驅(qū)動器應(yīng)能輸出電壓1.5V（終端電阻的大小與所用雙絞線的參數(shù)有關(guān)）。邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2～6）V。邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2～6）V。接收器的輸入靈敏度為200mV，即（V+）-（V-）≥0.2V時，表示信號“0”；（V+）-（V-）≤-0.2V時，表示信號“1”。接頭電氣性能要求通訊連接接口采用4芯防水插頭組成。電壓：300VDC/ACrms。電流：5A。絕緣電阻>200MΩ。接觸電阻<0.01Ω。水中工作溫度為-4℃～45℃?？諝庵泄ぷ鳒囟葹?40℃～60℃。存儲溫度為-40℃～60℃。測試壓強：6MPa。工作壓強：4MPa。數(shù)據(jù)編碼要求數(shù)據(jù)類型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型見表1?；A(chǔ)數(shù)據(jù)類型類型名稱長度基礎(chǔ)類型說明unsignedshort（無符號短整型）8bitChar用作無符號整型數(shù)，表示數(shù)據(jù)量Flag（標(biāo)志位）1bitBoolean布爾數(shù)，長度為1bit，用于做標(biāo)志位包含的數(shù)據(jù)種類和數(shù)據(jù)類型桁桿控制信息中包含的數(shù)據(jù)種類及其對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型見表2?？刂菩畔⒅邪臄?shù)據(jù)種類及對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型名稱數(shù)據(jù)類型字符長度必須性說明數(shù)據(jù)頭unsignedshort8bit是指示數(shù)據(jù)開始及標(biāo)識信息類型校驗值unsignedshort8bit是位于數(shù)據(jù)的尾部，用于驗證數(shù)據(jù)正確性深度unsignedshort8bit是桁桿深度角度unsignedshort8bit是升降板角度距離unsignedshort16bit否水聲調(diào)制解調(diào)器之間的距離電壓4bit否電壓供電電壓正常Flag1bit否桁桿端供電電壓是否在正常范圍內(nèi)。正常為“1”，不正常為“0”離合工作狀態(tài)Flag1bit否指示離合器工作是否正常。正常為“1”，不正常為“0”編碼器狀態(tài)Flag1bit否指示編碼器工作是否正常。正常為“1”，不正常為“0”編碼規(guī)范數(shù)據(jù)編碼形式數(shù)據(jù)編碼的組織形式由數(shù)據(jù)頭、數(shù)據(jù)體和數(shù)據(jù)校驗值三部分組成，數(shù)據(jù)頭表示數(shù)據(jù)的類型，校驗值為數(shù)據(jù)體的異或校驗。下行數(shù)據(jù)桁桿控制指令編碼桁桿控制指令編碼見表3。桁桿控制指令名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)長度示例說明數(shù)據(jù)頭unsignedshort8bit0x24a0x24為下行數(shù)據(jù)標(biāo)識角度unsignedshort8bit0x0Db設(shè)定角度深度unsignedshort8bit0x20c預(yù)定深度校驗unsignedshort8bit0x2Dd異或校驗注1：角度編碼采用無符號短整型數(shù)，長度為1字節(jié)，范圍為0x00～0x46，其中，0x表示十六進制數(shù)，角度編碼減0x23（十進制數(shù)35）即為實際角度數(shù)。注2：深度編碼采用無符號短整型數(shù)，長度1個字節(jié)，其值即為深度數(shù)值。注3：校驗方式為按位進行異或計算，參與校驗計算的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)體的所有數(shù)據(jù)。a數(shù)據(jù)頭0x24，表示是從船載端（上位機）發(fā)送到桁桿端（下位機）的指令。b角度編碼0x0D，表示將升降板角度調(diào)整到-22°，“-”表示升降板為前低后高，與水平方向夾角為22°。c深度編碼0x20，表示目標(biāo)深度為32m。d校驗值=0x0Dxor0x20=0x2D。狀態(tài)設(shè)置指令編碼狀態(tài)設(shè)置指令編碼見表4。狀態(tài)設(shè)置指令名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)長度示例說明數(shù)據(jù)頭unsignedshort8bit0x24a0x24為下行數(shù)據(jù)標(biāo)識標(biāo)志字unsignedshort8bit0xFFb0xFF表示為桁桿狀態(tài)設(shè)置指令時間間隔unsignedshort8bit0x08c桁桿端定時上傳狀態(tài)數(shù)據(jù)的時間間隔校驗unsignedshort8bit0xF7d異或校驗a數(shù)據(jù)頭0x24，表示該指令從船載端（上位機）發(fā)送到桁桿端（下位機）。b標(biāo)志字0xFF，這個字節(jié)數(shù)值不在角度編碼范圍0x00~0x46內(nèi)，是標(biāo)志字，0xFF表示將該指令為設(shè)置上傳時間間隔的指令。c時間間隔編碼0x08，表示調(diào)整上傳時間間隔為8s。d校驗值=0xFFxor0x08=0xF7。距離查詢指令編碼距離查詢指令編碼見表5。距離查詢指令名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)長度示例說明數(shù)據(jù)頭unsignedshort8bit0x22a0x22為距離查詢標(biāo)識查詢編碼高位unsignedshort8bit0x01固定值0x01查詢編碼低位unsignedshort8bit0x02固定值0x02校驗unsignedshort8bit0x03b異或校驗a數(shù)據(jù)頭0x22，表示該指令為距離查詢指令。