【摘要】：海洋觀測是海洋開發(fā)、利用、環(huán)境保護和防災(zāi)減災(zāi)的基礎(chǔ)。在海洋自動觀測技術(shù)中，海洋環(huán)境要素自動采集技術(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，開發(fā)一個可靠性高、功耗低、軟、硬件擴充靈活，并適合海洋環(huán)境的數(shù)據(jù)采集平臺對于海洋觀測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《海濱觀測規(guī)范》的要求，長期、連續(xù)、自動地對水文、氣象等海洋要素進行實時觀測。系統(tǒng)具有體積小、功耗低、集成靈活、通用性強等特點。 本論文首先對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的整體需求進行分析，然后對整體系統(tǒng)方案進行設(shè)計，最后選擇合適的硬件軟件采集平臺完成整個系統(tǒng)的設(shè)計。在硬件設(shè)計上，根據(jù)低功耗的設(shè)計原則，并通過對市場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作為開發(fā)平臺，同時結(jié)合單片機平臺，設(shè)計成能采集處理多種傳感器信號的系統(tǒng)。在軟件開發(fā)上，選用Linux系統(tǒng)作為軟件開發(fā)操作系統(tǒng)、C語言作為開發(fā)語言。根據(jù)水文氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點和模塊化的設(shè)計原則，將數(shù)據(jù)采集軟件分為驅(qū)動模塊、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個模塊。首先對采集系統(tǒng)的串口、網(wǎng)口、數(shù)字I/O等驅(qū)動程序進行設(shè)計，然后在驅(qū)動程序的基礎(chǔ)上，研發(fā)各個模塊。本文重點介紹了驅(qū)動、數(shù)據(jù)處理和命令解析模塊。 通過對基于ARM的海洋水文氣象自動觀測系統(tǒng)進行測試，實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)達到了設(shè)計要求，，具有低功耗、高可靠性、維護方便等優(yōu)點。
【圖文】：

2.1 水文氣象觀測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1、海洋站水文氣象自動觀測系統(tǒng)海洋站水文氣象自動觀測系統(tǒng)（如圖2-1），是按照集成化原則設(shè)計的一個系統(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。它的主要功能是長期、連續(xù)、自動地對水文氣象要素進行觀測，適用于海岸/海島海洋站和海上油氣平臺等場合。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觀測系統(tǒng)組成2、海洋觀測浮標(biāo)海洋觀測浮標(biāo)不僅可以觀測海面附近的環(huán)境參數(shù)，還可觀測水下剖面環(huán)境參數(shù)。浮標(biāo)具有靈活、實時、準(zhǔn)確度高、測量參數(shù)多、連續(xù)測量等特點，并且其觀測范圍涵蓋了生態(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)測系統(tǒng)海氣邊界層監(jiān)測系統(tǒng)（如圖2-2），其系統(tǒng)的氣象測量傳感器采用分層的結(jié)構(gòu)，安裝在觀測鐵塔上。如圖2-2所示，各變送器采集到本層的風(fēng)速風(fēng)向、氣溫和相對濕度信號，通過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RS232接口與數(shù)據(jù)采集器通信；數(shù)據(jù)采集器對接收的數(shù)據(jù)進行分析、處理、儲存、傳輸?shù)炔僮骱髮?shù)據(jù)上傳[19]。圖2-2 海氣邊界層監(jiān)測系統(tǒng)組成4、船用自動氣象儀船用自動氣象儀用于測量、顯示和記錄航行中的真風(fēng)速、真風(fēng)向、氣溫、相對濕度、氣壓和海水皮溫，定時自動地把采集的數(shù)據(jù)通過GPRS或北斗衛(wèi)星等多種通信方式傳輸給上位機。5、總結(jié)根據(jù)海洋站水文氣象自動觀測系統(tǒng)、海洋觀測浮標(biāo)、海氣邊界層監(jiān)測系統(tǒng)、船用氣象儀等海洋水文氣象自動觀測系統(tǒng)，雖然它們的觀測要素和采用的標(biāo)準(zhǔn)不
【學(xué)位授予單位】：國家海洋技術(shù)中心
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：P715

【參考文獻】

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1 趙勇;胡開博;陳世哲;劉長衛(wèi);;海水鹽度檢測技術(shù)的最新進展[J];光電工程;2008年11期

2 劉容子;海洋高技術(shù)發(fā)展趨勢[J];國際技術(shù)經(jīng)濟研究;2000年01期

3 李萌;;Linux操作系統(tǒng)多串口編程技術(shù)[J];火控雷達技術(shù);2008年03期

4 朱光文;我國海洋監(jiān)測技術(shù)研究和開發(fā)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展[J];海洋技術(shù);2002年02期

5 韓家新;中國海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)——海洋站和志愿船觀測系統(tǒng)的建設(shè)與運行[J];海洋技術(shù);2003年01期

6 趙吉浩;高艷波;朱光文;葛運國;;海洋觀測技術(shù)進展[J];海洋技術(shù);2008年04期

7 門雅彬;成方林;張翼飛;張齊;;海氣邊界層監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J];海洋技術(shù);2011年04期

8 王欣;羅志祥;沈光;;基于ARM和uClinux多串口通訊的設(shè)計與實現(xiàn)[J];計算機與數(shù)字工程;2007年08期

9 李立剛;冀本豪;戴永壽;馬西庚;;海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中關(guān)鍵數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研究與應(yīng)用[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2009年17期

10 谷坊祝;;VSAT衛(wèi)星通信及其在電力系統(tǒng)應(yīng)急通信中的建設(shè)[J];南方電網(wǎng)技術(shù);2009年03期

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1 嚴(yán)勇;基于ARM和uC/OS-Ⅱ的自動氣象站實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[D];南京信息工程大學(xué);2005年

2 胡軼群;基于單片機的海洋站自動觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)的研究[D];國家海洋技術(shù)中心;2009年

本文編號：2689088