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  • 基于无线传感器网络的海洋水环境监测系统的设计

    引言     近几年来,随着海洋事业的迅速发展,海洋环保已经提上议事日程。因此,海洋水环境监测成为人们越来越关注的焦点。     无线传感器网络广泛应用于军事侦察、环境监测、目标定位等领域,能够实时地感知、采集和处理网络覆盖范围内的对象信息,并发送给观察者。它具有覆盖区域广,可远程监控,监测精度高,布网快速和成本低等优点。把无线传感器网络技术应用到海洋水环境监测系统中,是人们近几年来研究的焦点。     Zigbee与其他的无线通信标准相比,适用于吞吐量较小,网络建设投资小,网络安全性高,不便于频繁更换电源的场合。在工业控制领域利用传感器基于Zigbee技术组成传感器网络,可以使得数据采集和分析变得方便和容易。Zigbee网络用于传感网络的组建很重要的一点在于它的低功耗,其发射功率仅为0~3.6dBm;它的通信距离可达30~70m,具有能量检测和链路质量指示能力,可以自动地对自身的发射功率进行调整,可以在保证通信链路质量的前提下最小地消耗能量。网络功能是Zigbee最重要的特点,也是与其它无线局域网标准不同的地方。在网络层方面,Zigbee的主要工作在于负责网络机制的建立与管理,并具有自我组态与自我修复功能。     IEEE802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率(<250kb/s)、工作在2.4GHz和868/928MHz的无线技术,网络层以上协议由ZigBee联盟制定,IEEE802.15.4负责物理层和链路层标准。完整的zigBee协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、以及数据链路层和物理层组成。协议栈结构如图l所示。 1 传感网络的构成     本文设计的无线传感器网络的组成包括传感器节点、汇聚节点和网关节点,主要负责探测海洋区域内的各种情况,包括油污检测、浊度测量、化学需氧量测量、海藻测量等等。     传感器节点主要负责网络的形成,海洋各项参数的采集,并将数据通过多跳的形式传输到汇聚节点。     汇聚节点是无线传感器网络的中心节点,负责网络的发起,拓扑的形成与维护,网路数据的汇聚与处理,与监控系统的通信与信息交互。汇聚节点是传感器节点终端节点中能力较强的一种。     网关节点接收来自其他节点的数据,并对数据进行校正、融合等处理,然后发送给监测中心。对于监测中心所发指令进行相应处理,用来确定各个节点的工作状态。     后台监测中心负责对发送回来的海洋参数数据进行汇总与处理,网络拓扑的控制,网络的监护等工作。     整个海洋监测系统由一定数量的传感器网络终端节点、少量汇聚节点、一个网关节点以及后台监测系统组成。为了探测一定区域,需要在该区域内布置一定数量的传感器节点,以达到对整个区域的覆盖,并且需要一个网关节点完成对来自传感器终端的数据的融合,上传给后台监测系统,完成数据的分析与处理。从网关节点到监控中心距离一般都比较远,可采用现有的GPRS网络进行远程数据传输。GPRS网络连接费用相对低廉,传输速率较高,性价比较高,而且能够永远在线。传感网络结构示意图如图2所示。     传感器终端节点与汇聚节点能够自动形成一个自组织、多跳的网络。传感器终端节点按指令采集数据,并将数据及时地通过自适应的路由、多跳中继后传输给网关节点,网关节点将汇集的数据打包后,转发给后台监控系统。 2 硬件设计     本海洋监测系统中的传感器节点是传感网络中最重要的部分,其硬件包括微处理器单元、一个zigbee通信模块及电源管理模块;汇聚节点硬件包括微处理器单元、两个Zigbee通信模块及电源管理模块;网关节点硬件包括微处理器单元、一个Zigbee通信模块、一个GPRS模块及电源管理模块。 2.1 节点微处理器MSP430F149单片机     由于无线传感器网络节点需要将传感器输出的模拟信号转换为数字信号,可选择一款集成有AD转换功能的微控制器。另外,无线传感器网络节点除完成数据采集功能外,还要完成数据转发和路由功能,因而要有足够的处理能力、程序空间及数据空间。本设计MCU采用的是MSP-430F149单片机,它是TI公司生产的一种16位超低功耗混合信号处理器,称之为混合信号处理器,主要是由于其针对实际应用需求,把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上,以提供“单片”解决方案。其突出优点是低电源电压、超低功耗。由于为FLASH型,所以可以在线对单片机进行调试和下载程序。     MSP430F149低频辅助时钟采用32kHz时钟晶振直接驱动,可作为后台实时时钟实现自唤醒功能。集成的高速数字控制振荡器(DCO)频率为8MHz,可作为CPU的主系统时钟(MSLK)源,也可以作为CPU的子系统时钟(SMCLK)源。 2.2 节点Zigbee通信模块CC2420     本系统中无线传感器网络硬件中的Zigbee通信模块采用低功耗高性能的无线网络模块CC2420来实现,它工作在全球通用的2.4GHz频段。CC2420是一款符合IEEE802.15.4标准的射频收发器,性能稳定且功耗极低。CC2420的选择性和灵敏度指数超过IEEE802.15.4标准的要求,可确保短距离通信的有效性和可靠性,利用此芯片开发的无线通信设备支持数传速率高达250kb/s,可实现多点对多点的快速组网。  CC2420发送数据时,使用直接正交上变频。基带信号的同相分量和正交分量直接被DAC转换为模拟信号,通过低频滤波器,直接变频到设定的信道上,再由天线发射出去。     Zigbee通信模块CC2420与单片机的连接电路,如图3所示。     CC2420只需要极少的外围电路,包括时钟电路、射频I/O匹配电路和微控制器接口电路三部分。芯片本振信号既可由外部有源晶体提供,也可以由内部电路提供。由内部电路提供时需要外加晶体振荡器和两个负载电容,电容的大小取决于晶体的频率及输入容抗等参数。例如当采用16MHz晶振时,其电容约为22pF。射频I/O匹配电路主要用来匹配芯片的输入/输出阻抗。CC2420与微处理器的连接非常方便,它使用SFD、FIFO、FIFOP、和CCA四个引脚表示收发数据的状态;微处理器通过SPI接口与CC2420交换数据、发送命令等。     CC2420收到物理帧的SFD字段后,会在SFD引脚输出高电平,直到接收完该帧。如果启动了地址辨识,在地址辨识失败后,SFD引脚立即转为输出低电平。FIFO和FIFOP引脚表示接收FIFO的缓存区状态,如果接收FIFO缓存区有数据,FIFO引脚输出高电平;当接收FIFO缓存区为空,FIFO引脚输出低电平;当FIFO引脚在接收FIFO缓存区的数据超过某个临界值时,或在CC2420接收到一个完整的帧以后输出高电平临界值时,可以通过CC2420的寄存器设置。CCA引脚在信道上有信号时输出高电平,它只在接收状态下有效,在CC2420进入接收状态至少8个符号周期后,才会在CCA引脚上输出有效的信道状态信息。     SPI接口由CSn、SI、SO和SCLK引脚组成,微处理器通过SPI接口访问CC2420内部寄存器和存储器。在访问过程中,CC2420是SPI接口的从设备,接收来自微处理器的时钟信号和片选信号并在微处理器的控制下执行输入/输出操作。SPI接口接收或者发送数据时,都与时钟下降沿对齐,CC2420与MSP430F149是通过SPI连接的,其中MSP430F149处于主模式,CC2420处于从模式。MSP430F149还有4个I/O口与CC2420相连,主要起查询CC2420状态的作用。     电源管理模块为传感器单元、处理器单元、无线通信模块提供能源,并对电源进行管理,以提高能量的利用率。 2.3 系统IEEE802.15.4工作模式     IEEE802.15.4规范中规定使用DSSS调制方式,CC2420中的调制和扩频功能框图如图4所示。     每个字节分为两组符号,4位一组,低位符号首先传送,对于多字节域,则是低位字节首先传送,但是,与安全有关的域先传送高位字节。每个符号映射为一个超过16位的伪随机序列,即32位片码序列。片码序列以2Mchip/s的速率传送,对于每个符号,首先传送低位片码。 调制方式为偏移正交相移键控,具有半个正弦的形状,相当于最小频移键控(MFSK)调制,每片的形状通过半个正弦波交替在同相和正交相位信道传送。 2.4 数据通信帧格式设置     同步头包括前导序列和开始帧分隔符,在CC2420中前导序列长度和开始帧分隔符是能设置的,默认值4字节和1字节,是符合IEEE.80 2.15.4协议的;物理头位为1字节,帧控制和序列号分别为2字节和1字节:地址和源地址共6字节,待发数据段长度为帧长度减去地址和帧校验序列。当MODEMCTRL0.AUTOCRC控制位置位时,这个帧校验序列自动产生2字节,并由CC2420硬件自动插入。 3 软件设计     本设计中,无线传感器网络是一个多路的自组织无线网络,可以实现自动组网,自动路由查询,自动数据采集与传输,软件设计上必须能够实现多跳自组织的功能。另外,传感器节点必须要求极低的功耗,而低功耗除了硬件设计上的低功耗外,更重要的是软件设计的低功耗。     此无线传感器网络终端在开机后首先进行自检,如果自检失败了,则进行硬件故障提示,而且自动关机。在自检通过后,进一步判断工作模式。传感器节点在自检通过后进入接入状态,如果接入失败则进入等待状态。处于等待状态的节点关闭射频收发器以节省功耗,当等待定时器溢出时,节点再次回到接入状态进行新的介入尝试。如果节点接入成功便转入业务状态。处于业务状态的节点,完成数据的采集与传输,对近节点数据的中继转发,新节点入网的介入确认等操作。节点为了实现低功耗,必须在业务状态(活动状态)与休眠状态之间轮换。     软件开发以IAR Embedded Workbench V2.10为平台,采用C语言编写。节点的MSP430系列单片机支持C语言程序设计。适用于MSP430系列的C语言与标准C语言兼容程度高,大大提高了软件开发的工作效率,增强了程序代码的可靠性、可读性和可移植性。软件编程的基本思想是:先对SPI、CC2420控制端口初始化,使能SPI、UART端口,使能ADC,开机后,就可以运行任务程序,实现接收或发送数据及命令了。     传感器节点、汇聚节点的工作流程如图5所示。     对于网关节点的设计,接收数据部分仍采用CC2420无线收发模块,可以采用统一的传输协议,保证传输的可靠性;由于还要进行数据的处理,网关节点就不附加传感器了,以便提高处理器对数据的处理能力,MCU统一采用MSP430F149单片机;同时,监控中心一般远离监测点,需要采用GPRS模块来实现数据的远程传输。其工作流程如图6所示。 4 结论     本文设计的有关海洋水环境监测的无线传感器网络综合运用了无线传感技术、嵌入式计算技术、现代网络技术、无线通信技术和分布式智能信息处理技术,将功能相同或不同的无线智能传感器构成网络化、智能化的传感网络,大大提高了监测海洋各项参数的传感器的监测能力。这样的基于无线传感器网络的实时监控系统采用中短距离、低功耗无线网络,射频传输成本低;可根据需要采用多种供电模式,节能效果好;可实现灵活的快速组网和自动配置,扩展性好。