b校驗值=0x01xor0x02=0x03。上行數(shù)據(jù)定時上傳數(shù)據(jù)編碼定時上傳數(shù)據(jù)編碼見表6。定時上傳數(shù)據(jù)名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)長度示例說明數(shù)據(jù)頭unsignedshort8bit0x23a0x23為上行數(shù)據(jù)標(biāo)識角度unsignedshort8bit0x0Db實測數(shù)據(jù)深度unsignedshort8bit0x20c實測數(shù)據(jù)桁桿機構(gòu)狀態(tài)unsignedshort8bit0xB1實測數(shù)據(jù)校驗unsignedshort8bit0x9Cd異或校驗注：桁桿機構(gòu)狀態(tài)長度為一個字節(jié)，其各位的含義見表7。a數(shù)據(jù)頭0x23，表示是從桁桿端（下位機）發(fā)送到船載端（上位機）的數(shù)據(jù)。b角度0x0D，表示當(dāng)前升降板實時角度為-22°。c深度0x20，表示當(dāng)前實時深度為32m。d校驗值=0x0Dxor0x20xor0xB1=0x9C。機構(gòu)狀態(tài)編碼機構(gòu)狀態(tài)編碼見表7。機構(gòu)狀態(tài)表示桁桿端當(dāng)前各部分的工作狀態(tài)，包括整體電壓是否正常、離合器是否正常、編碼器是否正常以及精確到伏特的當(dāng)前調(diào)制解調(diào)器電壓數(shù)值。機構(gòu)狀態(tài)功能電壓數(shù)據(jù)機構(gòu)狀態(tài)位位數(shù)76543210機構(gòu)調(diào)制解調(diào)器電壓（精度1v）待定編碼離合電壓（整體）狀態(tài)1011d00c0b1a注1：在機構(gòu)狀態(tài)位中，0為正常，1為不正常。注2：調(diào)制解調(diào)器電壓為十六進制數(shù)，單位為伏。a電壓狀態(tài)1，表示電壓不正常。b離合狀態(tài)0，表示離合器正常。c編碼狀態(tài)0，表示編碼器正常。d調(diào)制解調(diào)器電壓1011，表示電壓為0x1011=11伏。桁桿應(yīng)答數(shù)據(jù)當(dāng)桁桿端接收到船載端的指令后，應(yīng)立即將該指令原樣回發(fā)給船載端，以便船載端確認發(fā)出的指令已被接收，并用應(yīng)答數(shù)據(jù)檢驗指令在傳輸過程中是否產(chǎn)生錯誤。應(yīng)答距離數(shù)據(jù)的編碼應(yīng)答距離數(shù)據(jù)的編碼見表8。應(yīng)答距離數(shù)據(jù)名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)長度示例說明數(shù)據(jù)頭unsignedshort8bit0x22a0x22為距離查詢標(biāo)識距離高字節(jié)unsignedshort8bit0x00b實測值距離低字節(jié)unsignedshort8bit0x65c實測值校驗unsignedshort8bit0x65d異或校驗注：距離為無符號整型數(shù)，長度為2字節(jié)，單位為m。a數(shù)據(jù)頭0x22，表示a距離高字節(jié)0x00，表示高字節(jié)為0。b距離低字節(jié)0x65，表中高低字節(jié)合起來為0x0065，表示兩調(diào)制解調(diào)器之間的距離為0x0065=101m。C校驗值=0x00xor0x65=0x65。數(shù)據(jù)交互方式交互方式特征為減少數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)采用即時應(yīng)答和定時發(fā)送數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式。即時應(yīng)答數(shù)據(jù)包括指令語句和應(yīng)答語句兩個部分。用于船載端向桁桿端下達指令，桁桿端接收到該指令后，立刻原樣回發(fā)作為對指令的應(yīng)答。該應(yīng)答又分為對指令性語句的應(yīng)答和對距離查詢的應(yīng)答，具體數(shù)據(jù)格式見本標(biāo)準(zhǔn)第5.2。定時上報數(shù)據(jù)用于桁桿端定時向船載端上報桁桿當(dāng)前狀態(tài)（升降板角度和桁桿所在深度）。該數(shù)據(jù)為單向發(fā)送，只有桁桿發(fā)送，船載端接收，船載端不需要回復(fù)。定時發(fā)送的時間間隔由狀態(tài)設(shè)置指令設(shè)置。數(shù)據(jù)交互策略船端和桁桿端數(shù)據(jù)交互流程船端和桁桿端數(shù)據(jù)交互流程見圖2。船端和桁桿端數(shù)據(jù)交互流程數(shù)據(jù)發(fā)射/接收程序船端數(shù)據(jù)發(fā)射/接收程序船端下達的指令包括為桁桿控制、狀態(tài)設(shè)置和距離查詢指令三種。其中距離查詢指令數(shù)據(jù)頭為十六進制數(shù)“0x22”，桁桿控制、狀態(tài)設(shè)置數(shù)據(jù)頭為十六進制數(shù)“0x24”，船端桁桿控制程序執(zhí)行以下步驟：船端根據(jù)規(guī)劃的路徑的深度和當(dāng)前桁桿深度下達調(diào)整指令；規(guī)定時間內(nèi)沒收到應(yīng)答，則回到步驟a)再次發(fā)送新的指令；規(guī)定時間內(nèi)收到應(yīng)答，繼續(xù)監(jiān)聽定時上傳信息；監(jiān)聽定時上傳信息:收到定時上傳信息后，啟動定時器，轉(zhuǎn)到步驟d）；未收到定時上傳信息時，繼續(xù)監(jiān)聽；啟動定時器，比較規(guī)劃深度和當(dāng)前實際深度，確定是否需要調(diào)整；需要調(diào)整，等待定時結(jié)束后轉(zhuǎn)步驟a