【摘要】：海洋觀測(cè)是海洋開(kāi)發(fā)、利用、環(huán)境保護(hù)和防災(zāi)減災(zāi)的基礎(chǔ)。在海洋自動(dòng)觀測(cè)技術(shù)中，海洋環(huán)境要素自動(dòng)采集技術(shù)占有非常重要的地位，是獲取海洋環(huán)境數(shù)據(jù)信息的基本手段。因此，開(kāi)發(fā)一個(gè)可靠性高、功耗低、軟、硬件擴(kuò)充靈活，并適合海洋環(huán)境的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)對(duì)于海洋觀測(cè)具有非常重要的意義。 基于ARM（Advanced RISC Machines）的水文氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能是按GB/T14914-2006《海濱觀測(cè)規(guī)范》的要求，長(zhǎng)期、連續(xù)、自動(dòng)地對(duì)水文、氣象等海洋要素進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。系統(tǒng)具有體積小、功耗低、集成靈活、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。 本論文首先對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的整體需求進(jìn)行分析，然后對(duì)整體系統(tǒng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后選擇合適的硬件軟件采集平臺(tái)完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)上，根據(jù)低功耗的設(shè)計(jì)原則，并通過(guò)對(duì)市場(chǎng)上多種微處理器的比較，選用MOXA公司的具有ARM內(nèi)核的嵌入式UC-7408作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，同時(shí)結(jié)合單片機(jī)平臺(tái)，設(shè)計(jì)成能采集處理多種傳感器信號(hào)的系統(tǒng)。在軟件開(kāi)發(fā)上，選用Linux系統(tǒng)作為軟件開(kāi)發(fā)操作系統(tǒng)、C語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。根據(jù)水文氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點(diǎn)和模塊化的設(shè)計(jì)原則，將數(shù)據(jù)采集軟件分為驅(qū)動(dòng)模塊、初始化模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、參數(shù)設(shè)置模塊和命令解析處理模塊9個(gè)模塊。首先對(duì)采集系統(tǒng)的串口、網(wǎng)口、數(shù)字I/O等驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后在驅(qū)動(dòng)程序的基礎(chǔ)上，研發(fā)各個(gè)模塊。本文重點(diǎn)介紹了驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)處理和命令解析模塊。 通過(guò)對(duì)基于ARM的海洋水文氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，，具有低功耗、高可靠性、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。
【圖文】：

2.1 水文氣象觀測(cè)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1、海洋站水文氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)海洋站水文氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)（如圖2-1），是按照集成化原則設(shè)計(jì)的一個(gè)系統(tǒng)，以分散采集/集中控制或集中采集/集中控制，兩種形式之一集成。它的主要功能是長(zhǎng)期、連續(xù)、自動(dòng)地對(duì)水文氣象要素進(jìn)行觀測(cè)，適用于海岸/海島海洋站和海上油氣平臺(tái)等場(chǎng)合。該系統(tǒng)由水文氣象數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，通信設(shè)備和上位機(jī)數(shù)據(jù)接收處理子系統(tǒng)組成[18]。圖2-1 海洋站水文氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)組成2、海洋觀測(cè)浮標(biāo)海洋觀測(cè)浮標(biāo)不僅可以觀測(cè)海面附近的環(huán)境參數(shù)，還可觀測(cè)水下剖面環(huán)境參數(shù)。浮標(biāo)具有靈活、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確度高、測(cè)量參數(shù)多、連續(xù)測(cè)量等特點(diǎn)，并且其觀測(cè)范圍涵蓋了生態(tài)、光學(xué)、聲學(xué)等諸要素。浮標(biāo)系統(tǒng)由水文、氣象、水質(zhì)數(shù)據(jù)采

由測(cè)量傳感器、數(shù)據(jù)采集器和通信設(shè)備組成。3、海氣邊界層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)海氣邊界層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（如圖2-2），其系統(tǒng)的氣象測(cè)量傳感器采用分層的結(jié)構(gòu)，安裝在觀測(cè)鐵塔上。如圖2-2所示，各變送器采集到本層的風(fēng)速風(fēng)向、氣溫和相對(duì)濕度信號(hào)，通過(guò)RS485接口與數(shù)據(jù)采集器通信；溫鹽、潮位傳感器和氣壓傳感器通過(guò)RS232接口與數(shù)據(jù)采集器通信；數(shù)據(jù)采集器對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、儲(chǔ)存、傳輸?shù)炔僮骱髮?shù)據(jù)上傳[19]。圖2-2 海氣邊界層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成4、船用自動(dòng)氣象儀船用自動(dòng)氣象儀用于測(cè)量、顯示和記錄航行中的真風(fēng)速、真風(fēng)向、氣溫、相對(duì)濕度、氣壓和海水皮溫，定時(shí)自動(dòng)地把采集的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS或北斗衛(wèi)星等多種通信方式傳輸給上位機(jī)。5、總結(jié)根據(jù)海洋站水文氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)、海洋觀測(cè)浮標(biāo)、海氣邊界層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、船用氣象儀等海洋水文氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，雖然它們的觀測(cè)要素和采用的標(biāo)準(zhǔn)不
【學(xué)位授予單位】：國(guó)家海洋技術(shù)中心
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：P715

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2689088