[0001] 本发明属于海洋监测技术领域，具体涉及一种应用于海洋测量仪器的数据存储及管理方法。

[0002] 海洋科研、监测中常使用测量仪器来获取海水要素数据。这类测量仪器或通过绞车下放，获取海水指定深度或剖面要素数据，或搭载于移动、固定平台上，进行长期环境监测。由于海水阻隔，不便采用实时数据传输，这类测量仪器获取的测量数据大多需要先存储在仪器内部的存储器中，待回收仪器后再读取。

[0003] 在长期监测运行中，海洋测量仪器通常按照预先设定的启动时间和采样频率运行，将测量数据存放在Flash芯片中，每条测量数据长度和格式相同。采用成熟的文件系统虽然也可以完成数据的管理，但需要移植文件系统，不方便对单条数据进行管理，并不太适用于以资源相对较少的嵌入式处理器作为主控器件，且对功耗要求较高的测量仪器。

[0004] 为了解决上述问题，有必要采用一种新的数据存储及管理方法，既能结合海洋测量仪器的硬件特点，节省主控系统资源消耗，有效利用Flash存储空间，又能方便高效的实现对测量数据的存储和管理需求。

[0020] 下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：如图1所示，本实施例的测量仪器的数据存储及管理方法，基于数据存储管理电路和海洋测量仪器的三种工作模式进行测量数据的存储及管理。

[0021] 数据存储管理电路主要包括主电源1、模拟开关2、后备电池3、实时时钟芯片4、微处理器5、Flash存储器6、传感器及数据采集模块7。实时时钟芯片4连接后备电池3的正极，后备电池3的负极接地。实时时钟芯片4、Flash存储器6、传感器及数据采集模块7均通过模拟开关2与主电源1的正极相连，主电源1的负极接地。微处理器5与实时时钟芯片4、Flash存储器6、传感器及数据采集模块7相连。微处理器5还与主电源1的正极相连。

[0022] 其中，实时时钟芯片4、Flash存储器6、传感器及数据采集模块7的供电回路通过模拟开关2控制通断，模拟开关2由微处理器5控制。实时时钟芯片4除由主电源1供电外，还通过后备电池3供电。

[0023] 如图2所示，Flash存储器6的存储容量为16M字节，地址范围为00h FFFFFFh，将~Flash存储器6划分为配置参数存储区8、数据索引区9、测量数据存储区10三个区域进行管理，地址范围分别为00h FFh、100h 2FFh、300h FFFFFFh，因Flash存储器有非易失性、擦写~ ~ ~
次数有限的特点，故用其存储传感器配置参数和测量数据。

[0024] 实时时钟芯片4除实现精确计时功能外，还提供256字节的电池备份SRAM存储器。如图3所示，SRAM存储器的地址范围为00h FFh，将SRAM存储器划分为配置数据存储区11、用~
户数据存储区12，地址范围分别为00h 13h、14h FFh。配置数据存储区11用于存放芯片自身~ ~
的配置数据，用户数据存储区12的地址范围14h FFh可以细划分为14h 16h、17h 19h、20h、~ ~ ~
21h 26h、27h FFh。其中，14h 16h的区域存放数据索引区指针；17h 19h的区域存放测量数~ ~ ~ ~
据存储区指针；20h的区域存放采样间隔；21h 26h的区域存放开始工作时间，开始工作时间~
包括年、月、日、时、分、秒；27h FFh的区域留作备用。由于该方案只存放开始工作时间，没有~
停止工作时间，因此通过切换工作方式或断电来结束这一次测量周期。

[0025] 因SRAM存储器有读写速度快、擦写次数无限的特点，故主要用其存储实时更新的存储区指针数据。在主电源1断开后，自动通过后备电池3供电，保证实时时钟低功耗运行和SRAM存储器内数据的保持。

[0026] 在具体实施中，为了降低海洋测量仪器功耗，精确控制仪器工作时间，有效管理海洋测量数据。海洋测量仪器具有三种工作模式，分别为休眠模式、设置模式及测量模式，工作模式通过外部指令切换。

[0027] 在休眠模式下，微处理器5控制模拟开关2关断，断开实时时钟芯片4、Flash存储器6、传感器及数据采集模块7的供电回路，同时微处理器5自身也工作在低功耗状态，减小海洋测量仪器电能消耗。

[0028] 在设置模式下，可进行海洋测量仪器的工作参数设置，比如校准实时时钟时间、擦除Flash存储器6数据、设置开始工作时间、设置采样间隔、修改传感器标定参数、下载测量数据等。

[0029] 测量模式包含待机和测量两种工作状态；其中，待机工作状态时，微处理器5定时判断测量仪器是否满足测量工作条件，当满足测量工作条件时，进入测量工作状态，开始一个测量周期；测量工作状态时，测量仪器按照SRAM存储器中存储的采样间隔采集海洋环境参数数据，并将测量数据存储在Flash存储器6中。

[0030] 所述测量模式中，从测量工作状态开始至测量工作状态结束为一个测量周期；测量模式的工作过程为：通过外部指令，设定为测量模式后，海洋测量仪器工作于待机工作状态。微处理器5开始定时读取实时时钟芯片4内的时间信息，并与存储在SRAM存储器中的开始工作时间进行比较，待当前时间大于开始工作时间后，切换至测量工作状态，微处理器5控制模拟开关2闭合，接通实时时钟芯片4、Flash存储器6、传感器及数据采集模块7的供电回路，并将此次测量周期的数据索引存储在Flash存储器6中的数据索引区9。

