T∕COFA 0010-2022 南极磷虾桁杆拖网控制通讯接口及编码规范.pdf

ICS35.240.99CCS B 50COFA中 国 远 洋 渔 业 协 会 团 体 标 准T/COFA 00102022南极磷虾桁杆拖网控制通讯接口及编码规范Specification for control interface and coding of antarctic krill beam trawl2023-05-18 发布2023-08-18 实施中国远洋渔业协会发 布学兔兔 标准下载T/COFA 00102022I目次前言.II1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14电气接口规范.2南极磷虾桁杆拖网控制通讯结构框架.2供电部分电气参数要求.2通讯电气参数要求.2接头电气性能要求.25数据编码要求.3数据类型.3编码规范.36数据交互方式.6交互方式特征.6即时应答数据.6定时上报数据.6数据交互策略.6学兔兔 标准下载T/COFA 00102022II前言本文件按照GB/T 1.12020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。学兔兔 标准下载T/COFA 001020221南极磷虾桁杆拖网控制通讯接口及编码规范1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。2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-1998 Electrical Characteristics of Generator and Receivers for Use inBalanced Digital Multipoint Systems3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。桁杆拖网 beam trawl使用桁杆或桁架使网口扩张的单船拖网。水声调制解调器 acoustic modem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 physical interface不同设备与部件之间的硬件接口。下行数据 downlink data船载端向桁杆端传输的数据。上行数据 uplink data桁杆端向船载端传输的数据。船网间数据传输 data transmission between trawler and beam trawl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 beam control instruction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 status setting instruction船载端下达给桁杆端的用于相关参数设置的指令。学兔兔 标准下载T/COFA 001020222距离查询指令 distance inquiry instruction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 beam regularly upload data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 beam response data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 answer distance data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。4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。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4.2.1输出电压范围：DC 12V1V。4.2.2输出电压纹波应2A。通讯电气参数要求4.3.1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。4.3.2输出7V 的共模电压。4.3.3输入电阻 RIN12k。4.3.4输入端的电容50pF。4.3.5输出负载能力：当节点数为 32 个、配置了 120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）。4.3.6逻辑“1”以两线间的电压差为+（26）V。4.3.7逻辑“0”以两线间的电压差为-（26）V。4.3.8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”。接头电气性能要求学兔兔 标准下载T/COFA 0010202234.4.1通讯连接接口采用 4 芯防水插头组成。4.4.2电压：300V DC/AC rms。4.4.3电流：5A。4.4.4绝缘电阻200 M。4.4.5接触电阻0.01。4.4.6水中工作温度为-445。4.4.7空气中工作温度为-4060。4.4.8存储温度为-4060。4.4.9测试压强：6MPa。4.4.10工作压强：4MPa。5数据编码要求数据类型5.1.1基础数据类型基础数据类型见表1。表 1基础数据类型类型名称长度基础类型说明unsigned short（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5.1.2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。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unsigned short8bit是指示数据开始及标识信息类型校验值unsigned short8bit是位于数据的尾部，用于验证数据正确性深度unsigned short8bit是桁杆深度角度unsigned short8bit是升降板角度距离unsigned short16bit否水声调制解调器之间的距离电压unsigned short4bit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5.2.1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。5.2.2下行数据学兔兔 标准下载T/COFA 0010202245.2.2.1桁杆控制指令编码桁杆控制指令编码见表3。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unsigned short8bit0 x24a0 x24 为下行数据标识角度unsigned short8bit0 x0Db设定角度深度unsigned short8bit0 x20c预定深度校验unsigned short8bit0 x2Dd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 0 x000 x46，其中，0 x 表示十六进制数，角度编码减 0 x23（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 0 x24，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0 x0D，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 0 x20，表示目标深度为 32m。d校验值=0 x0D xor 0 x20=0 x2D。5.2.2.2状态设置指令编码状态设置指令编码见表4。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unsigned short8bit0 x24a0 x24 为下行数据标识标志字unsigned short8bit0 xFFb0 xFF 表示为桁杆状态设置指令时间间隔unsigned short8bit0 x08c桁杆端定时上传状态数据的时间间隔校验unsigned short8bit0 xF7d异或校验a数据头 0 x24，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 0 xFF，这个字节数值不在角度编码范围 0 x000 x46 内，是标志字，0 xFF 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 0 x08，表示调整上传时间间隔为 8s。d校验值=0 xFF xor 0 x08=0 xF7。5.2.2.3距离查询指令编码距离查询指令编码见表5。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unsigned short8bit0 x22a0 x22 为距离查询标识查询编码高位unsigned short8bit0 x01固定值 0 x01查询编码低位unsigned short8bit0 x02固定值 0 x02校验unsigned short8bit0 x03b异或校验a数据头 0 x22，表示该指令为距离查询指令。b校验值=0 x01 xor 0 x02=0 x03。5.2.3上行数据5.2.3.1定时上传数据编码学兔兔 标准下载T/COFA 001020225定时上传数据编码见表6。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unsigned short8bit0 x23a0 x23 为上行数据标识角度unsigned short8bit0 x0Db实测数据深度unsigned short8bit0 x20c实测数据桁杆机构状态unsigned short8bit0 xB1实测数据校验unsigned short8bit0 x9Cd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 0 x23，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 0 x0D，表示当前升降板实时角度为-22。c深度 0 x20，表示当前实时深度为 32m。d校验值=0 x0D xor 0 x20 xor 0 xB1=0 x9C。5.2.3.2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。表 7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1 0 1 1d00c0b1a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 0 x1011=11 伏。5.2.3.3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。5.2.3.4应答距离数据的编码应答距离数据的编码见表8。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unsigned short8bit0 x22a0 x22 为距离查询标识距离高字节unsigned short8bit0 x00b实测值距离低字节unsigned short8bit0 x65c实测值校验unsigned short8bit0 x65d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 0 x22，表示a距离高字节 0 x00，表示高字节为 0。b距离低字节 0 x65，表中高低字节合起来为 0 x0065，表示两调制解调器之间的距离为 0 x0065=101m。C校验值=0 x00 xor 0 x65=0 x65。学兔兔 标准下载T/COFA 0010202266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6.4.1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。图 2船端和桁杆端数据交互流程学兔兔 标准下载T/COFA 0010202276.4.2数据发射/接收程序6.4.2.1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“0 x22”，桁杆控制、状态设置数据头为十六进制数“0 x24”，船端桁杆控制程序执行以下步骤：a)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；b)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；c)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；d)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；e)需要调整，等待定时结束后转步骤 a)；不需要调整，转到步骤 c)。6.4.2.2桁杆端数据发射/接收程序在未接收到指令前，按设定时间间隔定时发送上报数据，上传数据头为十六进制数“0 x23”，内容为桁杆当前状态（升降板角度和桁杆所在深度及桁杆机构状态）。桁杆端程序执行以下步骤：a)启动定时器；b)监听船端下达调整指令；c)收到下达指令，立即原样回发接收到的数据，作为指令的应答数据；d)执行指令的中的升降板角度，调整到指令度数；e)等待定时结束；f)定时上报当前状态（深度、升降板角度、电压等）；g)比较预定深度与当前实际深度，判断是否到达设定深度；h)到达设定深度，减小升降板角度，转步骤 b）；没到达设定深度，直接转步骤 b）。学兔兔 标准下载