浮式深水网箱的缆绳力远程检测系统研发

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1、分类号：TP273密级：UDC：621学号：2111106349广东海洋大学硕士学位论文浮式深水网箱的缆绳力远程检测系统研发吴洪亮指导教师：何真教授申请学位类别：工学硕士专业名称：机械制造及其自动化研究方向：数字化设计与制造技术学院名称：工程学院中国·湛江2014年6月浮式深水网箱的缆绳力远程检测系统研发摘要随着人们对富含蛋白质的海产品的需求增大，海产品供应越来越依赖于海水养殖。鉴于传统的河口海湾养殖存在着水体污染严重、养殖品质下降等问题，规模化深水网箱养殖进入了“十二五”规划。然而，深水网箱养殖风险极高，在台风的作用下容易发生锚泊系统失效导致鱼苗死

2、亡的严重后果，这制约了深水网箱养殖的规模化发展。要解决网箱安全问题，首先就要研究锚泊系统的受力。因此，本课题以我国南海区域常用的浮式网箱为对象，研究并开发深水网箱缆绳系缆力远程检测系统。目的在于不失真地远程测量到系缆力波形，为深水网箱锚泊系统受力分析提供适用的实时测力工具。通过用ANSYS软件对深水网箱浮架系统做模态分析，模拟出其各振型的固有频率，作为系统开发依据。依据深水网箱系缆力测量的实际需求，提出了基于ZigBee和GPRS技术来构建深水网箱系缆力远程检测系统。该系统中，传感器节点负责对缆绳的受力信息进行采集，然后将各传感器节点采集的信息汇聚到

3、协调器节点。协调器节点再通过GPRS网络以设定的格式将采集的数据发送到陆地监控中心，监控中心对采集的数据进行显示、保存。具体内容如下：（1）根据深水网箱养殖的环境及现有的无线通信技术，提出了采用ZigBee与GPRS技术建立深水网箱系缆力远程检测系统的方法；（2）设计了下位机硬件。通过分析缆绳的受力特点，针对性的设计了拉力信号调理模块；详细介绍了ZigBee模块的硬件电路设计；（3）对基于ZigBee协议栈的软件进行了详细的设计，协调器节点软件设计包括协调器建立网络、串口收发程序；传感器节点软件设计包括拉力数据采集、节点发送数据、节点接收协调器广播过

4、来的数据等；（4）监控中心软件设计，基于VisualStudio2010平台，采用C#语言编写了监控中心软件，主要负责接收传感器节点采集的数据、并对其进行显示和保存，并且可以向传感器节点发送采集命令、控制传感器节点的采样频率。本学位论文有以下2个创新点：（1）设计的远程检测系统作为系缆力测量的工具，初步解决了目前系缆力实测这一难题。（2）充分考虑了网箱在波浪作用下的水动力特性，针对性设计了信号调理模块，可实现不失真的测量到拉力信号。通过测试表明，所设计的系统可用于实时检测缆绳受力，且系统扩展方便，根据实际工程研究的需要可以随意移除或增加检测点，增加了

5、拉力检测的灵活性，降低了I网箱系缆力研究的成本。采用本课题所研发的检测系统，可以获得在极端海洋工况下，如台风期间的基础数据，为深水网箱养殖的研究提供重要的数据参考。关键词：深水网箱，系缆力，ZigBee，远程检测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