南极磷虾桁杆拖网控制通讯接口及编码规范

Q/LB.□XXXXX-XXXX目次TOC\o"1-1"\h\t"标准文件_一级条标题,2,标准文件_附录一级条标题,2,"前言 II1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14电气接口规范 24.1南极磷虾桁杆拖网控制通讯结构框架 24.2供电部分电气参数要求 24.3通讯电气参数要求 24.4接头电气性能要求 25数据编码要求 35.1数据类型 35.2编码规范 36数据交互方式 66.1交互方式特征 66.2即时应答数据 66.3定时上报数据 66.4数据交互策略 6前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容有可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国远洋渔业协会提出。本文件由中国远洋渔业协会团体标准委员会归口。本文件起草单位：中国水产科学研究院东海水产研究所。本文件主要起草人：戴阳、王鲁民、张胜茂、王永进、王书献、姚宇青、杨胜龙、张衡、韦波、伦基铭、杨昱皞、陈帅。本文件为首次发布。南极磷虾桁杆拖网控制通讯接口及编码规范范围本文件规定了用于南极磷虾桁杆拖网的渔船及动力桁杆端的电气接口规范、数据编码要求和数据交互方式。本文件适用于南极磷虾拖网渔船的桁杆智能化控制。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。TIA/EIA-485-A-1998ElectricalCharacteristicsofGeneratorandReceiversforUseinBalancedDigitalMultipointSystems术语和定义下列术语和定义适用于本文件。

桁杆拖网beamtrawl使用桁杆或桁架使网口扩张的单船拖网。

水声调制解调器acousticmodem利用声波在水中传输信息的数据通信设备，通常由接收和发送两部分组成。

物理接口physicalinterface不同设备与部件之间的硬件接口。

下行数据downlinkdata船载端向桁杆端传输的数据。

上行数据uplinkdata桁杆端向船载端传输的数据。

船网间数据传输datatransmissionbetweentrawlerandbeamtrawl桁杆和船载端进行信息交换的过程。从数据传输的方向上可以分为下行数据和上行数据。

