海洋浮游生物形态及粒径谱在线记录仪研制

发布时间：2020-10-17 18:44

　　 浮游生物作为海洋生态系统中最重要的初级、次级生产者,是海洋生态系统的营养基础,同时对全球气候和生态环境有重要影响,具有极高的科研价值。由于浮游生物种类繁多,对其进行分类和信息提取的工程量巨大,因此各国科学家均致力于浮游生物的监测技术。本文针对海洋浮游生物监测无法自容存储数据,无法扩展到拖网控制和可视化监测不够清晰的现状,设计了一套以激光型海洋粒径计数器(Laser Optical Plankton Counter,LOPC)为主要传感器,结合高清摄像头,压力、姿态传感器和拖网的海洋浮游生物粒径谱和形状在线记录仪。该系统可以灵活搭载到拖网上,并能对拖网进行扩展控制来打捞浮游生物;可以通过高清摄像头直接对浮游生物拍照或者录像;可以在线实时采集和显示浮游生物粒径数据,并绘制出浮游生物的轮廓;此外还能自容存储浮游生物粒径数据,以供后期分析研究。该记录仪由水下控制仓系统和采集仓系统组成。两者配合LOPC,既可以单独使用,也可以集成使用。控制仓用于接收甲板控制指令,实现对LOPC和水下拖网的远程工作状态控制,控制仓位以STM32C8T6处理器作为控制中心,以多维姿态传感器获取水下本体的姿态信息,并借助姿态检测算法来提高测量精度。此外采用串口转网络方式实现远距离传输,并结合高清摄像头进行可视化监控。采集仓用于采集LOPC的粒径数据,实现对LOPC粒径数据的记录。采集仓位以MSP430F5438处理器作为控制中心,利用时钟模块和TF卡按日期存储粒径数据,以SPI转WiFi方式实现数据传输。最后,本文通过系统功能模块测试来确保达到预期要求,在此基础上对其进行综合调试。
【学位单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TH766.6;TN92;TP311.52
【部分图文】：

图 1.1 UVP 实物图 图 1. 2 VPR II 实物图99 年，美国的 Samson，S 等人研发了一款集成由激光和 CCD[27]构成的水下浮游样成像系统(Shadowed Image Particle Profiling and Evaluation Recorder，SIPPER)[28 所示。它的工作范围在 200μm 到几厘米的图像。随后，萨姆森等人于 2001 年又改R 系统，该系统基于 FPGA 平台，同时利用光强阈值算法来改善图像显示问题，同图像算法来降低图像的内存，1 个小时之内仅会生成 1GB 左右的图像，使系统的幅度提高。01 年，美国路易斯安娜州立大学的 Dr. Mark Benfield[29] [30]等人于研制了浮游动物统(Zooplankton Visualization System，ZOOVIS)[31]，如图 1.4 所示。它能够分辨浮游生物，视角能够达到 12cm。系统的光路照明系统为条形光源，大小为 12cm×，对 12cm 探测范围的生物进行照明提取图像。

图 1.1 UVP 实物图 图 1. 2 VPR II 实物图99 年，美国的 Samson，S 等人研发了一款集成由激光和 CCD[27]构成的水下浮游样成像系统(Shadowed Image Particle Profiling and Evaluation Recorder，SIPPER)[28 所示。它的工作范围在 200μm 到几厘米的图像。随后，萨姆森等人于 2001 年又改R 系统，该系统基于 FPGA 平台，同时利用光强阈值算法来改善图像显示问题，同图像算法来降低图像的内存，1 个小时之内仅会生成 1GB 左右的图像，使系统的幅度提高。01 年，美国路易斯安娜州立大学的 Dr. Mark Benfield[29] [30]等人于研制了浮游动物统(Zooplankton Visualization System，ZOOVIS)[31]，如图 1.4 所示。它能够分辨浮游生物，视角能够达到 12cm。系统的光路照明系统为条形光源，大小为 12cm×，对 12cm 探测范围的生物进行照明提取图像。

图 1.1 UVP 实物图 图 1. 2 VPR II 实物图1999 年，美国的 Samson，S 等人研发了一款集成由激光和 CCD[27]构成的水下浮游动采样成像系统(Shadowed Image Particle Profiling and Evaluation Recorder，SIPPER)[28]，.3 所示。它的工作范围在 200μm 到几厘米的图像。随后，萨姆森等人于 2001 年又改进ER 系统，该系统基于 FPGA 平台，同时利用光强阈值算法来改善图像显示问题，同时缩图像算法来降低图像的内存，1 个小时之内仅会生成 1GB 左右的图像，使系统的运大幅度提高。2001 年，美国路易斯安娜州立大学的 Dr. Mark Benfield[29] [30]等人于研制了浮游动物图系统(Zooplankton Visualization System，ZOOVIS)[31]，如图 1.4 所示。它能够分辨 5的浮游生物，视角能够达到 12cm。系统的光路照明系统为条形光源，大小为 12cm×束，对 12cm 探测范围的生物进行照明提取图像。
【参考文献】

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5 符秀辉;赵茂鑫;周文俊;;基于互补滤波算法的移动机器人姿态检测[J];测控技术;2015年06期

6 刘春阳;徐军领;程洪涛;王东方;薛玉君;;MPU9250传感器的姿态检测与数据融合[J];河南科技大学学报(自然科学版);2015年04期

7 潘俊;于非;李超伦;司广成;李征;刁新源;程方平;金鑫;任强;;基于LOPC的夏季南黄海35°N断面浮游动物水平和垂直分布初探[J];海洋与湖沼;2014年05期

8 杨凌霄;李晓阳;;基于卡尔曼滤波的两轮自平衡车姿态检测方法[J];计算机仿真;2014年06期

9 孙晓霞;孙松;;海洋浮游生物图像观测技术及其应用[J];地球科学进展;2014年06期

10 刘镇盛;杜明敏;章菁;;国际海洋浮游动物研究进展[J];海洋学报(中文版);2013年04期

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4 李征;浮游生物光学计数器—OPC和图像分析技术在浮游动物样品分析中的应用[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2010年

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7 任强;黄海冷水团海域走航式剖面测量系统（MVP）的应用研究[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2014年

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9 魏雅娟;暗视场浮游动物图像自动识别方法研究[D];中国海洋大学;2013年

10 王圣旭;基于数字全息成像的海洋浮游生物特征测量与提取[D];中国海洋大学;2013年

本文编号：2845179