海底观测节点信息处理软件设计与实现

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1、海底观测节点信息处理软件设计与实现1绪论1.1研究背景人类从很早就一直在探索和观测海洋的道路上进行着不懈的努力。随着社会的不断进步和信息科学技术的飞速发展，海洋观测的手段日益完善，观测范围也在逐步扩大，逐渐从海面慢慢延伸到了海洋中，如今已延伸到了海底，不断进步和发展的信息科技将越来越能促进海洋探测技术逐渐向广度和深度方向发展。海洋观测技术的巨大变化为我们对探索和观测海洋的研究奠定了稳固的基础。海底观测网络是近年来研究的热点课题，发展海底探测技术具有非常重要的意义。地球上的海洋面积约3.61亿平方千米，约占地球表面积的三分之二，如此浩瀚的海洋对人类社会的发

2、展具有深远的影响。一方面，它蕴藏着丰富的物质资源。随着地球资源的不断消耗，人们对于海洋资源的开采欲望将越来越迫切。如果人类能合理地利用这些丰富的海洋资源，不仅在一定程度上可以缓解陆地资源匮乏的问题，同时还可以促使人类继续探索复杂多变的海洋环境，为海洋资源的开发与利用积累更丰富的经验[1-2]。另一方面，海洋环境复杂多变，要想能够及时地应对海洋环境污染、赤潮、风暴潮等海洋环境的变化，我们不得不对海洋环境有深入的认识和了解。图1-1描述了一个典型的海底观测网络，它由若干个通过长距离光电复合缆连接的具有不同观测功能的观测子系统构成，每一个观测子系统又由一组接在

3、接驳盒上的观测传感器构成。海底骨干网上分布有很多观测节点，局部观测系统通过光纤将这些节点与海底接驳盒连接，从而构成整个海底观测网络[3-4]。由于海洋环境的特殊性，传感器设备不能直接放置在海底中进行测量，而是将不同的传感器设备集成于不同的观测仪器上，并搭载在不同的观测节点上。有些深海仪器需要通过无人机器人或者载人深海潜艇等工具将其投放并安装到海底，然后将设在海底的观测仪器联网，通过长距离光电复合缆将各个海底观测节点连接到岸基，然后将观测信息传回陆地上的基站，这就在海底实现了数据获取与信息传输的网络化，使在海底对海洋要素进行长期、实时观测成为了可能。..1

4、.2研究意义继人类探测深海所使用的调查船舶和遥感通信卫星之后，海底观测网络已成为一种可以实现对海底进行长期实时观测的一种新型平台。它作为一种新的海洋技术和信息获取手段，将在国家安全、资源开发和减灾防灾等方面起到不可或缺的作用[8]。从此，海底观测网络彻底改变了人类研究海洋的途径，开创了海洋科学研究的新纪元。近年来，以海底观测网络为平台的科学、技术和国防安全的国际竞争日渐激烈，如欧美及亚洲日本等国在研制开发多种海底观测网络技术和装备的基础上，纷纷投入巨资建立海底观测网络。与国际水平相比，我国目前的海底观测网络建设存在着较大的差距，海底观测正处于研发关键技术

5、的起步阶段。此外，在海底观测数据的接收处理与展示方面也存在不同程度的异构性，导致了海洋观测数据无法实现实时有效的分配与共享，降低了数据的利用效率。因此，如何解决海底观测数据的实时有效分配与共享，对提高海底观测系统的可扩展性以及观测数据的利用效率方面具有重要的意义。一方面，可以避免信息重复、资源浪费等情况，提高数据的利用率，降低海底观测数据的采集与处理成本。另一方面，可以为面向海洋信息集成、数据服务与业务管理的海洋信息处理软件研发提供平台技术支撑。.2需求分析2.1功能需求在现有的观测系统和相关研究的基础之上，可将本系统的功能分为GIS导航功能、数据查询功

6、能、数据可视化功能、分析预测功能、用户管理功能、元数据管理功能和日志管理功能等。GIS(GeographicInformationSystem，地理信息系统)[22]地图导航功能主要包括地图显示和地图操作等。用户查看海底观测数据时通常以观测对象为单位，地图导航可用来协助用户进行观测对象的直观选择。该功能主要用来在地图上标识用户注册的海底观测节点位置，便于用户直观地了解其位置信息和运行状况等。在地图上，用户可以通过点击节点标识来访问其相关信息，如搭载在该观测节点上的测量仪器的工作状态及其测量的海洋要素属性等。因此，海底观测节点信息处理软件系统应该具备地图导

7、航功能。数据查询功能主要包括观测平台的实时数据查询和历史数据查询，尤其是对历史观测数据的查询。其中，实时查询功能主要查询海底观测设备获得的实时海洋数据信息，保证用户能够实时地了解观测设备测量的海洋气象环境要素如海面风、湿度、气温、气压等数据和海洋水文环境要素如海浪、海流、温度、盐度等数据。历史数据查询功能可以按特定设备及特定时间段进行历史数据查询，便于用户客观准确地分析海洋环境状况。..2.2性能需求在充分了解了系统的功能需求后，系统还应该满足一定的性能需求：稳定性和安全性是指系统在整个工作过程中应该是稳定的、安全的。在硬件方面，通过采用性能较好的网络设

8、备与服务器等设备保证系统的稳定性和安全性。在软件方面，通过对相应功能模块进行合理