自容式深海原位激光拉曼光譜系統(tǒng)的軟件設計與實現(xiàn).pdf

1、海洋以其廣闊的空間、豐富的資源和特殊的政治地位日益成為各國關注的重要戰(zhàn)略區(qū)域。海洋探測的關鍵點在于實時、實地了解海洋的狀況,為研究海洋提供可靠的第一手資料。因此,實現(xiàn)原位、實時、連續(xù)探測是開展海洋研究,尤其是異常海洋環(huán)境探測工作的重要發(fā)展趨勢,并成為在海洋競爭中取得優(yōu)勢的關鍵?；诩す夤庾V技術的深海原位化學傳感器在這種趨勢下應運而生。在國家863計劃的支持下,中國海洋大學開展了自容式深海原位激光拉曼光譜系統(tǒng)(DeepOceanCompa

2、ctAutomaticRamanSpectrometer,簡稱DOCARS)的研制工作,作為研發(fā)工作的一部分,本論文側重于系統(tǒng)軟件的研究與開發(fā),以達到光譜探測、圖像采集、工作環(huán)境監(jiān)控等目的。
　　 DOCARS系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。本文主要工作是針對該設備的具體要求并結合硬件系統(tǒng)來對軟件系統(tǒng)進行設計和開發(fā),并根據(jù)系統(tǒng)在實驗室測試及海上試驗的工作狀況對軟件系統(tǒng)進行升級。硬件系統(tǒng)包括可控供電電源、光譜探測與圖像采集、單片機控

3、制三個子系統(tǒng)。由深水蓄電池、電源轉換器、固態(tài)繼電器和開關電源組成的可控供電電源子系統(tǒng)實現(xiàn)對光譜儀、工控機等器件的供電；通過MSP430微控制器控制光譜儀、工控機和激光器的工作狀態(tài),并讀取艙內(nèi)溫、濕度；由PC104工控機控制光譜儀、MSP430微控制器和攝像機進行光譜和圖像數(shù)據(jù)的采集、存儲、通訊。根據(jù)功能要求編寫的軟件系統(tǒng)分為水上通訊控制系統(tǒng)軟件和水下控制系統(tǒng)軟件兩部分,是基于VisualStudio2005集成開發(fā)環(huán)境,利用C＃語言開發(fā)

4、完成。通過軟件系統(tǒng)的控制,實現(xiàn)了DOCARS自容式工作、艙內(nèi)工作環(huán)境的監(jiān)控、數(shù)據(jù)文件傳輸與管理、工作參數(shù)的設定及系統(tǒng)交互式工作等功能。其中,水下控制系統(tǒng)軟件通過對光譜儀進行控制來完成光譜信號采集的目的；控制視頻采集卡和攝像機獲取系統(tǒng)工作照片；對單片機進行測量任務包的寫入等功能；與開發(fā)的水上通訊控制系統(tǒng)軟件配合,實現(xiàn)了系統(tǒng)的交互式工作、數(shù)據(jù)導出及后期處理、單片機通信等功能。
　　 在實施深?，F(xiàn)場試驗前,DOCARS實驗樣機必須經(jīng)過

5、實驗室整機調(diào)試、耐壓試驗、甲板統(tǒng)調(diào)、入水調(diào)試,淺海試驗等測試過程,以確保深海試驗的順利實施。作為樣機測試的主要環(huán)節(jié)之一,DOCARS軟件系統(tǒng)的測試伴隨樣機的測試進程而進行。軟件系統(tǒng)的測試過程從實驗室的整機聯(lián)調(diào)開始,通過發(fā)現(xiàn)軟件系統(tǒng)的不足從而對其改進。隨后在40MPa的環(huán)境下對軟件系統(tǒng)進行了不同工作模式下的測試。下水前再經(jīng)過甲板統(tǒng)調(diào),以確保系統(tǒng)入水后工作正常。經(jīng)過兩次海上長時間的試驗,該軟件系統(tǒng)設計的各項功能在深?，F(xiàn)場試驗中得到了完全實現(xiàn)