微型波浪浮标观测系统

发布时间：2017-09-18 03:29

  本文关键词：微型波浪浮标观测系统

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【摘要】：海洋是人类生存与发展的“第二空间”,对海洋资源的开发与利用是各国重要的战略。海洋观测技术是海洋技术中的主要组成部分,能够帮助人们认识海洋自然属性和环境特性,为探索海洋世界创造了良好的条件,其发展水平是海洋科技综合实力的重要标志。海洋观测设备是海洋经济发展、海洋环境保护、海洋科技技术创新、海洋权益维护、海洋灾害预警的重要支撑,其中一个重要的方向就是使用浮标获取海浪数据。本课题依托于哈尔滨工程大学关于海上舰艇的研究,通过使用微型波浪浮标观测系统,实现对小波浪的定时测量与连续测量,并且获取长期的统计资料,从而分析波浪对舰艇产生的影响。系统需要完成数据测量、数据的显示,存储等多项功能,从而达到项目要求的观测目的。本文的主要研究内容为微型波浪浮标浮标体设计与上位机软件设计。两部分均是设计的核心,每一部分的设计都对微型波浪浮标观测系统有着重要的影响。就浮标体设计而言合理的浮标材质会影响着浮标内仪器的精确度以及浮标的使用寿命；合理的外形设计影响着浮标的随波性进而对浮标的测量精度产生影响；合理的部件设计会影响着浮标的密封性等。就上位机软件设计而言,合理的通信方式会影响着数据的接收率：合理的显示方式影响着研究人员对数据的观察；合理的数据存储影响着研究人员的后续研究。微型波浪浮标体通过明确设计任务、方案设计、技术设计、试制试验、生产加工5个步骤进行外形设计。论文中着重介绍了浮标体的选型、主尺度确定、浮标体外壳的材料与密封圈的材料的选择等。在对多种方案分析后确定出最后方案,使用AutoCAD2010开发平台对浮标体进行设计,并且对浮标体的重心、浮心、排水量、初稳性、固定周期等一些重要的参数进行计算。微型波浪浮标的上位机开发使用的Visual Studio2010开发平台,界面的设计使用了BCGControlBar的office风格,控件的设计使用了GDI+图形设备接口,使界面美、简洁、操作方便。两种不同的数据采集方式均选用了有缆传输,并且使用串口通信与上位机相连,设计了两种不同的接收界面,连续采集时画出曲线图,定时采集时数字实时显示。对所采集的数据进行了存入数据库处理,数据库使用了Access 2010.操作人员根据自己的需求可以在数据查询界面查询数据库中的内容。数据库中除了特征值外还含有原始数据,这部分数据就需要数据管理界面对其进行相应转换,以便观察与处理。本系统已经进行了几个月的使用测试,浮标体无任何密封性问题,接收系统良好,能够较完整的接收浮标实时数据,并与显示。为项目课题研究提供大量有效的数据资料。
【关键词】：海洋观测 波浪浮标 微型 实时观测 连续观测
【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】：P715.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 引言11-15
• 1.1 海洋观测的意义11-12
• 1.2 国内外技术发展现状12-13
• 1.2.1 国内波浪浮标发展现状12-13
• 1.2.2 国外波浪浮标发展现状13
• 1.3 本课题研究意义和背景13-14
• 1.4 论文组织安排14-15
• 2 浮标系统总体构架15-19
• 2.1 浮标整体结构15
• 2.2 项目的技术指标15-16
• 2.2.1 浮标体技术指标15-16
• 2.2.2 测量技术指标16
• 2.3 浮标体设计平台16-17
• 2.4 上位机开发平台17-18
• 2.5 本章小结18-19
• 3 浮标体设计19-32
• 3.1 浮标体设计思想19
• 3.2 浮标系统选型19-22
• 3.2.1 参考浮标种类20-21
• 3.2.2 浮标方案确定21-22
• 3.3 浮标系统总体设计22-27
• 3.3.1 浮标整体结构设计22-24
• 3.3.2 浮标重要部分材料选取24-27
• 3.4 浮标系统稳性分析27-30
• 3.4.1 浮标系统重量重心估算27-28
• 3.4.2 浮标系统浮心估算28-29
• 3.4.3 浮标系统初稳性计算29-30
• 3.5 浮标固有周期计算30-31
• 3.5.1 横摇、纵摇固有周期30-31
• 3.5.2 垂荡固有周期31
• 3.6 本章小结31-32
• 4 数据采集与通信32-41
• 4.1 数据采集系统32-35
• 4.1.1 波倾一体化传感器33-35
• 4.1.2 方向传感器35
• 4.2 数据通信35-38
• 4.2.1 通信方式确定35-36
• 4.2.2 通信协议36-38
• 4.3 串口实现38-40
• 4.4 本章小结40-41
• 5 上位机软件41-56
• 5.1 设计方案41-43
• 5.1.1 功能分析41
• 5.1.2 设计思想41-43
• 5.2 界面设计43-46
• 5.2.1 控件设计44-45
• 5.2.2 界面布局设计45-46
• 5.3 数据显示46-49
• 5.3.1 连续数据显示47-48
• 5.3.2 定时数据显示48-49
• 5.4 数据存储49-52
• 5.4.1 数据库设计49-50
• 5.4.2 存储功能实现50-52
• 5.5 数据查询52-53
• 5.6 数据转换53-54
• 5.7 系统设置54-55
• 5.8 本章小结55-56
• 6 系统运行情况及成果56-58
• 7 总结与分析58-60
• 7.1 论文小结58
• 7.2 下一步工作58-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-65
• 个人简历65

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本文编号：873143