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基于GPRS的近海赤潮监测实验系统研究

2020-11-30阅读(621)

基于GPRS的近海赤潮监测实验系统研究

论文摘要

赤潮是我国近海主要的多发性海洋生态灾害,加强赤潮监测技术研究及相关设备研制,对于赤潮预报与治理工作具有重要的现实意义。基于GPRS的近海赤潮监测实验系统是采用现代科技对近与赤潮发生相关的海海水参数进行实时采集、传输和处理的集成自动化系统,它综合电化学传感器、通信和计算机等多学科某些新近成果,用于解决赤潮预报相关的海洋环境监测问题,它的出现将大大地改变过去只靠人工采样测量海水环境参数的落后状态,保证监测的及时性,极大地提高了预报的精度。它动态实时地监测海水中溶解氧、PH值和盐度等环境参数,对赤潮预警起到了重要作用。本文首先以赤潮监测的需求和发展趋势为依托,确定了系统的设计目标,并在此基础上设计了基于GPRS的近海赤潮监测实验系统的整体架构。然后,以该框架为依托,详细介绍了海洋环境参数的数据采集子系统和无线通信子系统的软硬件设计。在本系统的设计过程中,海洋环境参数的数据采集子系统的微处理器选用的是TI公司的MSP430F149低功耗单片机,对溶解氧、pH值、盐度和温度传感器信号进行数据采集及处理。单片机数据采集主要负责两个方面的工作:1、将被测量信号经A/D转换成合适的数字信号送入单片机;2、利用串口通信与无线通信模块相连,发送所采集的数据到监测中心。根据赤潮监测的要求,无线通信子系统的远程通信方式选用的是成熟的GPRS(General Packet Radio Service通用分组无线业务)无线数据传输业务,它是一种高效、低成本的无线分组数据业务,特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输。随着新一代GPRS移动通信业务的产生和全面投入使用,无线移动数据通信的应用越来越广泛。高速的数据传输和永远在线特点,配合按流量收费的资费方式,使GPRS通信业务在环境保护、道路交通、商务金融、移动办公等行业中具有无可比拟的性价比优势。本论文中GPRS的主要应用是利用GPRS方式解决赤潮自动监测中的数据传输问题,达到无人值守和无线传送的目的。重点介绍了系统组成中所使用的GPRS数据传输的实现方法。给出了GPRS通信在赤潮监测系统中的使用方案,并对方案的实现作了详细的介绍。在硬件电路和软件编程完成后,进行了整机调试与测试。测试结果表明:该系统能够满足项目要求,达到了预期目的。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题来源及研究意义
  • 1.2 赤潮监测的国内外研究现状
  • 1.2.1 国外研究现状
  • 1.2.2 国内研究现状
  • 1.3 远程监测系统中的无线通信技术的比较
  • 1.4 课题的主要研究内容及论文结构
  • 1.5 本章小结
  • 第二章 基于GPRS的近海赤潮监测实验系统的监测方法分析研究
  • 2.1 引言
  • 2.2 近海赤潮监测实验系统监测参数的初步确定
  • 2.3 基于GPRS的近海赤潮监测实验系统的总体方案规划
  • 2.4 溶解氧的测量机理研究
  • 2.4.1 溶解氧电极的机理研究
  • 2.4.2 温度对溶解氧浓度的影响机理研究
  • 2.5 PH值的测量机理研究
  • 2.6 GPRS无线通讯技术研究
  • 2.6.1 GPRS技术简介
  • 2.6.2 GPRS的网络结构模型
  • 2.6.3 GPRS网络的Internet识别
  • 2.6.4 数据中心入网的两个关键技术——动态域名和端口映射
  • 2.7 本章小结
  • 第三章 数据采集及控制子系统的硬件规划与设计
  • 3.1 数据采集及控制子系统硬件整体规划
  • 3.2 微处理器、电源芯片及传感器的选型
  • 3.2.1 微处理器的选择
  • 3.2.2 溶解氧传感器的选型
  • 3.2.3 PH值传感器的选型
  • 3.2.4 温度传感器的选型
  • 3.2.5 电源芯片的选型
  • 3.3 溶解氧检测单元硬件电路设计
  • 3.4 PH值检测单元硬件电路设计
  • 3.5 温度检测单元硬件电路设计
  • 3.6 实时时钟、串口通信及存储模块电路设计
  • 3.6.1 实时时钟模块电路设计
  • 3.6.2 串口通讯模块电路设计
  • 3.6.3 Flash存储模块电路设计
  • 3.7 本章小结
  • 第四章 基于GPRS的近海赤潮监测实验系统软件设计
  • 4.1 引言
  • 4.2 数据采集及控制单元的软件设计
  • 4.2.1 MSP430开发调试环境简介
  • 4.2.2 初始化子程序设计
  • 4.2.3 串口中断服务程序设计
  • 4.2.4 AD数据采集子程序设计
  • 4.2.5 实时时钟子程序设计
  • 4.2.6 数据存储子程序设计
  • 4.3 GPRS模块的程序设计
  • 4.3.1 AT指令集及其应用
  • 4.3.2 网络子程序的设计与实现
  • 4.3.3 GPRS模块的主程序设计
  • 4.4 赤潮监测实验系统中心软件设计
  • 4.4.1 通信子模块程序设计
  • 4.4.2 数据库子模块程序设计
  • 4.4.3 用户界面的设计与实现
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 基于GPRS的近海赤潮监测实验系统的试验调试
  • 5.1 引言
  • 5.2 串口通信及实时时钟模块试验
  • 5.3 下位机Flash数据存储试验
  • 5.4 数据采集模块试验
  • 5.4.1 溶解氧的数据采集试验
  • 5.4.2 PH值的数据采集试验
  • 5.5 基于GPRS的近海赤潮监测实验系统联调试验
  • 5.6 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 总结
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 科研项目及科研成果
  • 攻读硕士学位期间参与的科研项目
  • 攻读硕士学位期间参与申请的专利

