近海有缆观测系统的设计与实现

发布时间：2020-07-14 04:07

【摘要】：为了预防海洋灾害,对近海海洋环境的实时监测是非常有实际意义的,特别是海流、海浪、海水的温度盐度等海洋动力环境。海洋观测系统提供的长期、实时的数据有助于提高海洋灾害的预报和预警能力,从而最大限度减少生命财产的损失。在众多海洋环境观测方法中,海底有缆观测能够长期稳定地监测海洋内部环境,监测的数据更具科学价值。此论文主要介绍近海有缆观测系统的具体实现,包括海底观测平台的设计、岸基监测站的设计、远程监控中心的设计,海底观测平台与岸基监测站通过1Km海底电缆连接,在完成各部分的软硬件设计后通过系统集成的方法将其集成为一套完整的近海海洋动力环境在线监测系统。海底观测平台采用基于CAN现场总线的分布式管理方式来管理各传感器,设计电源分配板为各设备提供统一的电源接口,每个传感器都有一个以集成CAN控制器的AT90CAN128为CPU的单片机系统为CAN节点,该单片机系统主要功能有RS232数据协议与CAN数据协议之间的互相转换、传感器的电源管理,同时,该平台以双冗余ARM嵌入式为控制核心,以多线程控制程序主要负责ARM嵌入式与各CAN节点的通信、传感器的数据采集、传感器数据的实时上传等,通过测试平台能够长期稳定的工作。岸基监测站将市电220V50HZ交流电经AC/DC开关电源转换为不同电压的直流电后持续不断地为岸基控制系统和海底观测平台供应能源,其中为海底观测平台采用直流380V供电;岸基控制系统以PCM-3363工控机为控制核心,通过串口挂载基于GPRS/CDMA的DTU或北斗终端实现与远程监控中心的通信,通过网桥为岸基控制系统和海底观测平台之间的通信提供最高5Mbps的速率,通过多线程控制程序实现信息的中转。远程监控中心的核心是以基于GUI图形用户界面的控制程序。本论文共分七章。第一章介绍了近海海洋观测研究的背景、近海海洋观测的国内外发展状况以及海洋观测的发展趋势,并对论文结构作了简要说明。第二章对系统作了总体介绍。第三章首先介绍海底观测平台的总体结构,主要由传感器子系统、能源供应与分配子系统、通信与电源管理子系统、数据采集与控制子系统组成,然后分别介绍其具体实现过程。第四章主要介绍了岸基监测站的能源供应系统与岸基控制系统。第五章主要介绍远程监控中心基于GUI图形用户界面的控制程序设计,并对传感器采样方案及远程管理各传感器电源模块作了简要介绍。第六章介绍了系统集成测试。第七章对论文作了总结与展望。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P715

【参考文献】

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本文编号：2754464