浅地层剖面仪的测量模拟

为获取声传播环境数据,实验中开展了水文调查和浅地层剖面仪的观测.由于声传播实验发射信号频率与接收船上的浅地层剖面仪信号频率接近,因此声传播实验信号在浅地层剖面仪测量图中产生了斜条纹.利用实验中水听器测量的信号模拟浅地层剖面仪的测量,解释了浅地层剖面仪测量图像中斜条纹的形成,并通过控制声传播实验信号的发射周期和时间模拟条...     

多参数水质仪在海洋调查中的应用和质量控制

多参数水质仪在海洋监测与海洋调查中普遍采用,如何获取可靠高质量的资料,质量控制是关键.根据多参数水质仪特点,结合多年海上观测经验,以加拿大RBR公司XR系列多参数水质仪为例介绍多参数水质仪种类、结构组成、应用注意事项,并着重探讨了在海洋调查过程中质量控制方法.为使用过程中减少故障率,获取高质量的海洋调查资料提供参考.     

船载CTD仪与自动剖面浮标观测资料质量初探

海洋科学的发展离不开精确的数据,然而各种海洋观测仪器在复杂的海洋环境中作业难免产生测量误差,导致观测数据需要进行实时(或延时)质量控制。中国Argo计划在搭载多个航次布放剖面浮标的同时,对航次中获取的船载CTD(conductivity, temperature, and depth)仪观测资料、自动剖面浮标观测资料以及实验室高精度盐度计测量数据进行了实时比对。分析结果显示,利用实验室高精度盐度计对现场观测数据尤其是船载CTD仪观测资料进行质量控制,于温盐数据(特别是深层)的实时/延时校正非常重要;如某航次未经标定的船载CTD仪所测1000dbar以深范围内海水盐度,与实验室高精度盐度计的差值达到±0.1左右,远远落后于国内海洋调查规范对盐度准确度±0.02的一级测量要求,该具体实例更加突显了船载CTD仪在航次前后送往权威部门进行检测的必要性和重要性,从而确保每个航次获取的CTD资料的质量。建议有条件的情况下,在进行深海大洋船载CTD仪观测时要进行现场实验室高精度盐度计的质量控制工作及比对试验,以提高我国深海大洋观测数据的质量。     

浅地层剖面仪关键声学参数的检测技术研究

基于在消声水池中对参量阵型浅地层剖面仪进行的声学参数测量试验及数据的处理分析,探索性地提出了一套完整的浅地层剖面仪关键声学参数检测与评价的解决方案.方案主要包括4部分:1)检测平台构建:简述了检测平台的主要组成部分,并对消声水池的建设提出了基本的技术要求;2)声学参数测量:介绍了浅地层剖面仪的声源级、频率和脉冲长度测量...     

关于海流仪测量准确度的浅析

本文分析了海流测量误差的来源,论述了对海流仪检定设备的要求,归纳了海流仪测量准确度的表达法,最后,为统一海流仪测量准确度,提出几点建议。     

声速剖面仪水下探头软硬件设计

简要阐述了直接测量式声速剖面仪的测量原理及水下机探头的体系结构;并进一步介绍了自容式和拖缆式两种结构的声速剖面仪的控制单元、模数转换、数据存储、数据提取、控制命令的响应和执行、系统状态的检查及设备的可靠性处理等模块的软硬件实现方法。     

白昼光与验色仪

提出我国自行设计,用特制电源控制的高压短弧氙灯和光谱调节器计算、研制成功的验色仪。并叙述了设计验色仪的指导思想,理论计算与实验装置。指出验色仪中的白昼光模拟器（Ｄ６５光源）六项技术指标均达到ＣＩＥ（ＩｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎｏｎＩｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）和先进国家规定的标准．     

采用独特低电压技术的新型浅地层剖面仪C-Boom

浅地层剖面仪是应用非常广泛的海上调查仪器.通过对各类浅地层剖面仪的描述,介绍了浅地层剖面仪的某些最新技术进展,特别说明了低电压C-Boom的构造和技术规格.仪器使用结果表明,该仪器完全能够满足海洋工程和研究工作的需求,并具有其独特的技术特点和使用优势.     