    时间:2010-11-07 关键词: 监测系统 海洋 无线传感器网络 水环境

  • 海水量子通信技术

     海洋是潜艇的庇护所,让水面舰艇难以捕捉到潜艇,但海洋也限制了潜艇获取信息的能力。随着技术的进步,海水量子通讯技术使得潜艇获取信息的能力大大增强。 创新产生战斗力,创新也必将给军事领域带来新变革!前不久,处于世界领先水平的中国量子通信领域,再传喜讯:上海交通大学金贤敏团队成功地进行了首个海水量子通信试验,同时观察到了光子极化量子态和量子纠缠可在海水中保持量子特性;并在国际上首次通过试验验证了水下量子通信的可行性。毋庸置疑,此次试验再次向世界证明,中国独立自主,创新性地向未来建立水下以及空海一体量子通信网络方面迈出极其重要一步。   金贤敏在光子集成与量子信息实验室内工作   大量的试验结果充分显示:水下量子通信可达数百米,虽然信道较短,但能对水下百米量级的潜艇和传感网络节点等进行保密通信;即使只是从水下几米深的地方对太空卫星和空中飞行器进行保密通信,也比之前认为海水是"禁区"的论断大大前进了一步。更为重要的是,水下量子通信技术还能在军事等领域"大显身手",带来以往根本无法想象的利好结果。 事实上,近些年来有关光纤和自由空间大气信道的量子通信已被证明完全可行。为此,不少科学家及其相关领域的专家逐步开始探索,海洋能用作量子信道的可行性。实践证明:尽管相比光纤和大气,海水中悬浮物和盐度等,对光子导致的散射和损耗效应要大得多,但实际上海水仍有一个光子传输时损耗较低的蓝绿窗口,且其能被商用单光子探测器探测到。由此可见,基于海水的量子通信理论上是可行的。   我国"墨子号"量子科学实验卫星掠过天空   有关部门及相关人士指出,当下的试验只是朝水下量子通信方向迈出了关键的第一步,而离实用化的水下、空海、天海一体的量子通信连线和网络还有一段较长的路要走。不过,即便如此,权威人士认为:只要继续努力,实现量子通信技术上天、入地、下海的日子已为期不远了。   "墨子号"量子卫星与地面站建立天地链路   当然,最让军事专家和潜艇通信专家喜悦的是,一旦海水量子通信试验取得完全实用化的成功,并能顺利、可靠地运用于水下潜艇上,必将带来"水下战场"的一场革命性变化。届时,我国的各型潜艇,无论是常规动力潜艇,还是核动力潜艇,均不再视海水为"天然阻隔",而却可以长时间、隐蔽地巡弋于水下深处,并可"及时、快捷、安全"地与水面战舰、空中飞机,乃至太空卫星之间,实现高效、可靠的通信。其实,水下量子通信的重要意义远不在此,除了潜艇本身可获得最安全、最可靠的信息外,还可与其他任何空间的作战平台全面、安全、快捷地沟通信息,实现真正意义上、多维空间的一体化协同作战。 还有一点值得强调的是,未来的水下潜艇将变成真正意义上的"眼观六路、耳听八方"智能化探测的高手,也是最能把握有利战机实施隐蔽打击的高手;而对方却将变得毫不知情、毫无准备,甚至在遭到毁灭性的打击后,仍不知对方在何处,弹药来自何方。   我军战略核潜艇

