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船舶油污监测系统的设计以及数据压缩算法的应用研究
| 论文题名： | 船舶油污监测系统的设计以及数据压缩算法的应用研究 |
| 关键词： | 射频卡;单片机;LZW算法;无损数据压缩;船舶油污监测系统;数据压缩算法 |
| 摘要： | 在海洋以及长江内河流域，船舶含油污水的排放给长江水域带来严重的污染和破坏，危害了人体的健康和社会的公共利益。因此，如何监督船舶油污排放是当前的一个重要课题。为了适应国际海事组织《73/78防污公约》规定的排放要求，设计一套可以实时地监控并且记录下船舶油水分离器排放的情况的船舶油污排放监控系统十分必要，方便海事人员了解船舶油污排放的情况。 由于船舶在航行时无法实时有效地上船监视其油污排放情况，只能记录下油水分离器每次排放的时间以及浓度指标，以供海事人员查验。本文在此思路的指引下设计了一种基于射频IC卡技术的油污排放监控系统，该系统以单片机为主控芯片，并且研究了一套数据压缩算法以解决IC卡存储容量小的弊端。本监测终端主要由三部分组成：以51单片机为核心的主控单元、射频卡读写模块以及以FPGA器件为核心的数据压缩系统。射频卡读写模块采用的是PHILIPS公司最新生产的读卡芯片MF RC500，用来与射频IC进行无线通信，主控单元主要采集和管理传感器数据，数据压缩系统则对采集来的数据进行压缩编码处理。 本课题研究的是一种基于FPGA的数据实时无损压缩系统，算法采用LZW算法。首先通过对比分析常用数据无损压缩算法的特点得出LZW算法在实时性、实现复杂度、所需的存储容量、算法的压缩效果和适用的场合方面都有不错的特点，因此以它作为硬件实现的算法。本设计采用QUARTUSⅡ为FPGA器件软件开发平台，采用Verilog+原理图的混合输入方式进行层次化描述。 论文的具体研究工作可以概括为以下几个方面： (1)根据油污排放监控系统的机理，完成了监控系统总体设计、IC卡读写模块选型、数据压缩算法选择、各个功能芯片的选型与应用。 (2)按照EDA设计方法，完成监控系统各个硬件模块的设计，包括电路原理图的设计，PCB的制作等，并且在选型设计的过程中充分考虑了降成本降功耗技术，并对电路进行了测试和实验。 (3)利用软件工程结构化的设计方法，完成了监控系统的总体软件的设计，基本完成了各个软件模块的程序设计，实现监控系统的基本功能。 (4)研究信源编码理论，深入学习LZW数据压缩算法思想，编写算法代码，分模块实现算法，并且利用软件仿真。 |
| 作者： | 金紫云 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 马南琦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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