无人值守的南极科考平台温控系统设计与实现.pdf

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1、无人值守的南极科考平台温控系统设计与实现陈新海。等无人值守的南极科考平台温控系统设计与实现DesignandRealizationoftheTemperatureControlSystemforUnattendedAntarcticExpeditionPiatform陬斩洛碾倔健魏冶坤来筋簿(东南大学自动化学院，江苏南京210096)摘要：为保障我国首座自主研发的南极科考支撑平台的可靠运行，针对当地的极低温环境，设计并研制了基于具有特殊分层结构的保温箱的温度控制系统。该温控系统采用冗余架构，能够实现远程控制，从而保证了科考平台的无人值守。该温控系统通过了低温测试，且实时数据分

2、析验证了其优越的测试性能。关键词：南极科考支撑平台温度控制系统保温箱无人值守采样数据处理冗余系统中图分类号：TP216文献标志码：AAbstract：InordertoensurereliableoperationofourfirstindependentlyresearchedanddevelopedAntarcticexpeditionsupportplatform，andinaccordancewiththeextremelylowtemperatureenvironmentofAntarctic，thetemperaturecontrolsystembasedOnth

3、ermalinsulationchamberwithspecialhierarchicalstructureisdesignedanddeveloped．ThetemperaturecontrolsystemisconstructedinredundantframeworkIandcanbecontrolremotely。thusunattendedoperationoftheplatformisimplementedandguaranteed．Thetemperaturecontrolsystempassesthelowtemperaturetest。andtherealt

4、imedataanalysisverifiesthesuperiorperformanceofthesystem．Keywords：AntarcticExpeditionsupportplatformTemperaturecontrolsystemThermalinsulationchamberUnattendedSamphngdataprocessingRedundantsystem0引言DomeA是南极大陆的最高点．海拔4093m，距海岸线1228km，温度最低可达一85℃．年平均气温为一58．5℃It]。DomeA具有极其重要的科学价值，它不仅是南极冰盖上仅存的开展深冰

5、芯钻探的理想地点．也是开展大气科学、空间物理和天文学等科学观测的理想地点n】。2008年．南极天文中心和澳大利亚新南威尔士大学合作开发了DomeA天文观测支撑平台PLATO，其能为观测站提供能源、数据存储和远程监控等功能[34]。我国昆仑站的观测数据和控制命令均需通过澳方之手”]。为突破支撑平台的限制，2009年4月，我国开始研制首个南极科考支撑平台。该平台包括结构与温控系统、电源系统、现场主控系统、监控系统和通信及国内监控系统[6]。本文主要介绍为南极科考平台提供可靠温度保障的温度控制系统的设计与实现。国家自然科学基金资助项目(编号：11190015)。修改稿收到日期：20

6、12—12—17。第一作者陈新海(1988一)，男，现为东南大学控制理论与控制工程专业在读硕士研究生；主要从事嵌入式控制系统方面的研究。《自动化仪表》第34卷第lO期2013年10月1系统介绍1．1系统组成温度控制系统控制框图如图1所示。该温度控制系统由两个硬件完全相同的主备控制系统组成。这两个控制系统间采用CAN总线和网线连接，同时工作，且均可接收远程控制命令。捧气扇II韶l控舔令l捧气扇ll髂IJ／omtit继电器IIIII，o输出继电器I!／O输出继电器卫ii[加热器lII加热器2I／O输出继电器][■][加热器1II加热器2图l温度控制系统控制框图Fig．1Block

7、diagramofthetemperaturecontrolsystem该冗余温度控制系统主要包含上位机、温度传感器、A／D控制板卡、继电器、加热器、风扇等设备。具体介绍如下。①上位机包括主备机PC／104—1和PC／1042。用于处理A／D采样数据、控制VO输出、与另一个控制器通信以及接收远程控制命令；为了保证整个系统的23无人值守的南极科考平台温控系统设计与实现陈新海。等可靠性，选择RTD公司的军工级工控机PC／104。②A／D采样，即A／D控制板卡，与上位机PC／104通过堆栈式PC／104总线连