基于单片机的数据采集系统

目录

第一章绪论

第一节前言

第二节国内外研究现状

第三节该课题研究的意义

第二章海洋

第一节海洋的简介

第二节海洋影响气候

洋流对地理环境的影响

海洋灾害

第三节我国海洋观测难题

第三章系统总体设计与分析

第一节数据采集系统的应用领域和发展前景第二节系统总体设计与分析

第三节单片机控制部分

第四节总体框架分析

第五节传感器信号采集设计与分析

第六节无线传输部分分析

第七节上位机编程

参考文献

附录1 浙江出台海洋灾害防御规划将投5亿建五工程

附录2中国海洋信息网2009年科技成果

附录3 中国首部海洋观测预报法6月1日起正式实施

第一章

前言

海洋环境立体监测技术已列入国家中长期科技发展纲要中要解决的前言技术。传感器网络作为海洋环境立体监测的重要技术单元之一，它的研究发展对提升海洋动力工程的实时立体监测能力具有关键作用。

传感器网络是当前国际上新兴的多学科交叉的前言热点研究领域。由于其本身特有的应用价值，已引起军事领域、工业部门以及学术界的高度关注，它的研究也正经历从基础理论到工程技术的过度。国外应用现状

目前，各沿海国家都在积极发展现代海洋监测高新技术，从空间、水面、水下对海洋环境进行立体监测，加强海洋预报、海洋信息服务领域的海洋高新技术能力的建设。美国、加拿大、日

本、欧共体、俄罗斯等海洋强国，不断强化或更新本国管辖海域的海洋环境监测和信息服务系统，不断推出海洋监测高新技术建设，维护国家安全和权益。

美国海军早在冷战时期就开始了传感器网络的研究和应用。美国为称霸全球, 早就提出要把全球海洋变为!透明的海洋,; 并为此付出

了最大的努力, 研制和生产了各种海洋监测高新技术产品, 从空间、空中、 水面、水下、海底及沿岸, 对全球海域进行了全覆盖的监测, 以获取海量信息。正在组织实施的A rg o计划将在全球海洋上布放3000 个智能漂流浮标, 每年可以得到10 万个温盐剖面数据和参考

速度; 美国在茫特雷湾研究开发的“实时环境信息网络与分析系纷统” (R EI N A S) 是一个军民兼用的集数据采集、管理和可视化为一身的实时监测和服务系统。R EI N A S较好地利用了系统集成技术、网络技术、计算机技术、多媒体技术, 将卫星遥感数据、低空遥测数据与水面和水卜现场测量数据进行综合集成分析, 实时发布环境预报, 并同时提供可视化产品,用于环境科学研究和信息服务。目前, 该系统正处于示范运行阶段, 世界各地的用户通过互联网便可不断

获得其非保密的信息服务 。

法国也研制了通过改变浮力实现升降功能的潜标系统，最大工作水深1000米，平台上可以装载温盐深传感器、海流计、光学传感器、化学传感器，系统通过声学传输和卫星通讯实现数据实时传输。

国内现状：

与发达国家相比，我国在海洋环境监测技术、海洋预报和信息服务方面的技术装备水平，能力建设和服务等方面，都有很大差距。我们在海洋环境预报领域的关键技术落后，其中包含物理过程不全面，分辨率较低，很难预报处重大海洋变异，海流、盐度、跃层、水质、赤潮等海洋环境要素的业务化预报几乎疏于空白。目前（2008年），仍然依靠传统的人工方式来绘制、分析水文气象要素图表，用手工编报的方式传输沿海岸海洋台站和海上浮标实时数据，实时信息。

我国的海洋科学技术在区域和数量上，都与海洋大国有很大差距。

该课题研究的意义：

国防意义、环境监测意义、保护海洋生物的意义。

1.为提高海洋观测资料的综合效益，条例（《中华人民共和国涉外海洋科学研究管理规定》）特别规定了从事海洋观测活动的单位要向有关海洋主管部门统一汇交海洋观测资料，海洋主管部门要对其妥善存储、保管，并对资料进行加工整理，建立数据库，以实现资料共享。海洋观测的资料和成果除了在经济建设、社会发展等领域有着广泛用途之外，对国防建设和军事活动也具有重要意义。

2.海洋环境立体监测和信息服务系统上海示范区，是国家863计划“九五”期间的重大项目.

第二章海洋

海洋（Ocean）的简介

温度

海水温度是反映海水热状况的一个物理量。世界海洋的水温变化一般在-2℃—30℃之间，其中年平均水温超过20℃的区域占整个海洋面积的一半以上。海水温度有日、月、年、多年等周期性变化和不规则的变化，它主要取决于海洋热收支状况及其时间变化。一般来说，影响海洋表层水温的因素有太阳辐射、沿岸地形、气象、洋流等。经直接观测表明：海水温度日变化很小，变化水深范围从0—30米处，而年变化可到达水深350米左右处。在水深350米左右处，有一恒温层。但随深度增加，水温逐渐下降（每深1000米，约下降1℃-2℃），在水深3000—4000米处，温度达到2℃-1℃。海水温度是海洋水文状况中最重要的因子之一，常作为研究水团性质，描述水团运动的基本指标。研究海水温度的时空分布及变化规律，不仅是海洋学的重要内容，而且对气象、航海、捕捞业和水声等学科也很重要。

影响气候

海洋是地球上决定气候发展的主要的因素之一。海洋本身是

地球表面最大的储热体。海流是地球表面最大的热能传送带。海洋与空气之间的气体交换（其中最主要的有水汽、二氧化碳和甲烷）对气候的变化和发展有极大的影响。

洋流对地理环境影响

全球的大洋环流，对高、低纬度间的热量输送和交换、调节全球的热量分布有重要意义。洋流对流经海区的沿岸气候、海洋生物分布和渔业生产，航海等都有影响，对人类文明进程和社会生活有着重要的贡献。

1.对气候的影响暖流对流经沿岸地区的气候起增温、增湿的作用。例如：西欧海洋性气候的形成受北大西洋暖流的影响。寒流对流经沿岸地区的气候起降温、减湿的作用。例如：沿岸寒流对澳大利亚西海岸、秘鲁太平洋沿岸荒漠环境的形成有一定的作用。如果洋流的异常，就会使全球的大气环流发生异常，从而影响到气候。如：厄尔尼诺现象。厄尔尼诺现象在全球范围、正常的情况下，在太平洋东部，受洋流和信风的影响，东部海区的海水随南赤道暖流向西北流动，大洋东部有上升流补偿，表现为东部海区的水温低，西部的水温高。而当厄尔尼诺发生时，由于大洋东岸、秘鲁沿岸温度升高，致使秘鲁沿岸冷水上翻停止，上升流消失，使大气环流异常，降水发生变化。如1982-1983年的厄尔尼诺，使赤道东太平洋沿岸秘鲁的降水骤增，洪水泛滥；太平洋西侧的澳大利亚、印尼等地持续干旱，并引发森林大火，整个非洲更是干旱异常；我国也受其影响。如1998年我国长江流域发