    时间:2017-11-21 关键词: 通信技术 海洋 量子

  • “夫妻店”海洋王照明拟上市遭员工吐槽

    近日,海洋王照明发布招股书,拟在中小板上市,发行5000万股,募集资金5.5亿元。这家主营特种照明的公司去年营收水平令人满意,但其强制性摊派任务指标,在产能利用率不足的情况下还激进增产,成为业绩中的瑕疵。 若只看毛利率,海洋王照明足以让其他照明类上市公司脸上无光。 在目前已上市的照明类公司中,佛山照明、雪莱特、阳光照明、勤上光电2012年度的综合毛利率分别为25.95%、29.8%、19.11%、31.61%,而海洋王照明的综合毛利率高达71.11%。 如此高的毛利率从何而来呢?与勤上光电等采取经销商模式的同行不同,客户多为国有企业的海洋王照明采取直销模式,减少了中间环节。 但直销模式也存在弊端。海洋王需要向外部采购核心零件,自身主要从事组装生产,但由于公司极其重视产品销售,每年各级领导都给下属摊派业绩指标,使得销售人员的压力极大。 一位于2012年离职的前海洋王照明员工向记者透露,为完成销售任务,许多销售人员以自己的提成向客户支付回扣;甚至有人遭遇了“被合同”的情况。“比如为提升业绩,月底时领导把我们并未完成的合同提前计算为已完成的客户采购合同,并录入海洋王照明的业绩指标。若员工最终没有与客户签下该项合同,就要以"违约"为理由克扣工资。” 该人士“克扣工资”的说法在海洋王招股书中似有所佐证:2012年度,海洋王照明的人均销售费用较2011年度下降7.10%,降幅大于同期人均销售收入的降幅,公司称由于2012年度大部分行业事业部没有完成经营目标,故未计提奖金。 海洋王照明65%以上的员工均为销售人员,他们被公司称为“服务工程师”,在下设的服务中心供职。截至2013年12月31日,海洋王照明在全国设有12个专业化的行业事业部,行业事业部下设有142个服务中心。 海洋王照明的营业收入正来自这142个服务中心,这些服务中心的办公面积从66平方米到150平方米不等,多“寄居”在居民楼中。值得注意的是,一些同时身兼“销售”与“售后”二职的服务中心可能存在未向当地税务部门缴纳税款的情况。 “根据相关法律法规,在外地从事生产经营活动超过180天的企业,应在生产经营所在地办理注册税务登记,所以每个服务中心都提心吊胆,怕税务部门来查。曾经有服务中心被其他厂家告了,当地税务部门就来处理,把电脑和文件都搬走了。”这名前海洋王照明员工透露。 事实上,海洋王照明这种“销售为主,生产为辅”的营业模式正面临难关:上市之后公司需要信息公开,直销模式有可能会把公司和客户置于危险境地,成为第二个“葛兰素史克”。同时,随着大型国企采购权的逐步上移,实行集中采购制度,海洋王照明的经营模式恐怕难以持续。 “我很纠结,为什么领导把我未签下的合同改为已完成的客户采购合同,如果我最后不能完成,就要扣工资。”一位前海洋王照明员工如是说。 ‖ 增产疑云 激进的直销模式虽然对基层销售人员造成极大压力,但其确实为海洋王照明增收立下过汗马功劳,也令董事长周明杰开始考虑扩张问题。 但最终扩张的措施,却显得有些“画蛇添足”,令市场募投项目的必要性颇有质疑。 招股书显示,海洋王照明的产品主要为“固定照明设备”、“移动照明设备”以及“便携照明设备”三类,其中“固定照明设备”的销售收入近三年来始终占据总收入的50%以上。 但作为核心产品,固定照明设备的产能利用率却逐年下滑。2011年到2013年,固定照明设备的产能利用率分别为96.19%、68.7%和66.42%。 公司亦在招股书中坦承,受2012年以来煤炭、冶金等行业对固定照明设备需求下降的影响,公司相应调整了固定照明设备产量,导致产能利用率下降。 既然主要产品因需求不足而致公司连续两年主动减产,那么海洋王照明为何仍执著于扩大产能呢?招股书显示,这家公司计划将3.36亿元募投资金投入“生产线建设项目”,建成后每年新增特殊环境照明设备产能100万套,占到该公司2013年全年111万套照明设备总产量的90%。 对此,海洋王照明坚持称,近年来公司业务规模快速扩张,产能已“严重不足”,若顺利实施,“生产线建设项目”将于三年内完成。 但事实上,特种照明行业下游的电力、冶金、铁路等强周期行业目前正受到产能过剩的困扰,再加上2011年至2013年该公司固定照明设备产能利用率不断下降的现实,海洋王照明能否在三年后消化增长近一倍的产能,值得投资者思考。 让市场对这家公司的上市冲动产生质疑的另一个细节是,一直“哭穷”的海洋王照明可能并不缺钱。 2011年4月至2014年2月,海洋王照明累计现金分红2.3亿元,而且上市前三年,公司年末货币资金余额分别为3.46亿元、4.15亿元和4.25亿元,占营业收入的26.15%、37.8%、37.58%。 一个不容忽视的细节是,“夫妻店”海洋王照明的实际控制人周明杰、徐素夫妇持有公司83.62%的股份。若海洋王IPO成功,周明杰、徐素夫妇仍合计持有公司73.17%的股份,处于绝对控股地位。显然,不论是上市前分红,还是上市后可能发生的套现,绝大多数的资金均将落入周明杰夫妇的腰包。

    时间:2014-05-05 关键词: 海洋 照明 员工 夫妻店

  • 海洋王照明拟深交所上市

    中国证监会公布了最新IPO预披露名单,其中海洋王照明科技股份有限公司拟深交所上市,本次计划发行5000万股,本次发行全部为新股发行,不进行老股转让,发行后总股本4亿股,保荐机构为招商证券股份有限公司。 据悉,海洋王照明科技股份有限公司(原深圳市海洋王投资发展有限公司),成立于1995年,是一家自主研发、生产、销售各种专业照明设备,承揽各类照明工程项目的国家级高新技术企业,注册资本3.5亿元人民币,现有员工3700余人。

    时间:2014-04-22 关键词: 海洋 照明 上市 深交所

  • 山东海洋监测设备产业带动蓝色经济

    山东在深入实施半岛蓝色经济区建设中,依托雄厚的海洋科研资源,大力发展海洋装备制造业,从深海焊接到大型浮标成功投放北极,一个个突破瓶颈的科研创新,为山东海洋经济的跨越发展,提供强大支撑。 在山东省科学院海洋仪器仪表所,潜水员正全副武装,即将下水,完成海底焊接试验。“海洋焊接关键技术研究”是国家863计划,经过3年公关,研究人员成功掌握“水下湿法焊接切割”及“大厚板钛合金焊接术”,并开发出水下200米焊接的材料设备,打破了国外垄断。 这种大浮标,放在深海,被称为无人值守的了望塔,它通过各种传感器,能完成对气象、水文、水质等的实时监测。目前我国在位运行的大型浮标90%以上是“山东造”。就在十多天前,山东研发的大浮标克服气温和极夜的影响,随“雪龙”号科考船成功投放到北极海域。山东省科学院研究员卜照蓬:“在北极研究大气还有水文,气象研究是个空白,这一下填补了这个空白。” 由省科学院海洋仪器仪表所发起成立的“海洋监测设备产业技术创新战略联盟”,联合了国内30多家高校、院所和企业,研发出多项成果,其中多个获得国家“十二五”支持。目前我国海洋工程的国产设备率不到5%,船舶配套产值占造船业的60%-70%,国产设备配套率却不到20%,自主创新,实现国产化,是产业做大做强的关键。根据“规划”,到2015年,我国海洋工程装备制造业年销售收入将达2000亿元以上。根据山东出台的海洋工程装备制造业指导意见,到2015年,山东将实现工业总产值1500亿元,这意味着未来山东海洋工程装备制造业总量可占全国七成左右,有力地带动起蓝色经济发展。

    时间:2012-08-20 关键词: 产业 经济 海洋 监测设备

  • 中国科学院海洋科学大型仪器区域中心建设取得显著成果

    近日,中国科学院海洋科学大型仪器区域中心评估会召开,相关领导、多名专家参与了此次评估会议。大会上对中国科学院海洋科学大型仪器区域中心组建以来的总体建设情况和资源整合、运行效果与共享服务等进行了详细汇报,并对建设、运行、管理中存在的问题进行了建议。目前该中心已经整合了现有大型仪器设备,加上研制、购置的海洋大型仪器设备,建立了海洋探测、分析测试两大系列设备共享平台。同时建立了两大平台体制机制和共享网络并进行了进行,使之成为了我国先进的海洋科学大型仪器设备开放共享平台,并具备了一定国际影响力。海洋探测平台、海洋环境分析共享平台有效的整合了资源,并为我国一系列重大活动提供了技术支持,包括“蛟龙号”载人深潜、上海世博会、广州亚运会和北京奥运会等。专家组听取了汇报,对相关数据进行了查阅,并对两大平台的建设运行情况进行了现场考察,对该中心的建设给予了充分肯定,认为其达到了预期目标。中国科学院海洋科学大型仪器区域中心的建设,对于推动我国海洋科学研究具有重要作用。

    时间:2013-10-21 关键词: 海洋 显著 成果 中国科学院

  • 亚太区域海洋仪器检测技术发展,提升服务水平

    近日,第三届亚太区域海洋仪器检测技术培训研讨会在天津举行,此次研讨会由亚太区域海洋仪器检测评价中心主板,业内众多人士参与了此次会议。此外,世界气象组织综合观测与信息系统司、政府间海洋学委员会、海洋学和海洋气象学技术联合委员会等国际组织相关人员以及美国、英国、法国、中国4个国家的9名专家学者也参与了此次会议。亚太区域中心是在WMO和IOC批准下成立的,得到了国家海洋局的高度重视和大力支持,这为亚太区域中心的能力建设、工作开展和可持续发展提供了保障。目前亚太区域中心已经能够为成员国提供了海洋观测仪器校准、评价等服务,并组织召开海洋仪器检测技术培训研讨会,并将有望于2016年实现业务化。在未来发展中,亚太区域中心会继续满足轨迹需求,进一步完善业务网络和合作机制,建立国际管理机制。同时增强能力建设,提升服务能力,推动区域海洋仪器检测评价领域新发展。

