浮式深水網(wǎng)箱的纜繩力遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)研發(fā).pdf

1、隨著人們對富含蛋白質(zhì)的海產(chǎn)品的需求增大,海產(chǎn)品供應(yīng)越來越依賴于海水養(yǎng)殖。鑒于傳統(tǒng)的河口海灣養(yǎng)殖存在著水體污染嚴(yán)重、養(yǎng)殖品質(zhì)下降等問題,規(guī)?；钏W(wǎng)箱養(yǎng)殖進(jìn)入了“十二五”規(guī)劃。然而,深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)極高,在臺風(fēng)的作用下容易發(fā)生錨泊系統(tǒng)失效導(dǎo)致魚苗死亡的嚴(yán)重后果,這制約了深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的規(guī)模化發(fā)展。要解決網(wǎng)箱安全問題,首先就要研究錨泊系統(tǒng)的受力。因此,本課題以我國南海區(qū)域常用的浮式網(wǎng)箱為對象,研究并開發(fā)深水網(wǎng)箱纜繩系纜力遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)。目的在于

2、不失真地遠(yuǎn)程測量到系纜力波形,為深水網(wǎng)箱錨泊系統(tǒng)受力分析提供適用的實(shí)時(shí)測力工具。
　　通過用ANSYS軟件對深水網(wǎng)箱浮架系統(tǒng)做模態(tài)分析,模擬出其各振型的固有頻率,作為系統(tǒng)開發(fā)依據(jù)。
　　依據(jù)深水網(wǎng)箱系纜力測量的實(shí)際需求,提出了基于ZigBee和GPRS技術(shù)來構(gòu)建深水網(wǎng)箱系纜力遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)中,傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對纜繩的受力信息進(jìn)行采集,然后將各傳感器節(jié)點(diǎn)采集的信息匯聚到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)再通過GPRS網(wǎng)絡(luò)以設(shè)定的格式將

3、采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到陸地監(jiān)控中心,監(jiān)控中心對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、保存。具體內(nèi)容如下:
　　(1)根據(jù)深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的環(huán)境及現(xiàn)有的無線通信技術(shù),提出了采用 ZigBee與GPRS技術(shù)建立深水網(wǎng)箱系纜力遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)的方法;
　　(2)設(shè)計(jì)了下位機(jī)硬件。通過分析纜繩的受力特點(diǎn),針對性的設(shè)計(jì)了拉力信號調(diào)理模塊;詳細(xì)介紹了ZigBee模塊的硬件電路設(shè)計(jì);
　　(3)對基于ZigBee協(xié)議棧的軟件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì),協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)包括

4、協(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò)、串口收發(fā)程序;傳感器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)包括拉力數(shù)據(jù)采集、節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)、節(jié)點(diǎn)接收協(xié)調(diào)器廣播過來的數(shù)據(jù)等;
　　(4)監(jiān)控中心軟件設(shè)計(jì),基于Visual Studio2010平臺,采用C＃語言編寫了監(jiān)控中心軟件,主要負(fù)責(zé)接收傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)、并對其進(jìn)行顯示和保存,并且可以向傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送采集命令、控制傳感器節(jié)點(diǎn)的采樣頻率。
　　本學(xué)位論文有以下2個(gè)創(chuàng)新點(diǎn):
　　(1)設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)作為系纜力測量的工具,初

5、步解決了目前系纜力實(shí)測這一難題。
　　(2)充分考慮了網(wǎng)箱在波浪作用下的水動(dòng)力特性,針對性設(shè)計(jì)了信號調(diào)理模塊,可實(shí)現(xiàn)不失真的測量到拉力信號。
　　通過測試表明,所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可用于實(shí)時(shí)檢測纜繩受力,且系統(tǒng)擴(kuò)展方便,根據(jù)實(shí)際工程研究的需要可以隨意移除或增加檢測點(diǎn),增加了拉力檢測的靈活性,降低了網(wǎng)箱系纜力研究的成本。采用本課題所研發(fā)的檢測系統(tǒng),可以獲得在極端海洋工況下,如臺風(fēng)期間的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的研究提供重要的數(shù)據(jù)參考。