基于DSP的北极海冰多参数综合监测系统设计与实现

发布时间：2020-07-10 23:51

【摘要】：本课题是在2016科技部重点研发计划“极地监测装备研发”(编号:2016YFC1402700)专项项目资助下针对北极海冰自动监测技术展开的应用研究。最近30年北极海冰快速减少是地球表面变化最大的事件之一,北极海冰作为冰冻圈的重要组成部分,海冰的生长和消融深深影响着气候变化,既是对全球气候气候变化的敏感指示器,也是气候变化的重要助推器。对于北极海冰的研究,现场观测数据即是支持机理研究的重要基础,也是数值模式实验的重要基础,完整冰季的海冰物质平衡与海冰剖面的观测数据主要来自于有人值守的冰站,十分稀缺。为了给探索海冰-反照率反馈机制研究的提供基础数据,本课题设计开发了一套基于DSP的北极海冰多参数综合监测系统。北极海冰多参数综合监测系统以DSPf28335为主控芯片,集成水下声呐、水上声呐、温度链、光辐射等多种传感器,实现了北极海冰环境多项参数的远程监测。其中本文在进行监测系统设计的过程中,发现以往的监测方案中对于太阳光照度的监测方法都是固定式的监测,获得的数据无法准确表现太阳辐射的真实状态,所以本文在完成基本监测任务的同时提出了全自动太阳追踪式光辐射监测方法,该方法通过双轴旋转支架辅以天文算法可以保证光辐射传感器的感应面始终垂直于太阳直射光,保证光辐射传感器测得的数据更加接近于太阳总辐射的真实值。整个监测系统实时获取的监测数据,通过美国铱星网络无线通讯方式传回国内监控中心,并利用监控软件接收、存储数据以及实现数据的查询和显示分析,为国内对极地的调查研究提供了一定的数据和技术支持。论文主要包括七部分:绪论部分,介绍了当前极地环境监测技术被提出和重视的全球背景,发展该技术的意义和目的,世界各国极地监测技术和监测设备的历史、现状和发展趋势,以及极地环境监测系统中的关键技术和遇到的问题;监测系统的总体设计部分,监测系统的整体架构进行介绍,并详细介绍了相关重要部件的机械结构设计、分析了监测系统中用到的几种关键的技术;监测系统重要传感器的选型与设计部分,介绍了本系统需要用到的几款重要环境参数传感器的工作原理及选型分析;电路系统设计部份,介绍了北极海冰多参数综合检测系统的硬件电路设计;系统程序设计及监控中心设计部分,介绍了全自动太阳追踪式光辐射监测的数学理论依据、主程序和中断程序的流程设计及监控中心软件的设计;监测系统应用效果分析、总结与展望。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P715

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本文编号：2749632