    时间:2013-12-06 关键词: 亚太 海洋 提升 检测技术

  • 青岛大力发展海洋科技和仪器,推动海洋能源利用

    有效的利用资源和能源,是推动社会经济发展的重要方式之一。山东位于山东半岛南端、黄海之滨,毗邻海洋的青岛已经越来越重视蓝色海洋经济,并不断推动海洋能源、资源的研发,推动自身发展。仅仅在去年下半年,青岛就在海洋能源开发中取得了众多突破和成果。在2012年8月,15千瓦温差能发电装置研究及试验项目通过验收,这意味着我国在海洋温差发电领域又迈出了重要一步。该项目由国家海洋局第一海洋研究所承担,利用表层海水和深层海水之间的温差作为动力,使发电装置持续发电。在2012年11月,“500kW海洋能独立电力系统示范工程”开工建设,拥有500千瓦装机容量中,包括潮流能装置、风机与太阳能装置等。进一步推动了青岛海洋能供电应用步伐。海洋能发电主要依靠海流发电装置来实现,海流装置可以安装固定于海底,也可以安装于浮体的底部,而浮体通过锚链固定于海上。海流发电装置放置在海水中,就可以依靠海流来推动巨大的轮叶并转换成电能。青岛拥有绵长海岸线,为海洋能源开发提供了基础,今后还将进一步提升海洋科技水平和海洋科学仪器,推动海洋经济发展。

    时间:2013-05-30 关键词: 海洋 青岛 大力 海洋科技

  • 构建海洋仪器装备孵化器联盟,推进产业健康发展

    构建海洋仪器装备孵化器联盟,推进产业健康发展

    中国人民政治协商会议第十二届青岛市委员会第二次会议于2013年1月7日至11日举行。 青岛海洋地质研究所地调与科研处处长印萍委员,对青岛市的海洋仪器装备产业发展存在的问题以及未来发展进行了分析。他表示青岛市的海洋仪器装备产业发展存在研发能力不足、成果转化率低、缺乏成果转化环境、产业体系尚未形成等不足。在高起点制定产业发展规划、引进和培育高端技术人才的基础上,应大力推进海洋仪器装备孵化器联盟建设,以青岛海洋科学技术国家实验室、国家深海基地、国家海洋监测设备工程技术研究中心、国家海洋设备检测中心等为核心,联合船舶、石油工程等研发机构,构建海洋仪器装备孵化器联盟,引进先进的孵化器建设和管理理念,充分实现资源共享、优势互补,同时开展广泛的国际合作以及地区协作,推进产业的健康快速发展。

    时间:2013-01-15 关键词: 海洋 构建 推进 孵化器

  • 我国在海洋油气工业关键核心装备领域取得突破进展

    日前,科技部863计划三个课题:“十一五”南海深水油气勘探开发关键技术和装备重大项目下设的“深水钻井隔水管系统技术研究”、“3000米深水防喷器组及控制系统的研制”、“海洋深水水下井口头系统与生产平台采油井口系统研制技术”通过了验收。随着这三个课题的通过验收,我国在深水隔水管、深水防喷器、深水水下井口头三大装备的关键技术掌握上取得了重大突破。我国海洋油气工业要走向深水就需要突破被国外垄断的关键核心装备,如深水隔水管、深水防喷器、深水水下井口头等。为此我国经过5年的艰苦攻关,掌握了相关关键技术,完成了主体部件和部分关键配件的研制。这不仅对我国摆脱对进口依赖,发展石油钻采装备高端市场具有重要意义,而且对我国海洋油气工业关键核心装备产业化技术能力有了更进一步的提升。“深水钻井隔水管系统技术研究”完成了法兰式、快速连接式两种各三根海洋钻井隔水管样机的试制,并在钻井隔水管伸缩接头和挠性接头、海洋钻井隔水管卡盘、万向节、分流器、提升工具等方面取得了重要成果。“3000米深水防喷器组及控制系统的研制”课题形成了整套深水防喷器组及控制系统技术,研制出多种防喷器、水下控制箱等关键单元设备的工程样机,申请多项国家专利。“海洋深水水下井口头系统与生产平台采油井口系统研制技术”课题掌握了深水水下井口头系统与平台采油井口系统的设计和制造方法,取得了该领域的重要突破发展。

    时间:2013-11-19 关键词: 海洋 进展 取得 油气

  • 我国新型海洋装备研制推动海洋经济发展

    海洋不仅是生命的摇篮,而且也是推动经济发展的重要力量,近年来蓝色海洋经济得到高度重视并迅猛发展。海洋经济的发展离不开新型海洋装备的研制,我国也在加快海洋装备的发展。我国在新型海洋装备领域取得了众多成果,包括大型海洋观测浮标、大气气溶胶激光雷达、志愿船自动测报仪等,均达到了国际先进水平,为推动我海洋经济发展、海洋生态发展具有重要意义。大型海洋观测浮标直径6米、高15米、重约15吨,能够实时获取海域海气热通量、海洋对流混合、海气二氧化碳通量、海洋向大气的物质通量等,观测海域海气耦合的季节变化和年际变化。目前该浮标已经搭载“雪龙号”科考船投放于北极圈挪威海。由于采用了传感器防冻设计,引进融冰电路,因此能够在各种环境下正常工作。该浮标获取的数据将能够提升海洋与气候预报的准确性,为全球气候研究提供数据依据。大气气溶胶激光雷达能够对气溶胶粒子进行监测,尤其是对流层和平流层气溶胶探测。该仪器具有高时空分辨率、高测量精度及三维立体扫描等特点,因此其应用范围也十分广泛。可以应用于海洋调查船或专用雷达船,对大气溶胶进行遥感监测,获得海上大气相关物理特性。由于气溶胶与臭氧的破坏、酸雨的形成、灰霾的发生等有着重要关系,因此气溶胶监测激光雷达的应用将更为重要。新型志愿船自动测报仪能够对气象和水文相关要素进行实时采集和观测,因此能够应用于海上石油平台及海洋、陆地监测站作为气象水文观测仪器。该新型志愿船自动测报仪能够获取风速、风向、气温、湿度、气压、能见度、水温、盐度、波浪、海流、方位等相关数据,为我国海洋科学调查、石油勘探、渔业捕捞、海水养殖发展助力。

    时间:2013-03-14 关键词: 海洋 研制 推动 经济发展

  • 山东发展海洋监测设备产业,带动蓝色经济

    山东在深入实施半岛蓝色经济区建设中,依托雄厚的海洋科研资源,大力发展海洋装备制造业,从深海焊接到大型浮标成功投放北极,一个个突破瓶颈的科研创新,为山东海洋经济的跨越发展,提供强大支撑。在山东省科学院海洋仪器仪表所,潜水员正全副武装,即将下水,完成海底焊接试验。“海洋焊接关键技术研究”是国家863计划,经过3年公关,研究人员成功掌握“水下湿法焊接切割”及“大厚板钛合金焊接术”,并开发出水下200米焊接的材料设备,打破了国外垄断。这种大浮标,放在深海,被称为无人值守的了望塔,它通过各种传感器,能完成对气象、水文、水质等的实时监测。目前我国在位运行的大型浮标90%以上是“山东造”。就在十多天前,山东研发的大浮标克服气温和极夜的影响,随“雪龙”号科考船成功投放到北极海域。山东省科学院研究员卜照蓬:“在北极研究大气还有水文,气象研究是个空白,这一下填补了这个空白。”由省科学院海洋仪器仪表所发起成立的“海洋监测设备产业技术创新战略联盟”,联合了国内30多家高校、院所和企业,研发出多项成果,其中多个获得国家“十二五”支持。目前我国海洋工程的国产设备率不到5%,船舶配套产值占造船业的60%-70%,国产设备配套率却不到20%,自主创新,实现国产化,是产业做大做强的关键。根据“规划”,到2015年,我国海洋工程装备制造业年销售收入将达2000亿元以上。根据山东出台的海洋工程装备制造业指导意见,到2015年,山东将实现工业总产值1500亿元,这意味着未来山东海洋工程装备制造业总量可占全国七成左右,有力地带动起蓝色经济发展。

    时间:2012-09-24 关键词: 监测 海洋 山东 带动

  • “海洋监测设备产业技术创新战略联盟” 理事会议召开

    近日,山东省“海洋监测设备产业技术创新战略联盟”在青岛召开联盟理事会议。会上,各联盟单位对海洋监测设备的研发和产业化等问题进行了热烈的讨论。联盟成立以来,相关单位在海洋动力环境监测关键技术与设备、水声探测技术、海洋焊接关键技术等方面承担863等多项科技部计划项目,在关键技术方面获得重大突破。同时积极承担国家海洋公益项目,开展气候观测、激光雷达、激光成像等方面的研究,其中在格陵兰海气候观测方面进行的合作研究将于今年7月2日将搭乘“雪龙号”科考船到北极开展工作,增加我国气候预报中格陵兰海的数据信息,提高我国的海洋与气候预报水平。为引导产业发展、推动技术创新,联盟成员积极自筹资金研制新产品,国家海洋局东海分局与山东省科学院海洋仪器仪表研究所进行战略合作,共同开发为船舶提供服务的网络平台项目智能预警船舶测报仪,为渔船海上实时灾害预警预报提供手段及支撑。国家深海基地管理中心主任刘保华指出,“蛟龙号”载人潜水器下一步将进入应用示范阶段,作为“蛟龙号”海试结束后的业务化运行管理的负责单位,中心非常希望各海洋单位能够关注“蛟龙号”,切实把“蛟龙号”应用好。大连獐子岛渔业集团股份有限公司副主任臧有才表示,黄海(獐子岛)海洋观测研究站浮标系统布放之后,获取的观测数据质量很好,为企业海域环境规避自然风险起到重要的保障作用,希望各研究单位能够研发出更多海洋监测设备,为产业发展保驾护航。下一步联盟将努力建设好国家海洋高技术领域成果产业化基地,争取建设国家海洋监测装备试验及技术保障基地,并积极争取国家试点联盟认定,为我国的海洋事业的发展做出更大的贡献。

