【摘要】：本課題是在2016科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“極地監(jiān)測裝備研發(fā)”(編號:2016YFC1402700)專項(xiàng)項(xiàng)目資助下針對北極海冰自動監(jiān)測技術(shù)展開的應(yīng)用研究。最近30年北極海冰快速減少是地球表面變化最大的事件之一,北極海冰作為冰凍圈的重要組成部分,海冰的生長和消融深深影響著氣候變化,既是對全球氣候氣候變化的敏感指示器,也是氣候變化的重要助推器。對于北極海冰的研究,現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)即是支持機(jī)理研究的重要基礎(chǔ),也是數(shù)值模式實(shí)驗(yàn)的重要基礎(chǔ),完整冰季的海冰物質(zhì)平衡與海冰剖面的觀測數(shù)據(jù)主要來自于有人值守的冰站,十分稀缺。為了給探索海冰-反照率反饋機(jī)制研究的提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),本課題設(shè)計(jì)開發(fā)了一套基于DSP的北極海冰多參數(shù)綜合監(jiān)測系統(tǒng)。北極海冰多參數(shù)綜合監(jiān)測系統(tǒng)以DSPf28335為主控芯片,集成水下聲吶、水上聲吶、溫度鏈、光輻射等多種傳感器,實(shí)現(xiàn)了北極海冰環(huán)境多項(xiàng)參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測。其中本文在進(jìn)行監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中,發(fā)現(xiàn)以往的監(jiān)測方案中對于太陽光照度的監(jiān)測方法都是固定式的監(jiān)測,獲得的數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確表現(xiàn)太陽輻射的真實(shí)狀態(tài),所以本文在完成基本監(jiān)測任務(wù)的同時提出了全自動太陽追蹤式光輻射監(jiān)測方法,該方法通過雙軸旋轉(zhuǎn)支架輔以天文算法可以保證光輻射傳感器的感應(yīng)面始終垂直于太陽直射光,保證光輻射傳感器測得的數(shù)據(jù)更加接近于太陽總輻射的真實(shí)值。整個監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù),通過美國銥星網(wǎng)絡(luò)無線通訊方式傳回國內(nèi)監(jiān)控中心,并利用監(jiān)控軟件接收、存儲數(shù)據(jù)以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢和顯示分析,為國內(nèi)對極地的調(diào)查研究提供了一定的數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。論文主要包括七部分:緒論部分,介紹了當(dāng)前極地環(huán)境監(jiān)測技術(shù)被提出和重視的全球背景,發(fā)展該技術(shù)的意義和目的,世界各國極地監(jiān)測技術(shù)和監(jiān)測設(shè)備的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,以及極地環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)和遇到的問題;監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)部分,監(jiān)測系統(tǒng)的整體架構(gòu)進(jìn)行介紹,并詳細(xì)介紹了相關(guān)重要部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析了監(jiān)測系統(tǒng)中用到的幾種關(guān)鍵的技術(shù);監(jiān)測系統(tǒng)重要傳感器的選型與設(shè)計(jì)部分,介紹了本系統(tǒng)需要用到的幾款重要環(huán)境參數(shù)傳感器的工作原理及選型分析;電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)部份,介紹了北極海冰多參數(shù)綜合檢測系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì);系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)及監(jiān)控中心設(shè)計(jì)部分,介紹了全自動太陽追蹤式光輻射監(jiān)測的數(shù)學(xué)理論依據(jù)、主程序和中斷程序的流程設(shè)計(jì)及監(jiān)控中心軟件的設(shè)計(jì);監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用效果分析、總結(jié)與展望。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P715

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本文編號：2749632