深海压力式测波仪资料处理

简要描述了用压力测波仪进行的几个深海波浪观测计划.指出在高波级条件下,由于缺乏压力测波仪记录转换的理论和实测依据,提供的波浪资料还需进一步验证.并提出使用Seapac2100方向潮流仪和S4方向潮流仪资料处理软件需注意的几个问题.     

扁浒苔PCR 快速检测方法研究

扁浒苔(Ulva compressa)能够导致绿潮灾害,对其开展快速检测技术研究是预防和控制其危害的重要技术手段。根据石莼属不同种类核糖体基因转录间隔区域(ITS)的序列设计了一对检测扁浒苔的特异性引物,并对其反应条件和体系进行了优化。PCR特异性检测结果表明,供试扁浒苔均扩增出与预期大小相一致的330 bp产物,而对缘管浒苔(Ulva linza)、浒苔(U.prolifera)、曲浒苔(U.flexuosae)、孔石莼(U.pertusa)的检测结果全为阴性。PCR灵敏度试验表明,该PCR体系最低可以检测到10 pg的扁浒苔DNA模板。本快速检测方法为扁浒苔的早期识别与有效治理提供了科学依据,对相关扁浒苔产业和生态学等研究也具有一定参考意义。     

潜标式海洋探测仪控制系统及模块设计

基于CORTEX M4内核的STM32嵌入式系统,设计并实现了用于长期监测海洋地理环境参数(温度、盐度、湿度等)的潜标式海洋探测仪,给出了主控系统及各个模块的设计方案及选型,通过合理的功能分配,可靠的硬件设计和有效的软件实现,使探测仪具备低功耗、高可靠的特点。海试实验表明,主控系统实现了对探测仪的浮力调节、能源供电及应急处置等状态控制,通过在SOFAR声道工作,完成了对深海海洋要素的实时监测。     

水下升降式准实时通信潜标控制系统研制

为实现长期、连续、定点、低成本的上层海洋垂直剖面要素的准实时观测,提出了一种以STM32单片机(microcontroller unit,MCU)为主控器、采用国产温盐深传感器(conductivity temperature depth,CTD)和声学多普勒剖面流速仪(acoustic doppler current profilers,ADCP)等仪器进行剖面观测、搭载铱星通信模块或其他通信设备、适用于近海和远海的低功耗水下升降式准实时通信潜标控制系统设计方案。介绍了潜标的结构组成、控制系统硬件和软件设计,以及服务器接收软件的设计;实现了基于无线双向通信的数据补发机制和对潜标的远程控制;提出了一种适用于霍尔无刷直流电机(hall brushless direct current motor,HBLDCM)的堵转保护方法。近海和远海试验表明,该型潜标可以实现海洋垂直剖面的连续观测和数据的准实时传输,验证了潜标控制系统设计方案的可行性与稳定性。     

自主式深海浮游微生物浓缩保真取样器控制系统设计研究

设计了一个基于单片机的自主式深海浮游微生物取样器控制系统。该控制系统采用蓄电池作为电源,通过检测深海取样处压力作为取样控制的触发条件。通过简化控制系统硬件设计降低了控制系统的发热量、减少了密封舱的体积和重量;采用程序上电复位后读取系统关键状态的方法提高了控制系统的抗干扰性和可靠性。模拟实验和2 000 m海试结果表明,控制系统结构简单,工作可靠。     

基于北斗通信的海洋多要素观测系统设计

以低功耗、多参数、安全可靠为设计目标,提出一种基于北斗卫星通信的海洋多要素观测系统设计。设计以嵌入式微控制器STM32F103RET6为核心,实现以漂流浮标为载体的海洋环境噪声测量,同时实现对海洋气温、气压、风速、风向及表层海温的多要素观测;以可充电锂电池组和太阳能电池板组合方式供电,同时进行必要的电源管理,有效提高漂流浮标的工作寿命;采用我国自主知识产权的北斗系统进行定位及双向通信,安全性高。实验表明,基于北斗通信的海洋多要素观测系统设计具有可行性,满足低功耗、多参数、安全可靠的设计要求,为以表面漂流浮标为载体的海洋多要素数据采集控制提供新的硬件设计方法。     