    时间:2013-03-31 关键词: 监测 海洋 技术创新 理事

  • 国家海洋局南海分局2012年度海洋仪器采购项目之二

    广州有德招标代理有限公司(以下简称“采购代理机构”)受国家海洋局南海分局(以下简称“采购人”)委托,就以下政府采购项目进行公开招标,现邀请合格的国内投标人参加投标。有关事项如下:一、项目简介:1、 项目名称:国家海洋局南海分局2012年度海洋仪器采购项目之二2、 项目编号:GDNH763G/YD12G05243、 项目内容:包组号<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />项目内容数量交货地点交货期产地报名要求1原子吸收火焰自动进样器1台广州市合同签订后120天内不限制不限制2高精度盐度计11套广州市合同签订后60天内不限制不限制3微压测量仪1套广州市合同签订后180天内不限制不限制4γ谱仪1套广州市合同签订后90天内不限制不限制5低本底α/β计数器1套广州市合同签订后90天内不限制不限制6超大流量空气采样器1套广州市合同签订后90天内不限制不限制7现场激光粒度仪1套广州市合同签订后60天内不限制不限制8高精度盐度计21套广州市合同签订后180天内不限制不限制96000m深水声速剖面仪1台广州市合同签订后60天不限制不限制10多波束处理软件购买1套广州市合同签订后60天内不限制不限制11多波束处理软件升级3套广州市合同签订后60天内不限制不限制12地球物理数据软件升级3套广州市合同签订后60天内不限制不限制13导航软件升级3套广州市合同签订后60天内不限制不限制14浅剖侧扫处理软件购买1套广州市合同签订后60天内不限制不限制15浅剖侧扫处理软件升级2套广州市合同签订后60天内不限制不限制16XBT抛弃式温深测量仪50台广州市合同签订后30天内不限制不限制17XCTD温盐深测量仪10台广州市合同签订后30天内不限制不限制18深海磁力测量系统1台广州市合同签订后90天内不限制不限制19单点海流计3台广州市合同签订后30天内不限制不限制20高度计2台广州市合同签订后30天内不限制不限制21铯光泵磁力仪1台广州市合同签订后60天内不限制不限制22深水浅地层剖面系统1套广州市2012年10月不限制不限制23水位计8台广州市合同签订后30天内不限制不限制24投放式声学多普勒剖面海流仪1台广州市合同签订后30天内不限制不限制25温盐深测量仪3台广州市合同签订后30天内不限制不限制26双频双星RTK系统1套广东省汕尾市合同签订后60天内不限制不限制27溶解氧滴定仪1套广东省汕尾市合同签订后60天内不限制不限制28手持式太阳光度计1台,广州市合同签订后90天内不限制不限制29水体后向散射测量仪1台广州市合同签订后90天内不限制不限制30三米直径水文气象浮标2套广东省珠海市、广西北海合同签订后45天内国产不限制注:产品(货物)详细技术参数及执行标准、规格及主要配件详见招标文件中“用户需求书”部分。4、 项目要求:(1) 经政府采购管理部门同意,除包组30(三米直径水文气象浮标)须采购本国产品外,其他包组设备可采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品。(2) 投标人须对本项目以包组为单位的货物及服务进行整体投标,任何只对包组内其中一部分内容进行的投标均被视为无效投标。(3) 本项目在同等条件下优先采购自主创新产品、节能产品、环保产品。5、 交货地点:采购人指定地点6、 采购方式:公开招标二、合格投标人资格要求:1、 符合《中华人民共和国政府采购法》第二十二条的规定;2、投标人必须是中国境内注册的独立法人且注册资金不少于50万元人民币;3、 具有合法企业工商营业执照,并依法取得相应设备经营生产或经营许可证;4、 具有生产能力、在国内合法销售并提供相应货物和服务的制造商或其代理销售商(须提供生产企业或代理商的授权书);5、 提供近一年社保证明材料;6、 不接受联合体投标。三、获取招标文件的时间、地点、方式及招标文件售价1、 获取招标文件发售时间:2012年5月31日至2012年6月19日上午9:00~12:00,下午14:00~17:00(节假日除外)。2、 获取文件发售地点:广州市天河北路689号光大银行大厦15楼1506之一、之二3、 本项目按包组售卖招标文件,没有购买该包组招标文件之投标人将视为无效投标人。招标文件工本费为人民币200.00元/套/包组。如需邮寄另加特快专递费人民币50 元整,款到即发,售后不退。4、 获取招标文件方式:现场报名购买或通过转账支付购买;如需通过转账支付购买的,请将招标文件工本费汇入:收款单位名称:广州有德招标代理有限公司开户银行:中国光大银行广州分行收款账号:38610188000123567(本账户只接受企业单位购买招标文件及缴纳招标代理服务费的转账汇款,不接受任何个人名义的汇款以及企业单位缴纳投标保证金的汇款。)注:(1) 请注明购买单位名称及“事由:购买GDNH763G/YD12G0524号招标文件” 。(2) 在任何情况下采购代理机构对邮寄过程中发生的迟交或遗失均不承担责任。5、 投标人凭以下证明资料复印件(均须加盖投标人公章)购买招标文件:(1)企业营业执照副本(2)授权委托函原件(3)购买者身份证(原件核对)四、本项目公告以及其它相关信息在以下网站公布,并视为有效送达,不再另行通知:中国政府采购网国家海洋局南海分局网站采购代理机构网站五、递交投标文件时间、投标截止及开标时间及地点1、 投标文件的递交时间:2012年6月20日14:00~15:00,逾期收到或不符合规定的投标文件恕不接受。2、 开标时间:2012年6月20日15:003、 投标及开标地点:广州市天河北路886号国际科技交流中心205会议室(光大银行大厦斜对面)4、 已购买招标文件,而不参加投标的供应商,请于投标截止前3日内以书面形式通知采购代理机构。六、采购人、采购代理机构的名称、地址和联系方式1、 采购人联系方式采购人:国家海洋局南海分局2、采购代理机构联系方式联系人:凌小姐联系电话:020-22644769传真:020-62619398邮政编码:510630联系地址:广州市天河北路689号光大银行大厦15楼1506之一、之二广州有德招标代理有限公司二○一二年五月三十日

    时间:2012-12-10 关键词: 海洋 分局 国家海洋局 南海

  • 亚太区域海洋仪器检测评价中心正式成立

    近日,在国家海洋标准计量中心基础上承建的亚太区域海洋仪器检测评价中心20日在天津举行揭牌仪式,标志着我国在承担制定全球海洋观测标准、实现全球海洋观测数据资源共享、提升海洋观测质量等方面迈出了坚实一步。国际海洋学与海洋气象学联合技术委员会从2009年起在全球六个区域建立海洋仪器监测评价中心,力求通过制定统一的观测标准,开展海洋仪器的校准和国际比对,建立全球海洋仪器质量监督体系,提高海洋观测质量。我国在2009年11月正式提出申请,在国家海洋标准计量中心的基础上承建亚太区域海洋仪器检测评价中心。亚太区域中心承建单位、国家海洋标准计量中心主任吴爱娜说,亚太区域中心将依据政府间海洋学委员会、世界气象组织和国际海洋学与海洋气象学联合技术委员会赋予区域海洋仪器检测评价中心的职责,深化自身能力建设,加强与其他区域中心和亚太区域各成员国的交流与合作,积极开展海洋计量校准服务,提供标准化和质量控制技术支持,组织召开海洋仪器国际比对,推动建立全球海洋观测数据的质量控制体系,推进海洋国际标准的制定,共同促进亚太区域海洋标准计量和质量控制技术发展,力争将亚太区域中心打造成为全球区域中心的典范。

