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原文传递走航式表层水温观测系统研究

论文题名：	走航式表层水温观测系统研究
关键词：	海洋表层水温;RT-Thread系统;智能控制;船载观测;漂浮装置
摘要：	海水温度观测对研究海洋物理、海洋化学、海洋生物和地理学等领域具有十分重要的实用价值。船载海水温度观测对全球天气网的有效构建，海洋环境数据的精准预测，船舶航行的安全保障具有极重要的现实意义，是开展相关研究不可缺少的数据获取手段。但目前，传统船载测温方法仍面临着观测层深不确定、观测稳定性较差、高度依靠专业技术人员操作等一系列问题，因此本文主要面向于海水表层温度观测，开展了智能化、自动化、低功耗的船载智能水温观测系统的开发研制，旨在为船载表层水温观测提供一定的技术支持。　　首先，结合当前船载水温观测研究的现状及《GB/T14914.2-2019海洋观测规范第2部分:海滨观测》等“相关观测规范要求”，提出了系统的总体设计方案，系统包括三大单元：数据采集终端、智能运动单元、主控中心。基于STM32和RT-Thread国产嵌入式操作系统，本文进行了数据采集终端和智能运动单元的开发设计，包括采集终端和运动单元的机械设计、硬件电路设计和嵌入式软件设计，完成了RT-Thread向STM32的系统移植，实现了RT-Thread在STM32硬件平台上的稳定运行。结合物联网技术应用，通过对当前的主流无线通信方式进行对比并对LORA无线通信技术深入研究，设计了LORA无线通信系统用于数据交互。　　其次，确定了表层水温观测要素指标：准确度为?0.2℃、观测层深为海面下0.5米以内的水层、观测频度为根据观测要求实现自动控制。对温度传感器测量原理进行研究，基于滑动平均滤波结合温盐传感器中盐度和温度数据研究了漂浮装置海水表温的测温算法，通过数据的综合分析实现系统观测结束的自动判别并进一步提高温度测量数据准确性。本文设计了计算机终端主控中心软件，具备决策支持、实时监测、历史查询、故障报警等功能。使用决策支持功能在观测过程结合当前船舶、气象、水文数据综合分析，实现对观测系统的智能控制和系统的自动观测。对通信协议进行设计，数据采集终端与主控中心通过LORA无线通信方式进行指令发送和数据传输。　　最后在理论分析、算法研究和软硬件设计的基础上，对基于RT-Thread的船载智能水温观测系统进行了现场测试，系统测试结果表明，系统整体运行稳定可靠，系统各部分工作正常，主控中心监测和控制功能正常，智能运动单元控制功能精准，数据采集终端和LORA无线通信系统工作稳定，观测数据准确度达到预期指标。
作者：	刘帅
专业：	控制工程
导师：	朱洪海
授予学位：	硕士
授予学位单位：	齐鲁工业大学
学位年度：	2022