海洋调查测量信息系统(一):硬件部分

在调查测量船的设计论证过程中,针对调查测量设备信息综合处理和任务指挥控制的需求,基于对调查测量船典型装备配置及能力的分析,提出了由软硬件两部分组成的调查测量信息系统,设计了由数据采集分发平台、声学同步控制模块和数据远程通信模块组成的系统硬件部分,实现了调查测量信息的集中采集、实时分发、远程传输,以及调查测量作业的同步控制,有效保证了调查测量船装备布局的统一性和科学性,为海上同步高效作业能力的生成提供了硬件保障。     

船用海水自动采样系统的软件设计

文中介绍了船用海水自动采样系统的控制系统.以PLC为控制核心,搭配合适的硬件模块,根据系统功能要求编写软件,利用PLC与PC的无协议通信和触摸屏的远程界面功能,最终实现海水多层取样的全自动化和远程控制,缩短水样的采集和预处理时间.实验表明该系统工作稳定可靠,操作方便.     

步进电机控制系统

介绍步进电机控制系统的硬、软件设计及在潮汐模拟系统中的应用．以８０３１－ＣＰＵ为主控器，详述了其结构、分时控制、电源共享，异步运行和调速的实现方法．潮汐模拟结果表明以上方法简单、稳定、易于实现．     

Active fin control for yacht using virtual instrumentation

Virtual instrumentation represents a PC based control system which incorporates manipulation of data acquired from physical transducers in specific ways using a very high level graphical environment. The deployment of this non-traditional approach is demonstrated in this paper by application to design of a fin control system for a yacht. One of the disadvantages of the traditional stabilizer system is the enormous hardware involved in the controllers and instrumentation panels, which make maintenance and troubleshooting difficult. With the help of virtual instrumentation, design of the stabilization controller and instrumentation panels can be carried out much more effectively, in comparison with the traditional hardware approach. A multi-disciplinary approach is adopted here and it consists of the assessment of the hydrodynamic coefficients of the yacht using a numerical package, representation of the hydrodynamic coefficients by suitable polynomial functions, identification of the time dependent fundamental frequency in the roll disturbance signal sample, generation of control signal for an appropriate fin angle based on the fin lift characteristics of the chosen fin and employment of feedback control to maintain the fin at the appropriate angle for maximum control. Once the ship based hydrodynamic coefficients are generated, the entire control algorithm is developed in the virtual instrumentation mode using LabVIEW environment. The effectiveness of the system is verified through laboratory tests on a yacht hull form. The control algorithm permits choice of frequency dependent hydrodynamic coefficients by use of a harmonic distortion analyzer in the virtual instrumentation environment.     

用于海底热液pH探测电极自校正的控制技术研究

在海底热液pH值的探测过程中,探测电极的特性会随时间的推移而发生变化。为了实现长期的原位探测,需要一套流体控制系统对探测电极进行自校正与自维护。针对所设计的流体控制系统,遵循低功耗的设计原则,研制了其主控系统,包括硬件设计和软件开发。为了使控制系统能应用于海底热液环境,对其进行了耐压封装设计,并进行了高压水实验,实验结果表明系统在40 MPa的高压下能正常工作。各种测试指标亦表明系统能自动实现pH探测电极自校正与自维护的功能。     

Design and reliability analysis of DP-3 dynamic positioning control architecture

As the exploration and exploitation of oil and gas proliferate throughout deepwater area,the requirements on the reliability of dynamic positioning system become increasingly stringent.The control objective ensuring safety operation at deep water will not be met by a single controller for dynamic positioning.In order to increase the availability and reliability of dynamic positioning control system,the triple redundancy hardware and software control architectures were designed and developed according to the safe specifications of DP-3 classification notation for dynamically positioned ships and rigs.The hardware redundant configuration takes the form of triple-redundant hot standby configuration including three identical operator stations and three real-time control computers which connect each other through dual networks.The function of motion control and redundancy management of control computers were implemented by software on the real-time operating system VxWorks.The software realization of task loose synchronization,majority voting and fault detection were presented in details.A hierarchical software architecture was planed during the development of software,consisting of application layer,real-time layer and physical layer.The behavior of the DP-3 dynamic positioning control system was modeled by a Markov model to analyze its reliability.The effects of variation in parameters on the reliability measures were investigated.The time domain dynamic simulation was carried out on a deepwater drilling rig to prove the feasibility of the proposed control architecture.