    • 相关论文文献

    • [1].同安湾赤潮监测站位优化设置[J]. 福建水产 2010(02)
    • [2].新型赤潮监测系统设计研究[J]. 传感技术学报 2008(05)
    • [3].基于光谱曲线特性和波谱角分类的赤潮监测方法[J]. 遥感信息 2009(04)
    • [4].赤潮监测系统的优化设计与实验研究[J]. 轻工机械 2011(06)
    • [5].基于改进粒子群SVM的海洋赤潮监测算法设计[J]. 青岛大学学报(自然科学版) 2016(04)
    • [6].遥感技术在近岸海域赤潮监测中的应用研究[J]. 技术与市场 2019(05)
    • [7].基于遥感数据的海洋赤潮监测应用探索[J]. 现代化农业 2019(03)
    • [8].基于多波段差值比值法的秦皇岛海域赤潮监测方法[J]. 河北渔业 2020(01)
    • [9].基于Silverlight的赤潮监测WebGIS技术研究与应用[J]. 计算机应用与软件 2014(09)
    • [10].赤潮监测中的数据传输问题分析[J]. 电脑知识与技术 2011(22)
    • [11].基于生物光学算法的海洋赤潮监测[J]. 光学学报 2008(01)
    • [12].基于物联网的赤潮监测系统[J]. 实验室研究与探索 2013(03)
    • [13].基于GOCI的东海区海域赤潮监测技术应用研究[J]. 环境科学与管理 2020(01)
    • [14].赤潮灾害的防控综述[J]. 城市地理 2015(14)
    • [15].泉州湾赤潮藻类优势种演替影响因子探讨[J]. 海洋与湖沼 2009(06)
    • [16].基于支持向量机的航空高光谱赤潮监测[J]. 微计算机信息 2008(21)
    • [17].基于光学浮标的赤潮生消过程半分析监测方法[J]. 光学学报 2012(02)

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