近海水下探测取样装备测控平台设计与实现

发布时间：2020-07-07 22:50

【摘要】：如今,世界各国都在关注海洋资源及海洋科学,并相继在海洋地区展开广泛的科学研究,而在深海研究方面,如何开发出一套近海水下探测取样装备测控平台成为最大的突破口,能够模拟深海测试环境,并能够在短时间内完成取样装备的性能测试,为深海技术的研发提供可靠的试验平台。本文结合课题的来源背景,认真分析国内外研究现状,设计并实现了一套近海水下探测取样装备测控平台。该测控平台由万米光电缆模拟系统、高压供电系统、地面监控系统、浅水试验场水下系统等四部分组成。光电缆模拟系统完成取样装备的抗光衰能力测试,高压供电系统为整个系统供电,地面监控系统实现对地面设备的远程监控,浅水试验场水下系统完成了电压、电流和视频实时监测。本文的主要内容由系统相关原理介绍、系统总体组成及测控方案设计、系统硬件设计、系统软件设计和系统整体调试五部分组成。首先根据课题的应用目标确定了系统的总体方案,并将其分为多个子方案进行设计;其次详细地介绍了水下电源测控系统的硬件设计,硬件部分以STM32微处理器为核心,设计了两块基于CAN通信的主从电路板,完成电压输出控制及电压、电流信号采集;然后介绍了系统软件设计,该部分分为嵌入式软件设计和上位机软件设计,基于嵌入式软件设计实现了水下电源测控系统相关参数的采集和远程通信;并通过上位机软件完成对参数及视频的显示,实现人机交互功能;最后详细介绍了整个系统的现场调试。本文研制的近海水下探测取样装备的测控平台,已经在国家海洋局第二海洋研究所基地舟山长峙岛完成了整体联调,调试结果表明该测控平台可以稳定可靠地工作,整套测控平台后期将进行近海测试。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P715
【图文】：

测控平台,水下探测,试验场,浅水

第 3 章系统总体组成和测控方案设计由绪论章节可知本课题源于国家海洋局第二海洋研究所横向课题“水下探测取样装备测控平台与浅水试验场”项目中的一部分，本文将依据课题任务书的要求设计水下探测取样装备测控平台与浅水试验场的整个系统测控方案。浅水试验场水下测控系统的设计与水下通信系统的设计和选择有着密不可分的联系，而系统测控平台的设计的好坏将直接影响着项目的成功与否。3.1 系统总体组成水下探测取样装备测控平台与浅水试验场的系统主要包括万米光电缆模拟系统、高压供电系统、地面监控系统、探测取样测控平台系统、浅水试验场的水下电源系统以及水下监控系统共 7 个子系统，光电缆模拟系统实现测量取样装备抗光衰的能力，高压供电系统实现为整个系统供电，地面监控系统实现监控地面情况，探测取样测控平台系统实现取样装备的功能性测试，浅水试验场的水下电源系统以及水下监控系统辅助建立浅水试验场，完成深海探测取样装备的浅水环境的测试。水下探测取样装备测控平台与浅水试验场系统方案如图 3.1所示。

水下探测,测控平台

球型摄像头的安装；临时试验设备的安全监控，包括水下灯与摄像头的安装与数据传输；编写上位机监控软件，实现各种集成信息的远程显示与控制；实验室到浅水试验接驳子系统连接预置缆：1 条 4 光 6 电铠装光电复合缆、1 条直径不小于 20mm的 8 芯包塑通讯电缆、1 条直径不小于 20mm 的三芯高压电缆、2 条 8芯标准网线、2 条双芯单模光纤、备用的平衡型和不平衡芯同轴缆（CTD 缆）各 1条；3.3 系统测控方案设计3.3.1 水下探测取样装备测控平台方案设计水下探测取样装备测控平台主要功能为完成深海装备研制模拟作业测试，其整体组成结构如图 3.3 所示。其中，试验装备借助行吊和承重头置入水池中模拟水下工作情况，同时，监控视频/测控信号通过光电复合缆或者同轴缆传输至地面实验室，从而完成对船上操作间工作情况的模拟。水下探测取样装备测控平台（地面实验室）主要包括直流供电柜、交流供电柜、同轴缆模拟系统、光缆模拟系统、多功能操作台、以及盐雾、高低温、振动等测试仪器等。

动力电,按钮,启动按钮,面板

图 3.4 直流动力电流动力电：在交流动力电的面板上设置有五个按钮，分别是启动按钮、电源按钮、停止按钮以及故障指示灯等，能够通过灯光判断交流动力电是否正常的工作内部主要配有电源控制单元、RS485 通信接口、LED 显示仪表以及面板带有编高压绝缘监测仪等功能。其中电源的控制单元是对输入的电压、电流参数进行同时能够在仪表上显示这些参数；LED显示仪表能够查看和测量电网系统的信息主要是用户可以通过这些按键进行对仪表参数的设置，能够很灵活达到用户的线高压绝缘监测仪则可以实现绝缘在线的实时监测和显示。满足项目的需求。如图 3.5 所示。

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