【摘要】：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,人們生活水平的提高,對能源的需求量也在逐步的增加。天然氣水合物作為一種新型的潔凈、高效以及低污染能源,其存儲量大,分布范圍廣、埋藏位置淺,是天然氣、煤以及石油后非常理想的替代能源。2007年我國海洋工作者在南海海域成功鉆取了天然氣水合物樣品,如果成功開發(fā)利用,將對我國能源供給、社會和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展都有非常重要的意義。本文集成和研發(fā)的海底天然氣水合物環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),最主要的目的是能夠?qū)崟r(shí)收集海洋中的環(huán)境信息。在本系統(tǒng)中,傳感器節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)收集、處理以及傳輸CTD、二氧化碳、PH值以及甲烷等傳感器的數(shù)據(jù),傳感器節(jié)點(diǎn)包含中央控制單元,供電單元以及水聲調(diào)制解調(diào)器單元。傳感器節(jié)點(diǎn)采用水聲調(diào)制解調(diào)器組織成網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)包通過多跳的方式由節(jié)點(diǎn)經(jīng)中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)剿婊?水面基站再通過衛(wèi)星將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到陸地控制中心。論文首先對水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識作了簡要的介紹,確定在該系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)采用完全分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其次,給出了系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分別對中央控制單元、電源控制單元以及數(shù)據(jù)通信單元這三個(gè)部分做了較全面的硬件設(shè)計(jì),闡述了各硬件結(jié)構(gòu)的功能及電路實(shí)現(xiàn)方法。最后介紹了海底天然氣水合物環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的軟件實(shí)現(xiàn)流程,包含傳感器節(jié)點(diǎn)的建立、管理、選擇、更新以及維護(hù)。結(jié)合海底天然氣水合物環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),分別從硬件設(shè)計(jì)方案和系統(tǒng)軟件工作流程,論證了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程。在文章最后確定了海洋測試的具體方案以及給出了部分測試結(jié)果。
[Abstract]:With the rapid development of our national economy and the improvement of people's living standard, the demand for energy is also increasing step by step. As a new clean, efficient and low pollution energy, natural gas hydrate has large storage capacity, wide distribution and shallow burial location. Coal and petroleum are ideal alternative energy sources. In 2007, Chinese marine workers successfully drilled samples of natural gas hydrates in the South China Sea. If they are successfully exploited and utilized, they will supply our country with energy. Social and economic sustainable development is of great significance. A marine gas hydrate monitoring system is integrated and developed in this paper. The main purpose of this system is to collect environmental information in the ocean in real time. In this system, the sensor node is mainly responsible for collecting, processing and transmitting the data of CTD, CO2 PH and methane. The sensor node includes central control unit, power supply unit and underwater acoustic modem unit. The sensor nodes are organized into a network by a underwater acoustic modem. The data packets are transmitted to the water surface base station by the node through the transit node in a multi-hop mode. The water base station transmits the data packets to the land control center through the satellite. Firstly, this paper briefly introduces the related knowledge of underwater acoustic sensor networks, and determines that the network adopts a fully distributed topology in the system. Secondly, the hardware structure design of the system node is given. The central control unit, the power supply control unit and the data communication unit are designed respectively, and the function of each hardware structure and the realization method of the circuit are expounded. Finally, the software implementation flow of the environmental monitoring system network of submarine gas hydrate is introduced, including the establishment, management, selection, update and maintenance of sensor nodes. Based on the environmental monitoring system of submarine gas hydrate, the realization process of the system is demonstrated from the hardware design scheme and the system software workflow. At the end of this paper, the specific scheme of ocean test and some test results are given.
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P742;TP274

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 許紅,劉守全,王建橋,蔡乾忠;國際天然氣水合物調(diào)查研究現(xiàn)狀及其主要技術(shù)構(gòu)成[J];海洋地質(zhì)動態(tài);2000年11期

2 ;我國海域發(fā)現(xiàn)天然氣水合物[J];新材料產(chǎn)業(yè);2000年06期

3 方銀霞;;可燃燒的冰 天然氣水合物[J];船舶物資與市場;2000年06期

4 姚伯初;南海的天然氣水合物礦藏[J];熱帶海洋學(xué)報(bào);2001年02期

5 戚學(xué)貴,陳則韶;天然氣水合物研究進(jìn)展[J];自然雜志;2001年02期

6 石磊;21世紀(jì)的新能源——天然氣水合物[J];河南地質(zhì);2001年01期

7 高愛國;天然氣水合物研究及我國的對策[J];海洋地質(zhì)動態(tài);2001年03期

8 金慶煥;天然氣水合物幾個(gè)值得考慮的問題[J];海洋地質(zhì)動態(tài);2001年07期

9 吳克勤;;海底藏著巨量“天然氣”——天然氣水合物將成為21世紀(jì)新(?)源[J];海洋世界;2001年08期

10 陳榮發(fā);;可燃燒的冰[J];化工之友;2001年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 欒錫武;;天然氣水合物的上界面[A];中國地球物理·2009[C];2009年

2 雷興林;何麗娟;;神狐海域天然氣水合物形成聚集過程的數(shù)值模擬研究[A];中國地球物理2010——中國地球物理學(xué)會第二十六屆年會、中國地震學(xué)會第十三次學(xué)術(shù)大會論文集[C];2010年

3 盧振權(quán);;天然氣水合物開發(fā)利用前景淺析[A];第四屆全國青年地質(zhì)工作者學(xué)術(shù)討論會論文集[C];1999年

4 吳應(yīng)湘;;天然氣水合物的性質(zhì)、勘探及開采[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會文集[C];2000年