    时间:2012-07-02 关键词: 检测 亚太 海洋 区域

  • “蓝色经济”带动海洋仪器产业高速发展

    随着人们将目光投向海洋,蓝色海洋经济逐渐繁荣发展起来,随之而来的是海洋仪器产业的快速发展。尽管目前海洋仪器还存在一些瓶颈,但是在新的经济环境和政策环境面前,海洋仪器发展优势依然十分明显。目前海洋仪器产业正处于高速上升发展的时期,海洋仪器产业要调整发展策略与竞争策略,来应对新的形式和环境,促进自身更加完善和健康的发展。海洋仪器涉及范围十分广,能够为很多领域提供服务。海洋仪器主要是观察和测量海洋现象的基本工具。通常为可进行采样、测量、 观察、 分析和数据处理的设备。海洋仪器一般分为海洋物理性质观测仪器、海洋化学性质观测仪器、海洋生物观测仪器和海洋地质及地球物理观测仪器。海洋物理性质观测仪器主要用于观测海洋中的声、光、温度、密度、动力等物理现象。海洋化学性质观测仪器主要用来测定海水中各种溶解物的含量。海洋生物观测仪器主要对海洋微生物、浮游生物、底栖生物到游泳生物等进行观测。海洋地质及地球物理观测仪器主要对海洋地质情况等进行观测。海洋仪器可以服务于各类海洋研究所、大学、海洋工程勘察单位、海洋环境监测单位、水利水文单位、环保部门、气象部门等。通过海洋仪器的帮助,这些部门可以获得精密的海洋测量数据。海洋仪器跟随“蓝色经济”,今后将会有更繁荣的发展,市场潜力十分巨大。

    时间:2012-08-09 关键词: 仪器 海洋 带动 蓝色

  • “蓝驱” 大众汽车动力发展的蓝色海洋

    蓝色是什么?心理学家说它是深沉与忧郁,音乐爱好者说它是蓝调布鲁斯,球迷说它是切尔西意大利,旅行家说它是沁透的天空……没错,对于以不同视角观天下的人而言,蓝已经成为一个拥有太多内在含义的色彩。而在德国大众汽车的辞典中,其“VW”标识上的蓝,以“蓝驱”之名诠释了大众汽车未来动力的发展方向。 面临不断严峻的能源危机与环境压力,降低汽车温室气体排放已成为全球汽车工业的共识。而大众作为德国第一大车企,对汽车未来动力的研发亦高度重视,并提出了完备的解决方案Bluemotion&Blue-e-motion,官方译为“蓝驱”,前者为以内燃机为基础,以节能为目的做出动力改进,而后者则为以电能为核心的动力革新。据悉,在即将开幕的广州车展上,一汽-大众将推出高尔夫6 Bluemotion蓝驱版,而作为德国大众汽车节能环保解决方案“蓝驱”在中国的首秀的载体,高尔夫蓝驱版6是否会打开另一个蓝海? 事实上,在未来汽车动力解决方案中,混合动力、蓄电池、插电式增程等字眼我们都已不在陌生,但从字眼回归现实,混合动力以及电动车仍因价格问题以及配套设施的不完善而显得“曲高和寡”。没错,从牛顿到爱因斯坦,我们的确需要科技飞跃,但在飞跃的阵痛期中我们的确还应寻找一种“兼顾”的方案。德国大众显然也意识到了这一点,在开发电能计划Blue-e-motion的同时,亦推出了以小排量增压发动机、启停技术、低阻轮胎为核心的Bluemotion计划,而即将完成首秀的高尔夫6蓝驱版正属于其序列中。 但高尔夫6蓝驱版硬实力究竟几何?从配置上来看,高尔夫6蓝驱版搭载了1.2TSI高效发动机,Start-Stop起动/停止”系统、制动能量回收系统、坡道驻车辅助系统、低滚动阻力的轮胎等一系列蓝驱车型的“名片”配置,科技含量十足。但实际节能效果如何,我们从九月在德国举行的“蓝·创未来”大众汽车世界节油大赛中,或许能找到答案。 在本届“蓝·创未来”大众汽车世界节油大赛中,来自世界各国的代表队驾驶高尔夫6蓝驱版完成了柏林—德累斯顿—法兰克福的参赛路程,并以油耗作为成绩评定的要素。最终来自奥地利的队伍以3.75L/100Km的成绩摘取了桂冠,对于高尔夫6蓝驱版这种A级家用两厢车而言,拥有如此底的油耗的确惊人。记得去年巴黎车展上大众集团技术研发董事哈肯贝格博士曾说过:“传统内燃机仍有40%的节能潜力可待挖掘”,可见此话绝非言过其实。 (你能否看出这个领奖台的特别之处?冠军的领奖台高度最低,油耗也意味着最低) 出众节能科技与极低的油耗表现,让我们看到了高尔夫6蓝驱版的内在功底,而它在实际市场中能带来怎样的“蓝海效应”,则成为了我们关注的又一焦点。从宏观层面来看,虽然高尔夫6蓝驱版没有电动车环保的彻底,但其现实有效的动力解决方案显然更具有实际的市场意义与价值,必将创造出更加实际的节能汽车价值。由此可见,高尔夫6蓝驱版市场效应与“蓝海效应”的核心理念“价值创新”(Value Innovation)高度吻合,拓宽蓝海指日可待。 较为成熟的研发理念,成为了大众“蓝驱”打开节能环保蓝海的首要条件,而其显而易见的油耗优势也必然会拓宽这片蓝海的广度与深度,尤其对于国内居高不下的油价而言,这一点也必将给消费者带来最务实的优点。高尔夫6蓝驱版即将在华首秀,笔者相信,这次秀不仅仅是理念上的展示,“蓝驱”以其先进且成熟的理念,必将真正打开汽车节能环保市场的蓝海……

    时间:2011-12-05 关键词: 发展 大众 海洋 汽车动力

  • 用于海洋搜救的多DSP图像处理识别系统

    用于海洋搜救的多DSP图像处理识别系统

      引言  海上搜救服务是国家应急救援体系的重要组成部分,也是国家经济发展的重要保障。采用先进的搜索系统是提高搜救行动有效性的重要手段之一。通常情况下搜索系统采用雷达或者光电成像系统,因为光图像传感器具有很高的分辨率,在能见度理想的情况下,观测距离可达20~40km,但它的缺点就是在较大程度上依赖良好的天气及日照条件。而红外图像传感器具有穿透烟、雾、霾、雪等能力,可弥补这一不足,因此采用红外、可见光成像和DSP图像处理系统构成的光电搜索系统。  根据海洋搜救的性质,该系统应具备以下基本能力:  较高的可疑目标检测能力;  较高的海洋背景抗干扰能力;  具有一定的目标识别和跟踪能力。  基于以上考虑,本文设计了由二片TMS320F2812和八片TMS320C6416T构成的图像处理系统。    系统指标要求  可见光视频输入:CCIR/EIA或PAL/NTSC视频信号  红外视频输入:CCIR/EIA  视频输出:VGA或标准视频输出  视频AD转换精度:12bit  视频显示DA转换精度:10bit  图像处理帧速率:大于30Hz  可检测“目标”的最小象素数:3×3    系统方案  系统框图如图1所示。  采用TMS320F2812实现视频采集,通过XINTF接口与多片6416-HPI接口连接,实现图像数据传输。各6416采取流水工作模式,通过EMIFB接口输出处理后的图像数据,经过显示电路,由监视器显示输出图像。  系统采用可拓展结构,可根据实际需要确定6416图像处理单元数目。通常采用四个或八个6416图像处理单元。  系统软件对图像数据进行滤波和边缘检测,检测可疑目标并进行识别。  单视频输入时,可选择四个或八个6416图像处理单元构成图像处理机 。  双视频输入工作时序图如图2所示。每个视频通道拥有四个6416图像处理单元,分别采用流水工作模式,每片6416处理一幅图像的最大周期为4帧,两组的处理结果输出给图像显示模块处理。  系统硬件设计  硬件系统由三部分组成:视频采集电路、图像处理电路及显示电路。硬件设计总体框图如图3所示。  视频采集电路  基于2812-DSP的视频信号采集原理框图如图4所示,其中包括视频预处理模块和2812 模块。视频预处理模块包括Y/C分离、电平钳位、同步分离、幅度调整处理电路。2812-DSP片上A/D以12.5M的速度采集视频信号,达到了极限采样速率(采样间隔时间为80ns)。  Y/C分离、视频钳位、同步分离电路原理图见图5。  TMS320C6416T子模块  此模块是本系统处理部分的核心模块。按照通用性强、接口清晰简捷、资源引出最大化、兼顾构建多6416系统的设计思想来设计6416子模块,如图6所示。通过EMIFA接口扩展了两片4M×32bit SDRAM, 可一次读写64bit数据。  图像传输接口设计  图像数据通过2812-DSP-XINTF(16bit)/6416-DSP-HPI(32bit)接口传输,采用一片CPLD将2812-DSP两次输出结果拼接成32bit。优化2812-DSP-XINTF寄存器可使HPI接口传输速率达到最大。对XINTF寄存器的具体优化值见表1。  图像显示  采用VGA监视器显示图像处理结果。标准SVGA接口信号包括:行同步信号(VGA_Hs)、场同步信号(VGA_Vs)以及红、绿、蓝三路模拟信号。VGA所需的时序同步信号由CPLD产生,所需的模拟信号由视频D/A转换器ADV7123实现。显示接口电路框图如图7所示。  由CPLD对各个6416图像处理单元数据输出接口(EMIFB)总线进行总线仲裁,实现各个6416单元的图像数据分时输出。  两片采用“乒乓存取”工作方式的SRAM组成了图像数据缓冲区,每片SRAM存放一帧图像,由CPLD控制。

