海底观测网络中能源监控及管理系统硬件设计

针对海底观测网络运行的具体需求,开展了海底观测网络能源监控及管理系统硬件研究,设计了一种以MSP430为主控芯片的能源监控及管理系统。通过电压、电流、温度及漏水等信号检测及数据传输系统的硬件设计,实现海底观测网络节点的能源分配管理,系统参数监测及观测数据的采集、传输和存储。通过青岛胶州湾近海长达8个月的应用实验,证明设计的能源监控管理系统硬件能够实时监测电源参数,异常响应快速,运行稳定可靠,满足海底观测网络应用需求,具有广泛的应用前景。     

双向转发检测技术在海洋环境观测数据传输网多链路冗余中的应用实践

在我国海洋环境观测数据传输网业务化运行体系当中,观测数据的实时不间断传输是保障数据传输网业务化运行的重要基础,而多链路冗余技术是保证观测数据实时不间断传输的重要技术手段。要实现多链路冗余,必须要通过双向转发检测技术结合策略路由配置等技术手段,达到主链路及备用链路无缝切换的目的。所以,需要研究双向转发检测技术和策略路由及浮动路由的配置技术,并通过上述两种技术手段的结合,最终实现多链路冗余,为海洋环境观测数据传输网业务化运行提供强有力的技术支撑。     

基于虚拟仪器的网络化自动气象站设计

借助LabVIEW虚拟仪器开发平台,利用DAM-E3000系列数据采集模块,结合网络技术,设计了一套网络型结构的自动气象站。该系统实现了气象数据的网络化采集、数据处理、数据显示以及存储等功能。对传统的集中式气象站数据采集器的结构进行了改进和优化,方便了数据的网络化传输,提高了气象要素增减的灵活性。经过为期1 a的实验,证明所开发的开放式网络化自动气象站运行稳定可靠,数据采集及时准确,可完全满足实际应用的需要。     

基于Linux的气象水文浮标采集系统设计及实现

为了获取海洋连续稳定的气象和水文数据,作者设计了基于Linux的气象水文浮标采集系统,多线程同时测量海面的气象参数（温度、湿度、气压和风速、风向）和海下的水文参数（不同深度的水温和盐度）,监控浮标的电压、漏水和开舱状态,测量和监控原始数据自动备份到系统的数据库,通过CDMA/GPRS或卫星与岸站接收系统通信,实现采集数据实时回传、自动备份和数据补发功能。目前已经在近海和远海各布放2套,气象数据和水文数据采集与接收正常。实验结果表明,该方案解决了近海和远海的海洋气象数据和水文数据的同时采集与传输,具有高度的可扩展性,获取的海洋气象和水文数据连续稳定可靠。     

东海区实时海洋观测数据库双机热备系统解决方案

随着东海区海洋防灾减灾业务的拓展,海洋观测体系日益扩大,且实时观测资料均已实现24小时不间断地采集与传输。为了能将如此庞大的实时数据及时服务于预警报工作,需要东海预报中心的实时观测数据库系统实现不间断运行。东海预报中心出现过因服务器主机异常而导致的数据库宕机,造成业务系统的瘫痪。本文的双机热备解决方案成为提高东海预报中心实时观测数据库安全性的重要措施,能够保证在无人值守的环境下,主服务器出现故障时提供实时切换,可大大减少因服务器软硬件故障带来的数据库业务中断,提高系统平台的稳定性。     

一种水声组网定位一体化系统设计与实现

水声网络已在海洋信息立体化获取、传输、感知领域中得到广泛研究和应用，水声网络节点的位置是水声网络协议设计、多样化应用中常常需要的重要信息。依托全球定位系统定位、采用常规水声定位技术获取水声网络节点位置等解决方案存在着无法直接水下应用、多节点需多次定位效率低、需要精确时间同步等问题。提出一种水声组网定位一体化方案，该方案利用水声网络运行过程中网络节点互联互通进行的交互可以直接通过应答测距方式进行节点位置解算，从而实现在不影响网络通信的情况下，无需精确同步的通信定位一体化功能。给出了系统组网通信、测距、定位、误差校正等核心环节的设计过程，设计了一套小规模水声网络通信定位试验系统，并开展湖试试验。湖试试验结果初步表明了该系统组网、定位一体化的有效性。     

