基于水声通信的海底天然气水合物环境监测系统的设计

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1、工程硕士学位论文基于水声通信的海底天然气环境监测系统著性检测水合物环境监测系统的设计作者姓名陈晨工程领域电子与通信工程校内指导教师冯久超教授校外指导教师吴中堂高级工程师所在学院电子与信息学院论文提交日期2016年3月ThedesignofacousticcommunicationforunderseanaturalgashydrateenvironmentmonitoringsystemADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChenChenSupervisor：Prof.FengJiuchaoAssociat

2、e：SeniorEngineerWuZhongtangSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP929.3学校代号：10561学号：201321009509华南理工大学硕士学位论文基于水声通信的海底天然气水合物环境监测系统的设计作者姓名：陈晨指导教师姓名、职称：冯久超教授吴中堂高级工程师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：电子与通信工程论文形式：□产品研发□工程设计□√应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：嵌入式系统与SOC设计论文提交日期：2016年3月1日论文答辩日期：2016年3月17日学位授予单位

3、：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：傅予力教授委员：向友君副教授吴宗泽副教授李波副教授周斯宁高级工程师摘要随着我国国民经济的飞速发展，人们生活水平的提高，对能源的需求量也在逐步的增加。天然气水合物作为一种新型的洁净、高效以及低污染能源，其存储量大，分布范围广、埋藏位置浅，是天然气、煤以及石油后非常理想的替代能源。2007年我国海洋工作者在南海海域成功钻取了天然气水合物样品，如果成功开发利用，将对我国能源供给、社会和经济的可持续发展都有非常重要的意义。本文集成和研发的海底天然气水合物环境监测系统，最主要的目的是能够实时收集海洋中的环境信息。在本系统中，传感

4、器节点主要负责收集、处理以及传输CTD、二氧化碳、PH值以及甲烷等传感器的数据，传感器节点包含中央控制单元，供电单元以及水声调制解调器单元。传感器节点采用水声调制解调器组织成网络，数据包通过多跳的方式由节点经中转节点传输到水面基站，水面基站再通过卫星将数据包转发到陆地控制中心。论文首先对水声传感器网络相关知识作了简要的介绍，确定在该系统中网络采用完全分布式拓扑结构。其次，给出了系统节点的硬件结构设计，分别对中央控制单元、电源控制单元以及数据通信单元这三个部分做了较全面的硬件设计，阐述了各硬件结构的功能及电路实现方法。最后介绍了海底天然气水合物环境监测系统网络的软件实现流程，

5、包含传感器节点的建立、管理、选择、更新以及维护。结合海底天然气水合物环境监测系统，分别从硬件设计方案和系统软件工作流程，论证了系统的实现过程。在文章最后确定了海洋测试的具体方案以及给出了部分测试结果。关键词：天然气水合物；水声通信；传感器网络；环境；监测IAbstractAstherapiddevelopmentofeconomicsandimprovementofthelivingstandardofpeopleinourcountry,theneedforenergyisincreasinggradually.NaturalGasHydrate,oneofthenewc

6、lean,high-efficiencyandlow-pollutionenergy,islargelystored,widelyspreadandshallowlylocatedsothatitisanidealsubstituteforgas,coalandoil.SincethesamplesofnaturalgashydratewassuccessfullydetectedandobtainedbythemarineworkersofourcountryneartheSouthChinaSeain2007,therewouldbeahugesignificancef

7、orthesustainabledevelopmentofourcountry'ssupplyofenergy,societyandeconomicsifthegashydrateissuccessfullyexploited.Theenvironmentalmonitoringsystemofoceanicnaturalgashydrate,whichisstudiedandintegratedinthisthesis,ismainlytocollecttheoceanicenvironmentalinforma