基于復合光纜的深海鉆機監(jiān)控系統(tǒng)的研制.pdf

1、20世紀60年代以來，人類對礦物資源、能源的需求量不斷增加，開始大規(guī)模地開發(fā)和探索海洋。近年來相繼發(fā)展起來的海洋高科技開發(fā)技術(shù)有海水淡化技術(shù)、深海探測與深潛技術(shù)、大洋鉆探技術(shù)、海洋遙感技術(shù)、海洋導航技術(shù)等。本文研究的深海取樣鉆機技術(shù)屬于深海探測與大洋鉆探技術(shù)領(lǐng)域。深海探測，對于深海生態(tài)的研究、深海礦物的開采以及深海地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究，均具有非常重要的意義。
　　 本文針對深海取樣鉆機智能遠程監(jiān)控的實際需要，設(shè)計了一套基于復合光纜的深

2、海鉆機監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)分成水下和甲板兩個部分：甲板系統(tǒng)可以對水下設(shè)備作業(yè)情況進行監(jiān)視和控制；水下監(jiān)控系統(tǒng)響應上位機下達的命令請求，實現(xiàn)對水下各種傳感器數(shù)據(jù)的采集，鉆機的作業(yè)控制；甲板系統(tǒng)與水下嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)通過光纖動力復合鋼纜實時通信。
　　 本文最主要的工作分成6個部分：水下嵌入式硬件系統(tǒng)設(shè)計、基于串口的可靠傳輸協(xié)議設(shè)計、水下控制系統(tǒng)軟件設(shè)計、甲板監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計、整機系統(tǒng)調(diào)試。
　　 水下嵌入式硬件系統(tǒng)設(shè)計主要包括帶

3、備用電池的水下供電模塊設(shè)計、C8051F020主控芯片與CPLD芯片的輸入輸出接口電路設(shè)計、傳感器選型與電路設(shè)計。CPLD IO擴展模塊擴展了96路IO口，選擇SPI為通信接口，每個IO口均可設(shè)置為輸出或輸入模式。使用Modisim仿真測試，并通過了驗證。
　　 為了保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸設(shè)計了基于串口的可靠傳輸協(xié)議，其含有數(shù)據(jù)校驗、流控、丟失數(shù)據(jù)自動重傳、超時控制等重要特性。
　　 水下控制系統(tǒng)軟件包含傳感器數(shù)據(jù)采集與傳輸