[0031] 存储数据时，从SRAM存储器中存储的数据索引区指针指向地址开始，依次将当前时间的年、月、日、时、分、秒及采样间隔、测量数据存储区指针存入Flash存储器6中的数据索引区9，作为此次测量周期的数据索引。其中年、月、日、时、分、秒各占1字节存储空间，作为此次测量周期的开始时间；采样间隔占用1字节存储空间；测量数据存储区指针从SRAM存储器中读取，占用3字节存储空间。

[0032] 存储完成后，数据索引区指针值增加了10，在SRAM存储器中更新。如果在此之前数据索引区9为空，则此时的数据索引区指针由100h更新为10Ah。

[0033] 海洋测量仪器按照SRAM存储器中存储的采样间隔采集海洋环境参数数据，在完成第一次测量后，从SRAM存储器中存放的测量数据存储区指针指向地址开始，依次将测量数据存入Flash存储器6中的测量数据存储区10。以测量仪器采集海洋温度、电导率、深度、盐度要素数据为例，测量数据均为单精度浮点型，各占用4字节存储空间，则存放这四种测量数据共需占用16字节存储空间。存储完成后，，将测量数据存储区指针值根据存入字节的数量等数值增加，更新SRAM存储器中存放的测量数据存储区指针。例如此时存入的测量数据为16字节，如果在此之前测量数据存储区10为空，则测量数据存储区指针由300h更新为310h。此后，每完成一次采集，均按此流程完成数据写入和测量数据存储区指针更新。

[0034] 在测量间隔期间，微处理器5也控制模拟开关2关断，减小海洋测量仪器电能消耗。

[0035] 在断电、重启或切换至其它工作模式后，海洋测量仪器将结束测量状态，此前进行的测量工作作为一个测量周期。

[0036] 在重新将海洋测量仪器设定为测量模式并满足开始新的测量周期条件后，按上述流程将相关数据写入数据索引区9及测量数据存储区10，并更新SRAM存储器中对应的指针，每组数据索引对应一个测量周期，而测量数据在测量数据存储区10连续存放，充分利用存储器空间。

[0037] 下载数据需要在设置模式下完成。以连续两组数据索引所存测量数据存储区指针为间隔，最后一组以所存测量数据存储区指针和SRAM存储器中所存测量数据存储区指针为间隔，将测量数据存储区10所存测量数据分隔还原为不同的测量周期。通过指令交互，可以读取某个测量周期的数据或全部数据。此外，以每组数据索引所存的测量周期开始时间和采样间隔，通过累加计算，可以为每条测量数据加入时间标信息，便于后续的分析处理。

[0038] 本实施例中Flash存储区6的划分以页为基本单位，每页包含256字节，便于进行页擦除和扇区擦除。

[0039] 进一步的，可以在SRAM存储器地址范围27h FFh的区域设置多组开始工作时间、停~止工作时间，各组有自己的采样工作时间；通过设置多组开始、停止工作时间、采样间隔，或工作时长、停止时长，使得海洋测量仪器在无外部指令控制下，自动完成多个测量周期的数据采集和存储工作。在下载数据时，仍然可以将测量数据存储区所存测量数据分隔还原为不同的测量周期。并以数据索引区所存起始时间和采样间隔确定每条测量数据的准确获取时间。

[0040] 为了证明本发明的可行性与优越性，给出如下实施例。

[0041] 例如，SRAM存储器中用户数据存储区12所存数据为：14h 16h的区域中存放276，~17h 19h的区域中存放1728，20h的区域中存放2，21h 26h的区域中存放20,01,01,00,00,~ ~
00，分别表示数据索引区指针为276即114h，测量数据存储区指针为1728即6C0h，采样间隔为2秒，设定的开始工作时间为2020年1月1日0时0分0秒。

[0042] 数据索引区9所存数据索引依次为：240109100314,02,768；240110140421,02,1072。共分为2组，占用20字节存储空间，表示共完成了2个测量周期。开始时间分别为2024‑
01‑09 10:03:14和2024‑01‑10 14:04:21，采样间隔均为2秒。第一个测量周期在测量数据存储区10存储测量数据的起始地址为768即300h，第二个测量周期在测量数据存储区10存储测量数据的起始地址为1072即430h。所以，第一个测量周期的数据存储地址区间为300h~
42Fh，第二个测量周期的数据存储地址区间为430h 6BFh。
~

[0043] 测量数据存储区10所存数据格式为022.786,051.099,0389.70,035.128，分别表示温度数据、电导率数据、深度数据、盐度数据。依次为：022.786,051.099,0389.70,035.128；022.786,051.092, 497.34,035.088；022.741,051.090,0523.22,035.113；
022.786,051.101,0532.64,035.083；022.625,051.097,0529.78,035.210；…；022.589,
051.105,0533.89,035.243；021.619,051.114, 0531.02,036.046；021.559,051.092, 
0527.12,036.079。共占用960字节存储空间，存储测量数据60条。其中，第一个测量周期的数据为19条，数据获取时间为2024‑01‑09 10:03:14   2024‑01‑09 10:03:52。第一个测量~
周期的数据为41条，数据获取时间为2024‑01‑10 14:04:21   2024‑01‑10 14:05:43。
~

[0044] 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。