    时间:2019-03-08 关键词: DSP 识别系统 海洋 嵌入式处理器 图像处理

  • 基于LwIP的海洋数据采集与传输系统

    基于LwIP的海洋数据采集与传输系统

    摘 要: 针对海洋数据采集系统中串行数据传输能力不能满足海洋环境实时监测需求的现状,设计并实现了一种传输速率较高的以太网数据传输系统。系统以STM32F207VGT6处理器为核心,选择轻量级的LwIP作为以太网协议栈,将LwIP TCP/IP协议栈移植到STM32F207VGT6上,在应用层实现了一个网络、串口数据双向传输的数据传输系统。经测试,其传输速率优于同条件下RS232、RS485、CAN总线的传输速度,满足了设计要求。关键词: 数据采集;LwIP;TCP/IP;数据传输 以海底观测节点为载体的海洋数据采集与传输系统,可以实现海平面以下水环境监测数据的实时、自动获取,它由各个传感器、CPU控制器、数据传输接口以及水上远程监测平台组成,可为海洋的探索和监测提供丰富的信息和资料。从我国开始研制海洋数据采集与监测系统至今,先后采用了多种数据传输方式[1],包括RS232、RS485、CAN总线等,各个传输方式各有利弊。RS232支持全双工通信,虽然是众多设备的直接连接渠道,但传输速率慢、抗干扰能力差、传输距离短;RS485只支持半双工通信,抗噪声干扰性好,传输距离较RS232远,但传输速率慢;CAN总线只支持半双工通信,通信距离远,抗干扰能力强,但传输速率仍有限制[2]。根据数据采集及传输系统对数据传输速率的要求,本文利用LwIP作为以太网协议栈,完成LwIP TCP/IP协议栈在STM32F207VGT6的移植;考虑到以太网支持全双工通信,同时利用以太网中的UDP传输方式实现各类传感器开启、采集间隔的控制以及对采集数据的实时监测,大幅度提高了系统远程的可控性及实时性。1 系统工作原理 海洋数据采集与传输系统的整体结构如图1所示。其中数据采集板是本系统设计和实现的主要组成部分,本文主要阐述由传感器、数据采集板和用户远程检测终端组成的海洋数据采集与传输系统。它主要完成对传感器采集到的数据进行存储和传输以及对传感器进行实时监测,其目的是提高传感器水下工作时长、提供外部电源供电引脚、方便进行长期观测。 海洋数据采集与传输系统工作原理为:当水下传感器采集到数据时,即刻通过串口传递至数据采集板,采集板收到数据请求信号,立即执行SD卡数据存储操作,并通过以太网对数据进行接收,在UDP传输方式下通过网线将数据传递至用户远程计算机终端。数据接收完毕后,水下传感器继续执行数据的采集。与此同时,远程计算机终端通过网络发送控制命令,信号经网络传输至采集板CPU,CPU进行命令解析,针对不同的解析结果对传感器发送相应控制命令,实现对传感器开启、采集间隔设置的实时控制。 CTD传感器1~传感器5是一般的RS232接口传感器,而耦合传感器1、2、3属于感应耦合自容式传感器,若要连入电路,需要加入调制解调模块。两种传感器除了都能以RS232形式输出数据外,也可进行自容式存储。2 系统硬件 目前,实现传感器串行数据与以太网数据交换的方式主要有3种:(1)使用专用的网络处理芯片;(2)使用高档嵌入式系统处理;(3)使用单片机和网络控制芯片。通过比较可以发现:第(1)种成本较高,且用户需要重新设计接口;第(2)种成本也较高,且如果仅用于通信接口,芯片资源则不能充分利用;相比较而言,通过从成本和使用场合考虑,第(3)种方法成本低,实现比较容易,并且可以根据实际需要进行功能扩展,只是软件编程工作量比较大。因此本文采用第三种方法来实现。 本系统中主控板微处理器选用ST公司基于Cortex-M3内核的32 bit微处理器STM32F207,其主频达120 MHz,专用于网络型嵌入式设备中。STM32F207具有丰富的串口资源、4路USART通道、2路UART通道。其中USART1和USART6最高波特率支持7.5 Mb/s,其他接口最高支持3.75 Mb/s,不仅支持调制解调模块、传感器的物理连接,而且对于数据的传输也提供了较高的传输速率,可以有效缩短传感器通过串口下载历史数据的时间。 以太网收发芯片选用美国National公司的10/100 M以太网物理层收发芯片DP83848C,该芯片遵循Ethernet II和IEEE802.3u标准,同时支持MII、RMII、SNI三种数据连接方式,内部还集成了数据收发及滤波功能。在全双工模式下,可以同时实现发送和接收,理论上最高速度能达到100 Mb/s,本文对其配置为100 Mb/s。采集板简要框图如图2所示。 如图2所示,微控制器与以太网收发芯片间采用了RMII模式[3]。这种方式在保持物理层器件现有特性的前提下减少了PHY的连接引脚,在保持IEEE802.3规范中所有特性的同时,降低了系统设计的成本。3 系统软件设计 本系统软件设计包括两部分:水下采集板传感器数据采集、传输程序和远程用户界面实时监测程序。其中,采集板程序均在KEIL Uvision4下编译、测试,远程监测程序在Visual Studio 2008下编译、测试。3.1 TCP/IP协议栈——LwIP 移植 LwIP是瑞士计算机科学院的Adam Dunkles等人开发的用于嵌入式系统的开放源码TCP/IP协议栈,其在保持TCP主要功能的基础上减少对RAM的占用,一般只需要几十字节的RAM和40 KB左右的ROM就可运行,使LwIP适合在中低端的嵌入式系统中应用。 嵌入式TCP/IP协议栈有两种普遍的实现方式:一种是将协议簇中的每个协议作为一个单独的进程,并指定进程之间的通信点。其优点在于结构清晰,代码易懂,占用系统资源较少,且方便调试;另一种方式是将协议栈驻留在操作系统内核中,应用程序通过系统调用与协议栈通信。该方式对系统RAM、ROM资源占用较高,且不能很好地支持MDK[4]环境下的断点调试。故本文选择第一种方式。3.2 STM32F207采集板程序设计