桁杆控制指令beamcontrolinstruction船载端下达给桁杆用于调节桁杆状态的指令。内容包括桁杆升降板需要调整到的角度和桁杆将要到达的深度指令。

状态设置指令statussettinginstruction船载端下达给桁杆端的用于相关参数设置的指令。

距离查询指令distanceinquiryinstruction船载端下达给桁杆端的用于查询两个水声调制解调器之间距离的指令。

桁杆定时上传数据beamregularlyuploaddata由桁杆按设定的定时上传数据，包括桁杆升降板当前角度和桁杆当前深度数据。

桁杆应答数据beamresponsedata桁杆收到下行指令后，立即原样回发给船载端的数据，用于船载端确认发出的指令已被接收。

应答距离数据answerdistancedata桁杆端收到距离查询指令后，将测量到的两个调制解调器之间距离信息上传给船载端的数据。电气接口规范南极磷虾桁杆拖网控制通讯结构框架南极磷虾桁杆拖网控制通讯结构框架见图1。南极磷虾桁杆拖网控制通讯结构框架供电部分电气参数要求输出电压范围：DC12V±1V。输出电压纹波应<5%。最大输出电流应>2A。通讯电气参数要求桁杆通讯电气接口采用TIA/EIA-485-A-1998标准的点对点通讯方式。输出±7V的共模电压。输入电阻RIN≥12kΩ。输入端的电容≤50pF。输出负载能力：当节点数为32个、配置了120Ω的终端电阻时，驱动器应能输出电压1.5V（终端电阻的大小与所用双绞线的参数有关）。逻辑“1”以两线间的电压差为+（2～6）V。逻辑“0”以两线间的电压差为-（2～6）V。接收器的输入灵敏度为200mV，即（V+）-（V-）≥0.2V时，表示信号“0”；（V+）-（V-）≤-0.2V时，表示信号“1”。接头电气性能要求通讯连接接口采用4芯防水插头组成。电压：300VDC/ACrms。电流：5A。绝缘电阻>200MΩ。接触电阻<0.01Ω。水中工作温度为-4℃～45℃。空气中工作温度为-40℃～60℃。存储温度为-40℃～60℃。测试压强：6MPa。工作压强：4MPa。数据编码要求数据类型基础数据类型基础数据类型见表1。基础数据类型类型名称长度基础类型说明unsignedshort（无符号短整型）8bitChar用作无符号整型数，表示数据量Flag（标志位）1bitBoolean布尔数，长度为1bit，用于做标志位包含的数据种类和数据类型桁杆控制信息中包含的数据种类及其对应的数据类型见表2。控制信息中包含的数据种类及对应的数据类型名称数据类型字符长度必须性说明数据头unsignedshort8bit是指示数据开始及标识信息类型校验值unsignedshort8bit是位于数据的尾部，用于验证数据正确性深度unsignedshort8bit是桁杆深度角度unsignedshort8bit是升降板角度距离unsignedshort16bit否水声调制解调器之间的距离电压4bit否电压供电电压正常Flag1bit否桁杆端供电电压是否在正常范围内。正常为“1”，不正常为“0”离合工作状态Flag1bit否指示离合器工作是否正常。正常为“1”，不正常为“0”编码器状态Flag1bit否指示编码器工作是否正常。正常为“1”，不正常为“0”编码规范数据编码形式数据编码的组织形式由数据头、数据体和数据校验值三部分组成，数据头表示数据的类型，校验值为数据体的异或校验。下行数据桁杆控制指令编码桁杆控制指令编码见表3。桁杆控制指令名称数据类型数据长度示例说明数据头unsignedshort8bit0x24a0x24为下行数据标识角度unsignedshort8bit0x0Db设定角度深度unsignedshort8bit0x20c预定深度校验unsignedshort8bit0x2Dd异或校验注1：角度编码采用无符号短整型数，长度为1字节，范围为0x00～0x46，其中，0x表示十六进制数，角度编码减0x23（十进制数35）即为实际角度数。注2：深度编码采用无符号短整型数，长度1个字节，其值即为深度数值。注3：校验方式为按位进行异或计算，参与校验计算的数据为数据体的所有数据。a数据头0x24，表示是从船载端（上位机）发送到桁杆端（下位机）的指令。b角度编码0x0D，表示将升降板角度调整到-22°，“-”表示升降板为前低后高，与水平方向夹角为22°。c深度编码0x20，表示目标深度为32m。d校验值=0x0Dxor0x20=0x2D。状态设置指令编码状态设置指令编码见表4。状态设置指令名称数据类型数据长度示例说明数据头unsignedshort8bit0x24a0x24为下行数据标识标志字unsignedshort8bit0xFFb0xFF表示为桁杆状态设置指令时间间隔unsignedshort8bit0x08c桁杆端定时上传状态数据的时间间隔校验unsignedshort8bit0xF7d异或校验a数据头0x24，表示该指令从船载端（上位机）发送到桁杆端（下位机）。b标志字0xFF，这个字节数值不在角度编码范围0x00~0x46内，是标志字，0xFF表示将该指令为设置上传时间间隔的指令。c时间间隔编码0x08，表示调整上传时间间隔为8s。d校验值=0xFFxor0x08=0xF7。距离查询指令编码距离查询指令编码见表5。距离查询指令名称数据类型数据长度示例说明数据头unsignedshort8bit0x22a0x22为距离查询标识查询编码高位unsignedshort8bit0x01固定值0x01查询编码低位unsignedshort8bit0x02固定值0x02校验unsignedshort8bit0x03b异或校验a数据头0x22，表示该指令为距离查询指令。b校验值=0x01xor0x02=0x03。上行数据定时上传数据编码定时上传数据编码见表6。定时上传数据名称数据类型数据长度示例说明数据头unsignedshort8bit0x23a0x23为上行数据标识角度unsignedshort8bit0x0Db实测数据深度unsignedshort8bit0x20c实测数据桁杆机构状态unsignedshort8bit0xB1实测数据校验unsignedshort8bit0x9Cd异或校验注：桁杆机构状态长度为一个字节，其各位的含义见表7。a数据头0x23，表示是从桁杆端（下位机）发送到船载端（上位机）的数据。b角度0x0D，表示当前升降板实时角度为-22°。c深度0x20，表示当前实时深度为32m。d校验值=0x0Dxor0x20xor0xB1=0x9C。机构状态编码机构状态编码见表7。机构状态表示桁杆端当前各部分的工作状态，包括整体电压是否正常、离合器是否正常、编码器是否正常以及精确到伏特的当前调制解调器电压数值。机构状态功能电压数据机构状态位位数76543210机构调制解调器电压（精度1v）待定编码离合电压（整体）状态1011d00c0b1a注1：在机构状态位中，0为正常，1为不正常。注2：调制解调器电压为十六进制数，单位为伏。a电压状态1，表示电压不正常。b离合状态0，表示离合器正常。c编码状态0，表示编码器正常。d调制解调器电压1011，表示电压为0x1011=11伏。桁杆应答数据当桁杆端接收到船载端的指令后，应立即将该指令原样回发给船载端，以便船载端确认发出的指令已被接收，并用应答数据检验指令在传输过程中是否产生错误。应答距离数据的编码应答距离数据的编码见表8。应答距离数据名称数据类型数据长度示例说明数据头unsignedshort8bit0x22a0x22为距离查询标识距离高字节unsignedshort8bit0x00b实测值距离低字节unsignedshort8bit0x65c实测值校验unsignedshort8bit0x65d异或校验注：距离为无符号整型数，长度为2字节，单位为m。a数据头0x22，表示a距离高字节0x00，表示高字节为0。b距离低字节0x65，表中高低字节合起来为0x0065，表示两调制解调器之间的距离为0x0065=101m。C校验值=0x00xor0x65=0x65。数据交互方式交互方式特征为减少数据传输，系统采用即时应答和定时发送数据相结合的方式。即时应答数据包括指令语句和应答语句两个部分。用于船载端向桁杆端下达指令，桁杆端接收到该指令后，立刻原样回发作为对指令的应答。该应答又分为对指令性语句的应答和对距离查询的应答，具体数据格式见本标准第5.2。定时上报数据用于桁杆端定时向船载端上报桁杆当前状态（升降板角度和桁杆所在深度）。该数据为单向发送，只有桁杆发送，船载端接收，船载端不需要回复。定时发送的时间间隔由状态设置指令设置。数据交互策略船端和桁杆端数据交互流程船端和桁杆端数据交互流程见图2。船端和桁杆端数据交互流程数据发射/接收程序船端数据发射/接收程序船端下达的指令包括为桁杆控制、状态设置和距离查询指令三种。其中距离查询指令数据头为十六进制数“0x22”，桁杆控制、状态设置数据头为十六进制数“0x24”，船端桁杆控制程序执行以下步骤：船端根据规划的路径的深度和当前桁杆深度下达调整指令；规定时间内没收到应答，则回到步骤a)再次发送新的指令；规定时间内收到应答，继续监听定时上传信息；监听定时上传信息:收到定时上传信息后，启动定时器，转到步骤d）；未收到定时上传信息时，继续监听；启动定时器，比较规划深度和当前实际深度，确定是否需要调整；需要调整，等待定时结束后转步骤a