5 雷懷彥;王先彬;鄭艷紅;;天然氣水合物研究戰(zhàn)略與“西氣東輸”相關(guān)的問題[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會文集[C];2000年

6 韓月旺;蘇現(xiàn)波;;天然氣水合物的研究進(jìn)展[A];瓦斯地質(zhì)研究與應(yīng)用——中國煤炭學(xué)會瓦斯地質(zhì)專業(yè)委員會第三次全國瓦斯地質(zhì)學(xué)術(shù)研討會[C];2003年

7 許紅;劉守全;吳琳;蔡乾忠;閆桂京;孫和清;吳志強(qiáng);李剛;龔建明;;國際天然氣水合物調(diào)查研究實(shí)踐與資源經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略對策[A];中國地質(zhì)學(xué)會礦產(chǎn)地質(zhì)勘查專業(yè)委員會第四屆第一次學(xué)術(shù)研討會礦產(chǎn)地質(zhì)勘查論文集[C];2003年

8 陳多福;L.M.Cathles;;天然氣水合物穩(wěn)定性及對海底天然氣排放的控制[A];中國地球物理.2003——中國地球物理學(xué)會第十九屆年會論文集[C];2003年

9 王淑紅;顏文;;天然氣水合物的三大環(huán)境效應(yīng)[A];中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會第九屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2003年

10 張永勤;孫建華;趙海濤;劉秀美;王漢寶;;天然氣水合物保真取樣鉆具的試驗(yàn)研究及施工方案研究[A];海洋地質(zhì)、礦產(chǎn)資源與環(huán)境學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 毛彬;天然氣水合物開發(fā)的利與弊[N];中國海洋報(bào);2004年

2 張衛(wèi)東;天然氣水合物：一朵帶刺的玫瑰[N];中國石化報(bào);2005年

3 記者 安豐;國家應(yīng)加強(qiáng)天然氣水合物勘查[N];地質(zhì)勘查導(dǎo)報(bào);2005年

4 記者胡創(chuàng)偉、張勇;臺灣西南海域發(fā)現(xiàn)“天然氣水合物”[N];人民日報(bào)海外版;2002年

5 記者　江書程;天然氣水合物將走進(jìn)我們生活[N];中國石油報(bào);2006年

6 張浩;俄研究天然氣水合物開采技術(shù)[N];科技日報(bào);2008年

7 趙艷霞;青島所天然氣水合物實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)建[N];地質(zhì)勘查導(dǎo)報(bào);2009年

8 記者 張立;我國成功申辦第八屆國際天然氣水合物大會[N];中國礦業(yè)報(bào);2011年

9 通訊員 楊惠晴 特約記者 曹雪晴;青島所建部天然氣水合物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室[N];中國國土資源報(bào);2012年

10 記者 王少勇;第八屆國際天然氣水合物大會終身成就獎和青年獎揭曉[N];中國國土資源報(bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 Muhammad Irfan Ehsan;巴基斯坦近海莫克蘭增生楔含水合物地層地震響應(yīng)特征研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2016年

2 李廣才;地震疊前AVO反演與天然氣水合物識別研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

3 鄔黛黛;南海天然氣水合物的早期成巖作用和地球化學(xué)特性研究[D];浙江大學(xué);2008年

4 馬立杰;利用衛(wèi)星遙感探測海域天然氣水合物[D];中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2005年

5 郭威;天然氣水合物孔底冷凍取樣方法的室內(nèi)試驗(yàn)及傳熱數(shù)值模擬研究[D];吉林大學(xué);2007年

6 賈瑞;天然氣水合物熱管式孔底快速冷凍機(jī)構(gòu)及蒸汽法試開采試驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2013年

7 王志遠(yuǎn);含天然氣水合物相變的環(huán)空多相流流型轉(zhuǎn)化機(jī)制研究[D];中國石油大學(xué);2009年

8 張凌;天然氣水合物賦存地層鉆井液試驗(yàn)研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2006年

9 孫璐;天然氣水合物準(zhǔn)三維處理技術(shù)研究與應(yīng)用[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2009年

10 劉曉蘭;深水鉆井井筒內(nèi)天然氣水合物形成機(jī)理及預(yù)防研究[D];中國石油大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 高偉;天然氣水合物相平衡及其表面張力影響研究[D];東南大學(xué);2005年

2 張凌;天然氣水合物鉆進(jìn)時(shí)井內(nèi)溫度分布模型研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2003年

3 盛堰;水深通信技術(shù)在海底天然氣水合物成藏環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2010年

4 劉健;天然氣水合物鉆探取樣保真器結(jié)構(gòu)研究[D];中國石油大學(xué);2010年

5 鄒常偉;青海南祁連木里地區(qū)天然氣水合物評價(jià)方法對比研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

6 陳曉慶;置換結(jié)合降壓法開采天然氣水合物的實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2015年

7 欒奕;南海北部神狐海域天然氣水合物的地球物理識別及成因機(jī)理探討[D];中國科學(xué)院研究生院(海洋研究所);2015年

8 李攀峰;基于天然氣水合物勘探的海水溶解甲烷地球化學(xué)特征和提取技術(shù)研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2012年

9 張志冰;海水中甲烷濃度原位地球化學(xué)探測系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2013年

10 梁裕揚(yáng);瓊東南盆地天然氣水合物成礦地質(zhì)條件分析及識別新方法應(yīng)用[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2011年

，

本文編號：2166233