    时间:2019-04-18 关键词: 系统 数据采集 海洋 lwip 总线与接口

  • 【推荐给海洋局】基于STM32的海洋浮标无线通信网络设计

    【推荐给海洋局】基于STM32的海洋浮标无线通信网络设计

    摘 要: 针对在远海海洋的特殊环境下,数据传输能力不能满足海洋环境检测需求的现状,提出以无线传感器和铱星模块构建海洋浮标通信网络的设计方案,并给出具体的组网方法及通信协议。关键词: 海洋通信;无线网;铱星;STM32;协议 在世界人口数量剧增、陆地资源锐减、环境污染日益严重的今天,进军海洋、开发海洋已成为世界海洋技术领域的一大主题。发展海洋科技,尤其是海洋高新技术首先要解决的问题就是海洋环境监测。 目前,使用较多的是ARGO[1,2](Array for Real-time Geotropic Oceanography)即地转海洋学实时观测阵,它是全球海洋观测业务系统GOOS(Global Ocean Observing System)[3,4]中的针对深海区温度盐度结构观测的一个子计划。ARGO节点借助液压动力来改变自身体积以便在0~2 000 m深的海水中下沉与上浮,同时,在上浮过程中对海洋环境进行剖面测量。AGRO采集的数据是以10~14天为周期通过卫星系统来传输的。 本系统针对远海海洋数据传输不能满足实时检测的现状,以无线传感器为节点构成数据传输网络,采用铱星模块将采集数据发往陆地基站。1 系统简介 本海洋浮标网络数据传输系统结构如图1所示,主要由海洋浮标节点、无线网络、卫星通信系统组成。 海洋浮标节点通过光纤、电缆或无线方式与其下方的传感器网络通信,以实现对一定范围内海洋环境的检测,同时每个浮标节点都携带有无线通信模块和卫星通信模块。无线网络完成两个功能:将浮标网络中各节点采集的数据传输到中心节点;在中心节点发生故障时选择新的中心节点,尽量保证系统的正常运行。卫星通信系统负责将汇集在中心节点的数据发送到陆地基站。 本论文研究无线网络的数据传输与网络维护以及卫星通信。2 系统原理2.1 无线网络结构选择及协议制定 无线网络不同于有线网络,在有线网络中,一个节点发出的数据通过有线链路直接抵达目标节点或中继节点,在此过程中,不会对其他节点造成影响。而无线网络中,节点发出的无线信号会对网络中所有节点造成干扰,若不加限制,则无线网络完全无法运行。 此外,本无线网络还具有以下特点:(1)网络中节点一般不会超过10个;(2)网络一旦建立,短期内不会加入新的节点,数据传输量不大但频率较快。 介于以上特点,本网络设计如下:(1)采用星型结构,与此同时,任何通信都由中心节点发起,这样可以避免中心节点同时收到多条数据而造成混乱;(2)网络分三层:物理层、传输层、应用层;(3)网络内节点拥有唯一的网络地址(初始设置中心节点地址为02,外围节点依次递增),以实现数据的定点通信。 图2所示为网络协议帧格式。由于每次通信都是由中心节点发起的,所以协议中不设立源地址。各层功能如下:物理层提供数据的实际传输,由无线模块完成,传输层只需以字节为单位发送数据即可;传输层负责检测网络状态以及数据帧的提取,并对比目的地址与该节点地址,若不符合接收条件,则丢弃数据包;应用层完成中心节点指定的任务,如采集数据的发送、节点地址的设定等。 应用层标志位意义如下: G:中心节点获取数据标志,此时,外围节点以采集数据来填充数据帧并发送。 D:表示采集数据,此时,中心节点接收到的数据为采集到的数据。 A:重新设定节点地址标志,此时,数据域有三个字节且每个字节都为新地址并相等。该功能可在中心节点检测到卫星通信发生故障时设定新的中心节点。 S:成功标志位,外围节点成功设定本节点新地址后置位该位,否则清零该位,并告知中心节点。 W:警告标志位,外围节点发生故障时置位该位,请求将故障信息发往陆地基站。 R:授权标志位,指定新的节点为中心节点时置位该位,为了防止误码造成的中心节点转移而造成网络混乱,此时数据域必须是0x5555。 N:备用中心节点标志,告知外围节点数据域指定的为备用中心节点地址,此时数据域由三个字节组成,且每个字节都为备用中心节点地址并相等。2.2 网络自我修复 星型网络对中心节点的依赖性很强,一旦中心节点发生故障,网络便会瘫痪。针对这一情况,本论文提出了网络中心节点转移的概念。考虑到各节点都有检测网络状态的能力(传输层完成此功能),同时,任何一个性能良好的节点都有能力至少完成一次网络扫描并告知其他节点备用中心节点的地址,所以可以很容易地实现中心节点的转移。 中心节点故障[5]包括卫星通信故障和无线模块故障两种。 设中心节点地址为X,当卫星通信发生故障时,中心节点首先在网络中查找无故障的目标节点(W=0),然后将目标节点地址设置为X-1、将自身地址设置为目标节点的原始地址,同时向目标节点发送中心节点授权(R=1,数据域为0x5555),最后,目标节点将自身地址设为X,成为新的中心节点。 当无线模块发生故障时,所有外围节点都不会检测到任何无线信号,此时,外围节点与备用中心节点地址进行对比,匹配的外围节点成为中心节点,发起数据通信,查找无故障的节点并将该节点指定为新的备用中心节点,同时告知其他外围节点。3 节点硬件设计 节点需具有以下功能:卫星通信、无线通信、水下数据接收、数据存储,同时尽量降低节点的功耗及成本。综合考虑,选用处理能力适中的STM32作为CPU;选用9XTend作为无线收发模块,该模块在使用偶极天线时通信距离可达22 km,在使用高增益天线时最远可达64 km;选用9601SBD(9601 Short Burst Data Transceiver)铱星收发模块通过铱星卫星与陆地基站进行通信。由于STM32只有两个USART资源,而铱星收发需要实时检测信号质量并尽量保证在较小的延迟下将数据发往陆地基站,所以9601SBD占用一个USART,无线通信及水下数据接收共享一个USART。图3所示为节点硬件框图。4 软件设计 系统软件应完成水下数据接收、铱星模块控制、无线网络通信与维护、数据存储等功能。开机后,各节点读取系统配置对本节点初始化,包括SPI接口初始化、定时器初始化、水下数据接收初始化、9XTend初始化。此外中心节点需要初始化9601SBD控制模块,而外围节点则将9601SBD控制模块置于休眠状态,以降低功耗。之后系统进入工作状态。图4所示为不同节点工作状态下的程序流程图。5 实验结果 实验中设计了4个无线节点,并以图5连接方式将这些节点随意放置于10 m×8 m的房间中,各节点供电电压为9 V,铱星天线置于室外,无线RF模块的通信速率为19 200 b/s,RF模块与CPU的通信速率为9 600 b/s。首先将各节点配置为非网络运行状态,此时记录其中一个节点接收数据情况,如表1所示。由表1可以发现,当各节点发送数据帧的间隔时间不断减小时,误码率明显提高,当间隔时间为0.5 s时,9%的误码率导致几乎不能提取出正确的数据帧。 当把各节点用本论文所述方式进行配置后,查看其中一个节点接收数据情况并记录如表2所示,此时即使将发送间隔时间降低到0.3 s也不会出现误码,不足之处是有些数据帧需要延迟发送。从协议上分析,由于通信总是由中心节点发起的,所以不应该出现误码,但当间隔时间降低到0.1 s时,出现了误码,这应该是由于中心节点分配给外围节点的时间片较小而造成的,若增加时间片,则会降低网络数据传输的效率,所以可以综合考虑通信速率和网络效率并依据实际需求选择最佳的时间片值。 通过电脑查看铱星卫星通信状态,当铱星天线信号良好时,从中心节点发送的数据仅需20 s即可抵达陆地基站。表3记录为3 h时间段内,9601SBD信号质量状况,其中0代表无信号,5代表信号质量最好。实验表明,天气状况良好,信号质量为“3-5”时可以正常进行铱星卫星通信;天气状况较差,如阴雨天时,信号质量为“4-5”时才能保证铱星卫星正常通信。 针对远海海洋特殊的应用环境,本文提出了以9XTend无线模块及9601SBD铱星模块构建海洋浮标网络数据传输系统的设计方案,并给出了无线网络的架构及协议。实验证明本设计切实可行并表现出较大的优越性,完全可以应用于海洋浮标网络的数据传输,对我国海洋环境检测技术的发展有较大的意义。 本设计目前针对的是网络中节点较少的情况,理论上可以支持最多254个节点(地址0不使用,地址1作为中心节点转移时的临时地址),但随着节点的增多,就会增加中心节点的负担,在后续改进中,可以将网络分层或划分子网,从而减轻中心节点的负担并实现网络的更大范围覆盖。参考文献[1] 朱伯康,刘仁清,许建平.一种专门用于低纬度洋区观测的Argo剖面浮标[J].海洋技术,2009,28(4):123-125.[2] Deng Ziwang,Tang Youmin,Wang Guihua.Assimilation of argo temperature and salinity profiles using a bias-aware localized EnKF system for the Pacific Ocean[J].Ocean Modelling,2010,35(3):187-205.[3] 麻常雷,高艳波.多系统集成的全球地球观测系统与全球海洋观测系统[J].海洋技术,2006,25(3):41-44+50.[4] Farhan A R,Lim S.Integrated coastal zone management towards Indonesia global ocean observing system(INA-GOOS):review and recommendation[J].Ocean and Coastal Manage ment,2010,53(8):421-427.[5] 刘卫,徐晓玲,杨杨.浅议无线网故障解决方法[J].甘肃高师学报,2010,15(5):38-40.

    时间:2018-12-14 关键词: 通信网络 海洋 浮标 总线与接口 推荐给

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