基于海底观测网的原位激光拉曼远程通讯控制
海底蕴藏丰富的矿产资源、天然气水合物资源和油气资源，其战略地位日益受各国所重视。随着科技的发展，社会的需求，我国在十二五期间提出将建设海底长期科学观测网。海底观测网是在海底搭建电能传输线路以及光纤网络连接在海底观测点附近的海底科学观测仪器和陆地基站监控中心，基站监控中心可以实时在线获取海底科学观测仪器采集到的观测数据。基于海底观测网的原位激光拉曼光谱采集系统放置在海底，是一种连接在海底观测网中的科学观测系统，主要功能是采集海底拉曼光谱，对海底的酸根离子进行原位测量。本文主要研究基于海底观测网的原位激光拉曼远程通讯控制，将整个系统设计为三部分：基站监控中心、传输主干网、海底拉曼光谱采集系统。本文主要研究内容如下： 1.基于海底观测网的原位激光拉曼光谱采集系统的远程通讯控制的整体设计：根据海底观测网的整体结构，设计适合拉曼光谱采集系统的海底观测网的结构，分为基站监控中心、传输主干网、海底拉曼光谱采集系统三个部分。本文研究了海底观测网的网络拓扑结构，通信方式以及连接方式，海底拉曼光谱采集部分的拓扑结构：一个拉曼控制舱控制两个拉曼探测舱，采集两种光谱。 2.传输主干网的硬件结构以及软件设计：传输主干网连接基站监控中心和拉曼光谱采集部分中的拉曼控制舱，本文研究了基站监控中心与拉曼控制舱的可靠性硬件结构。传输主干网采用 TCP/IP协议，详细介绍基于海底观测网的TCP/IP网络分层结构以及协议，设计海底观测网应用层通信协议，根据应用层通信协议利用Visual C++6.0开发环境进行套接字编程进行软件设计，编写了基于ICMP协议的Echo and Echo Reply软件，用来探测并报告 IP数据报传输过程中产生的各种错误，测试信宿机的可达性。 3.拉曼光谱采集系统的设计及研究：拉曼光谱采集系统是连接在海底观测网上的科学观测仪器，可接收和分析来自基站监控中心的命令，并通过解析的命令进行光谱采集、数据存储或将数据上传到基站监控中心。本文研究了拉曼控制舱的硬件结构，拉曼控制舱与两个拉曼探测舱的通信协议——Modbus协议，设计基于Modbus协议的通信协议，并根据通信协议进行了相应的软件设计。 4.软件测试：分为传输主干网软件模拟测试和拉曼光谱采集模拟测试。传输主干网软件模拟测试：将PC104与数据采集模块通过串口连接，PC104通过以太网与PC连接，PC可以远程控制PC104，命令PC104通过串口从数据采集模块采集数据，再将采集到的数据通过以太网传输到PC，测试 Echo and Echo Reply软件来探测信宿机的可达性；拉曼光谱采集模拟测试：将PC104与QE65000光谱仪连接，PC与PC104通过串口连接，PC可以通过串口控制PC104进行光谱采集，并将接收到的光谱数据显示出来并存储。
海底观测网;拉曼光谱;原位测量;远程控制系统;通信协议
中国海洋大学
硕士
电子与通信工程
亓夫军;张鑫
2013
中文
P715.5
87
2013-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）