基于SDI-12总线的海洋环境监测数据采集技术的初探

介绍了近年欧美国家在环境监测中普遍应用的串行数字接口标准SDI-12的电气特性及通讯协议,该接口标准具有以单根三芯电缆连接多个传感器、低功耗、长距离、接口电路简单、系统集成成本低等优点,非常适合我国海洋环境监测中系统扩展灵活、多要素观测的实际需求。基于此接口标准,本文设计了一种应用于海洋环境监测的数据采集系统,介绍了数据采集系统的SDI-12接口的硬件电路设计和数据采集软件程序流程,该数据采集系统具有总线结构、扩展方便、低功耗、总线供电、通用性强等特点。     

海洋观测数据的卫星传输链路—以Iridium传输链路应用分析为例

为了使全球性的海洋观测数据能够及时、可靠、准确地接收,介绍了基于卫星网络海洋观测数据传输链路的组成,对卫星传输链路的3个组成部分进行详细说明,包括:Iridium,Argos,Inmarsat和中国北斗四种卫星网络系统及比较分析,各卫星网络对应发送终端的分类分析以及陆地接收系统数据下载方式的比较分析。以Iridium网络系统为例,建设可实现全球覆盖的海洋观测数据卫星传输链路,完成现场观测数据的实时回传,为海洋观测数据卫星传输链路的建设提供示范,对比PSTN和M2M两种数据下载方式,通过实验分析,结果表明该海洋观测数据的卫星传输链路具备可行性和可靠性,可以进行业务化运行。     

双机热备份测量系统的设计与实现

在实时测量系统中，系统软硬件的可靠性是系统设计的重要部分。介绍了某型综合调查船测量控制系统的热备份软硬件系统的设计与实现，采用网络技术、心跳监测和数据库技术，实现了系统的故障检测、实时报警和自动切换，保证了不间断的高质量数据采集和测量系统的可靠运行。     

基于观测网的海底动力环境监测系统的设计与实现

海底动力环境监测系统是南海海底观测网试验系统的重要课题。在"十一五"观测网的基础上,对系统的稳定性与可靠性进行改进,设计使用CAN现场总线通信、ARM双冗余备份、Modem声学网关通道、DC/DC并联冗余与备份电池。该系统主要搭载声学多普勒流速剖面仪(ADCP)、国家海洋技术中心温盐深测量仪(CTD)、高精度压力传感器等设备,集成岸基监测与反馈子系统、控制与数据采集子系统、通信与电源管理子系统,实现了对海底边界层速度剖面场、湍流速度、温度、盐度、压力等海洋动力要素的长期实时稳定监测。经过试验测试,该系统稳定可靠,利于传感器扩展集成,为海底观测网提供了可靠的验证观测节点。     

基于LoRa的海洋多功能信标组网及特性研究

针对目前海洋观测网络通信距离、功耗、复杂度、抗干扰能力、成本之间的矛盾,提出了一种基于LoRa(long range)的海洋多功能信标组网观测系统。通过运用新型的LoRa调制技术,采用星型链路网络对多功能信标进行组网设计,并结合北斗通信,构建了一套覆盖范围广、功耗低,组网简单,抗干扰性强的海洋监测网络系统,能够有效实现近海和远海的全范围覆盖,同时降低了组网的成本。通过对多功能信标的低功耗设计,可有效降低信标功耗,延长了工作周期。通过室内和室外的模拟实验,验证了组网通信的有效性,以及远距离传输数据特性,为信标的升级设计和海洋组网观测打下了基础。     

基于GPRS/GPS的海上移动目标监测系统设计

提出了一种运用GPRS/GPS技术实现海上移动目标监控及位置测量的系统设计方案,介绍了监测系统的结构组成及工作原理,阐述了系统嵌入式平台搭建、GPS定位数据获取以及利用GPRS无线通信技术实现远距离数据传输的方案设计与实现,并提出了对海上移动目标异常状况的判断和处理方法。该方案能够满足海上移动目标远程监控及位置测量的要求,并可以有效地降低成本,便于在实际中进行推广和应用。     

浅海底拖曳TEM系统的网络通讯研究

针对TEM仪器置于海底进行资源勘探存在的问题,采用带网卡的PC/104-HXL/P300作为接收机的主处理器.在Windows98系统下同时运行采集和网络通讯应用程序,实现了底层数据采集和远程高效高速数据传输等功能.     

