基于海底觀測網(wǎng)的原位激光拉曼遠程通訊控制.pdf

1、海底蘊藏豐富的礦產(chǎn)資源、天然氣水合物資源和油氣資源，其戰(zhàn)略地位日益受各國所重視。隨著科技的發(fā)展，社會的需求，我國在十二五期間提出將建設(shè)海底長期科學觀測網(wǎng)。海底觀測網(wǎng)是在海底搭建電能傳輸線路以及光纖網(wǎng)絡(luò)連接在海底觀測點附近的海底科學觀測儀器和陸地基站監(jiān)控中心，基站監(jiān)控中心可以實時在線獲取海底科學觀測儀器采集到的觀測數(shù)據(jù)。基于海底觀測網(wǎng)的原位激光拉曼光譜采集系統(tǒng)放置在海底，是一種連接在海底觀測網(wǎng)中的科學觀測系統(tǒng)，主要功能是采集海底拉曼光譜，

2、對海底的酸根離子進行原位測量。本文主要研究基于海底觀測網(wǎng)的原位激光拉曼遠程通訊控制，將整個系統(tǒng)設(shè)計為三部分：基站監(jiān)控中心、傳輸主干網(wǎng)、海底拉曼光譜采集系統(tǒng)。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　1.基于海底觀測網(wǎng)的原位激光拉曼光譜采集系統(tǒng)的遠程通訊控制的整體設(shè)計：根據(jù)海底觀測網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)，設(shè)計適合拉曼光譜采集系統(tǒng)的海底觀測網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，分為基站監(jiān)控中心、傳輸主干網(wǎng)、海底拉曼光譜采集系統(tǒng)三個部分。本文研究了海底觀測網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，通信方式以及連

3、接方式，海底拉曼光譜采集部分的拓撲結(jié)構(gòu)：一個拉曼控制艙控制兩個拉曼探測艙，采集兩種光譜。
　　2.傳輸主干網(wǎng)的硬件結(jié)構(gòu)以及軟件設(shè)計：傳輸主干網(wǎng)連接基站監(jiān)控中心和拉曼光譜采集部分中的拉曼控制艙，本文研究了基站監(jiān)控中心與拉曼控制艙的可靠性硬件結(jié)構(gòu)。傳輸主干網(wǎng)采用 TCP/IP協(xié)議，詳細介紹基于海底觀測網(wǎng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)以及協(xié)議，設(shè)計海底觀測網(wǎng)應用層通信協(xié)議，根據(jù)應用層通信協(xié)議利用Visual C++6.0開發(fā)環(huán)境進行套接字編

4、程進行軟件設(shè)計，編寫了基于ICMP協(xié)議的Echo and Echo Reply軟件，用來探測并報告 IP數(shù)據(jù)報傳輸過程中產(chǎn)生的各種錯誤，測試信宿機的可達性。
　　3.拉曼光譜采集系統(tǒng)的設(shè)計及研究：拉曼光譜采集系統(tǒng)是連接在海底觀測網(wǎng)上的科學觀測儀器，可接收和分析來自基站監(jiān)控中心的命令，并通過解析的命令進行光譜采集、數(shù)據(jù)存儲或?qū)?shù)據(jù)上傳到基站監(jiān)控中心。本文研究了拉曼控制艙的硬件結(jié)構(gòu)，拉曼控制艙與兩個拉曼探測艙的通信協(xié)議——Modbus

5、協(xié)議，設(shè)計基于Modbus協(xié)議的通信協(xié)議，并根據(jù)通信協(xié)議進行了相應的軟件設(shè)計。
　　4.軟件測試：分為傳輸主干網(wǎng)軟件模擬測試和拉曼光譜采集模擬測試。傳輸主干網(wǎng)軟件模擬測試：將PC104與數(shù)據(jù)采集模塊通過串口連接，PC104通過以太網(wǎng)與PC連接，PC可以遠程控制PC104，命令PC104通過串口從數(shù)據(jù)采集模塊采集數(shù)據(jù)，再將采集到的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳輸?shù)絇C，測試 Echo and Echo Reply軟件來探測信宿機的可達性；拉曼光譜