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1、分類號(hào)：TP273密級(jí)：UDC：621學(xué)號(hào)：2111106349廣東海洋大學(xué)碩士學(xué)位論文浮式深水網(wǎng)箱的纜繩力遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)研發(fā)吳洪亮指導(dǎo)教師：何真教授申請(qǐng)學(xué)位類別：工學(xué)碩士專業(yè)名稱：機(jī)械制造及其自動(dòng)化研究方向：數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)學(xué)院名稱：工程學(xué)院中國(guó)·湛江2014年6月浮式深水網(wǎng)箱的纜繩力遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)研發(fā)摘要隨著人們對(duì)富含蛋白質(zhì)的海產(chǎn)品的需求增大，海產(chǎn)品供應(yīng)越來(lái)越依賴于海水養(yǎng)殖。鑒于傳統(tǒng)的河口海灣養(yǎng)殖存在著水體污染嚴(yán)重、養(yǎng)殖品質(zhì)下降等問(wèn)題，規(guī)?；钏W(wǎng)箱養(yǎng)殖進(jìn)入了“十二五”規(guī)劃。然而，深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)極高，在臺(tái)風(fēng)的作用下容易發(fā)生錨泊系統(tǒng)失效導(dǎo)致魚(yú)苗死
2、亡的嚴(yán)重后果，這制約了深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的規(guī)?；l(fā)展。要解決網(wǎng)箱安全問(wèn)題，首先就要研究錨泊系統(tǒng)的受力。因此，本課題以我國(guó)南海區(qū)域常用的浮式網(wǎng)箱為對(duì)象，研究并開(kāi)發(fā)深水網(wǎng)箱纜繩系纜力遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)。目的在于不失真地遠(yuǎn)程測(cè)量到系纜力波形，為深水網(wǎng)箱錨泊系統(tǒng)受力分析提供適用的實(shí)時(shí)測(cè)力工具。通過(guò)用ANSYS軟件對(duì)深水網(wǎng)箱浮架系統(tǒng)做模態(tài)分析，模擬出其各振型的固有頻率，作為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)依據(jù)。依據(jù)深水網(wǎng)箱系纜力測(cè)量的實(shí)際需求，提出了基于ZigBee和GPRS技術(shù)來(lái)構(gòu)建深水網(wǎng)箱系纜力遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)纜繩的受力信息進(jìn)行采集，然后將各傳感器節(jié)點(diǎn)采集的信息匯聚到
3、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)再通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)以設(shè)定的格式將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到陸地監(jiān)控中心，監(jiān)控中心對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、保存。具體內(nèi)容如下：（1）根據(jù)深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的環(huán)境及現(xiàn)有的無(wú)線通信技術(shù)，提出了采用ZigBee與GPRS技術(shù)建立深水網(wǎng)箱系纜力遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)的方法；（2）設(shè)計(jì)了下位機(jī)硬件。通過(guò)分析纜繩的受力特點(diǎn)，針對(duì)性的設(shè)計(jì)了拉力信號(hào)調(diào)理模塊；詳細(xì)介紹了ZigBee模塊的硬件電路設(shè)計(jì)；（3）對(duì)基于ZigBee協(xié)議棧的軟件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)包括協(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò)、串口收發(fā)程序；傳感器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)包括拉力數(shù)據(jù)采集、節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)、節(jié)點(diǎn)接收協(xié)調(diào)器廣播過(guò)
4、來(lái)的數(shù)據(jù)等；（4）監(jiān)控中心軟件設(shè)計(jì)，基于VisualStudio2010平臺(tái)，采用C#語(yǔ)言編寫了監(jiān)控中心軟件，主要負(fù)責(zé)接收傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)、并對(duì)其進(jìn)行顯示和保存，并且可以向傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送采集命令、控制傳感器節(jié)點(diǎn)的采樣頻率。本學(xué)位論文有以下2個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)作為系纜力測(cè)量的工具，初步解決了目前系纜力實(shí)測(cè)這一難題。（2）充分考慮了網(wǎng)箱在波浪作用下的水動(dòng)力特性，針對(duì)性設(shè)計(jì)了信號(hào)調(diào)理模塊，可實(shí)現(xiàn)不失真的測(cè)量到拉力信號(hào)。通過(guò)測(cè)試表明，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可用于實(shí)時(shí)檢測(cè)纜繩受力，且系統(tǒng)擴(kuò)展方便，根據(jù)實(shí)際工程研究的需要可以隨意移除或增加檢測(cè)點(diǎn)，增加了
5、拉力檢測(cè)的靈活性，降低了I網(wǎng)箱系纜力研究的成本。采用本課題所研發(fā)的檢測(cè)系統(tǒng)，可以獲得在極端海洋工況下，如臺(tái)風(fēng)期間的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的研究提供重要的數(shù)據(jù)參考。關(guān)鍵詞：深水網(wǎng)箱，系纜力，ZigBee，遠(yuǎn)程檢測(cè)IIDevelopmentofRemoteMooring-ForceDetectingSystemforFloatingOffshoreCageAbstractWiththedemandforprotein-richseafoodincreases,seafoodsupplyisincreasinglydependentonaquacultu
6、re.Inviewoftheexistingseriouswaterpollution,aquaculturedeclineinqualityandotherissuesinestuarinebreeding,scalecageaquaculturewasaddedintothe"TwelfthFive-YearPlan".However,theriskofcageaquacultureishigh,mooringfailureispronetohappenespeciallyundertheinfluenceoftyphoon,whichwould
7、leadtoseriousresultasfishdeaths.Alloftheserestrictthescaledevelopmentofcageaquaculture.Therefore,thisresearchfocusedtodeveloparemotedetectionsystemofmooringforceforfloatingoffshorecagescommonlyusedinsouth-chinasea.Thepurposesofthisthesisaretoremotelyandcorrectlymeasurethemoorin
8、gforcewaveformandprovideappropriatereal-timeforcemeasu
