自容式深海原位激光拉曼光譜系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)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(guān)注的重要戰(zhàn)略區(qū)域。海洋探測的關(guān)鍵點(diǎn)在于實(shí)時(shí)、實(shí)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(shí)現(xiàn)原位、實(shí)時(shí)、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(guān)鍵?；诩す夤庾V技術(shù)的深海原位化學(xué)傳感器在這種趨勢下應(yīng)運(yùn)而生。在國家863計(jì)劃的支持下,中國海洋大學(xué)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(cè)重于系統(tǒng)軟件的研究與開發(fā),以達(dá)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(shè)備的具體要求并結(jié)合硬件系統(tǒng)來對軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā),并根據(jù)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室測試及海上試驗(yàn)的工作狀況對軟件系統(tǒng)進(jìn)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(jī)控

3、制三個(gè)子系統(tǒng)。由深水蓄電池、電源轉(zhuǎn)換器、固態(tài)繼電器和開關(guān)電源組成的可控供電電源子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對光譜儀、工控機(jī)等器件的供電；通過MSP430微控制器控制光譜儀、工控機(jī)和激光器的工作狀態(tài),并讀取艙內(nèi)溫、濕度；由PC104工控機(jī)控制光譜儀、MSP430微控制器和攝像機(jī)進(jìn)行光譜和圖像數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、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(shí)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(shè)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(jìn)行控制來完成光譜信號(hào)采集的目的；控制視頻采集卡和攝像機(jī)獲取系統(tǒng)工作照片；對單片機(jī)進(jìn)行測量任務(wù)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(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的交互式工作、數(shù)據(jù)導(dǎo)出及后期處理、單片機(jī)通信等功能。
　　 在實(shí)施深海現(xiàn)場試驗(yàn)前,DOCARS實(shí)驗(yàn)樣機(jī)必須經(jīng)過

5、實(shí)驗(yàn)室整機(jī)調(diào)試、耐壓試驗(yàn)、甲板統(tǒng)調(diào)、入水調(diào)試,淺海試驗(yàn)等測試過程,以確保深海試驗(yàn)的順利實(shí)施。作為樣機(jī)測試的主要環(huán)節(jié)之一,DOCARS軟件系統(tǒng)的測試伴隨樣機(jī)的測試進(jìn)程而進(jìn)行。軟件系統(tǒng)的測試過程從實(shí)驗(yàn)室的整機(jī)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(jìn)。隨后在40MPa的環(huán)境下對軟件系統(tǒng)進(jìn)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(shí)間的試驗(yàn),該軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能在深?，F(xiàn)場試驗(yàn)中得到了完全實(shí)現(xiàn)