雷达水位观测数据采集系统设计

发布时间：2020-08-13 04:09

【摘要】：本文主要介绍了基于雷达液位传感器的海洋水位观测系统的构建。文章首先介绍了海洋潮汐现象,并结合实际情况介绍了潮位观测对于经济建设及自然灾害预防的重要的意义。文中介绍了目前常见的潮位观测技术的测量原理,以及各种观测技术自身的优缺点。重点介绍了雷达液位测量的原理与雷达液位测量技术应用于海洋潮位观测的可行性。本文基于ST公司的STM32F103处理器,设计了一型雷达水位数据采集装置。主要实现对雷达液位传感器获得的水位数据的采集,处理与存储。考虑了多种适用于海洋观测领域的雷达水位传感器的不同接口方式所造成的兼容性问题。考虑了对水位观测数据误差的修正与噪声的处理。考虑了系统的可靠性问题,并采取相应的措施进行处理。在硬件电路设计部分,完成了以STM32F103处理器为核心的雷达水位数据采集装置的电路设计,完成了多种雷达液位传感器接口电路的设计工作,主要实现了SDI-12,RS-232/RS-485,模拟量4-20mA的硬件电气接口。重点介绍了SDI-12总线协议的框架结构与在本系统中的实现方法。在软件设计部分,本文研究了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅲ的性能特点与运行机制。完成了μC/OS-Ⅲ在处理器STM32F103上的移植。结合μC/OS-Ⅲ的系统优点与观测系统性能要求,对系统的软件运行方式进行设计。完成了多种传感器接口程序与其他功能模块程序的设计。基于多年水位观测的实际经验与雷达液位传感器自身特点,研究海洋潮位观测数据的噪声消除方法,提出针对不同噪声种类的解决办法。对水位观测系统采取了计量检定与现场测试相结合的方法,验证系统的有效性与可靠性,并检验相应的潮位数据噪声滤除方法的实际效果。
【学位授予单位】：国家海洋技术中心
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P716.1
【图文】：

背景汐现象代中国，沿海劳动人民一般将在白天发生的海水涨落过程称之为潮,海水涨落过程称之为汐。白天与夜晚的海水涨落过程被合起来称作充的《论衡》一书中更是指出了潮汐和月亮间“随月盛衰”的依赖则有记载古罗马帝国在征服英伦三岛时期首次注意到海洋的潮汐现对于潮汐的研究开始于 17 世纪，牛顿基于万有引力定律，解释了在著作《自然科学的数学原理》中，牛顿提出了理想条件下的地球平衡潮理论模型，也可以称之为潮汐静理论[3]。牛顿认为潮汐现象下形成的天体引潮力所引发的自然现象。地球因自转与受引潮力作发生相对运动，造成了潮汐的周期性涨落。牛顿的这一理论解释了一天之内各发生两次高低潮的原因，也解释了一些地方潮汐日不等

要综合考虑各因素的影响。杭州湾为例，杭州湾地理情况特殊，入海口处呈喇叭形。由海到内，水小，造成了潮汐发生时，潮波能量的汇聚，产生特大潮差[7]。类似的由产生大潮差的海湾还有北美芬迪湾，韩国仁川港等。其中北美芬迪湾保潮差（19.6m）的记录[8]。 水位观测的意义洋水位观测，一般也可以称之为验潮。水位观测的主要目的是通过技术洋潮汐变化及在自然灾害下水位异常变化的一手现场资料。海洋水位观，掌握海洋规律的一项最基本的工作。洋水位观测对沿海地区正常的经济生产建设工作有重要的意义。为沿岸，船舶正常通航与靠泊等活动的安全进行提供了保障。洋水位观测对地区科学研究，人类生存发展，环境保护都有着重要的意候变暖为例，下图为我国近几十年，海平面变化趋势图，海平面上升速快，体现了加强控制温室效应的重要性,也为沿海低地经济建设拉响了警

第一章 绪论与分析对于降低灾害造成的国民经济损失、人员伤亡有着重要的作用。暴潮是严重危害沿海地区正常经济生产活动的灾害之一。当台风侵袭到岸海水在台风所带来的强风及剧烈气压变化的影响下产生集聚效应，快速异常上升，这就是风暴潮现象。风暴潮会显著提升沿岸潮位，造成溃进而对沿海地区造成严重威胁[9-10]。在我国的历史上，风暴潮造成了1922 年发生的汕头大台风所产生的风暴潮造成了约 7 万人的重大人员伤 至 2015 期间，风暴潮灾害发生 200 余次,平均每年发生 20 余次。造成过 1500 亿元[12]。

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 王文宝;;OTT RLS雷达水位计在大理水文自动测报系统中的应用[J];珠江现代建设;2015年04期

2 高抒;;我国沿海最大潮差新发现及其意义[J];科技导报;2015年03期

3 崔欣梅;方国洪;滕飞;吴

本文编号：2791501