基于地磁与红外双模探测的海洋浮标预警系统设计

设计了一种基于地磁检测与红外感应相结合、可对浮标周围异常目标进行探测和预警的控制系统。系统采用芯片级的微型磁感线圈,以及高集成度、低功耗的数据采集与总线技术,通过探测船体磁性对地磁场的扰动,监测船舶对浮标的靠近;采用芯片级的热释电红外传感器,通过探测人体红外辐射,监测浮标在正常工作期间未知人员的入侵。系统的预警采用声光报警和图像远程传输相结合的方式,现场采集的图像数据经过压缩编码后通过无线数传电台发送至远程岸基监测站,实现海洋浮标的远程预警与现场取证功能。     

天然气水合物矿体的三维地震与海底高频地震联合采集技术——海底地震仪观测系统研究

三维地震与海底地震仪(OBS)联合采集技术在野外地震调查中起着举足轻重的作用,特别是对天然气水合物的地震调查方法的研究。其中对海底地震仪(OBS)的研究能够给天然气水合物调查提供有力的保障,OBS在海底的布设是联合采集的关键,对OBS观测系统的研究显得尤为重要,关系到OBS采集的野外资料的总体质量和后期解释。因此,通过研究,可以选择设计最佳的观测系统,为联合采集技术提供基础数据,降低采集费用、提高作业效率。     

天津滨海新区风暴潮监测预报预警数据通讯网络设计与实现

首先概述了"天津滨海新区风暴潮监测预报预警技术与示范"项目的背景,然后介绍使用GPRS-APN数据传输网络和3G网络通讯技术实现测站观测数据和视频图像传输、控制功能,最后介绍了项目数据通讯网络的运行情况。     

适用于中国近海观测研究浮标的北斗/GPS双模信标系统的研制与应用

为了提高海洋观测研究浮标在位运行的安全性,自主设计了一种北斗/GPS双模定位信标。该信标采用传统的GPS技术进行定位结合“北斗”卫星特有的报文通信和定位功能,通过解决传统GPS信号盲区问题,为中国近海海洋观测研究浮标安全运行提供了更加有力的保障,同时提高了数据保密能力。该系统采用外部供电和内部自主供电相结合的模式,即使外部供电中断,也可保证正常运行不低于1 a,而且基本上不需要对信标进行专门维护,大大降低了运行和维护成本。与该信标配套的岸站管理系统具备发送和短信和邮件报警的功能,可实现浮标运行状态实时监控。     

基于海洋安全的大气波导观测方法研究

海上船舶一旦遇到大气波导,可使船载电子信息系统之间的短波通信距离增大数倍,同时通信距离范围内的部分区域会出现电磁盲区.本文围绕海洋安全保障需求,开展了大气波导协同观测技术研究,阐述了海上大气波导对超视距传输与探测的重要性.通过对大气波导的形成机制和影响机理进行研究,系统化概述了蒸发波导、表面波导和抬升波导的观测原理及常...     

基于串行通信的传感器自动识别与通用型浮标数据采集系统设计

海洋资料浮标以其多种功能和连续探测能力成为现代海洋观测的重要工具。海洋浮标传感器种类多、通信协议差异性大,为浮标数据采集系统提出了集成应用需求多样、平均开发周期长的问题。本实验设计并实现了基于串行通信波特率特征判别传感器的通用型海洋浮标数据采集系统。系统基于串行通信接口,通过对波特率的自动识别,对多种不同海洋参数传感器的通信特点进行比对分析,从而将传感器进行分类识别,实现外载传感器的自动识别功能;通过IAP设计,实现系统的拓展。最后,通过实验室的原型试验进行技术路线可行性验证。结果表明,系统能够在数秒内快速无误识别信息库中传感器,可以通过分包方式满足远程更新需求。