一种海底可视化监控装置 (自动保存的).doc

海底可视化监控装置 摘要 海底可视化监控装置对海洋科学的发展有着极其重要的作用，它把采集到的物理数据转换成图形、图像，并给数据赋予颜色，以及改变观察角度等多种方式呈现海洋信息的各种特征。然而，实际生产过程中，海洋环境的信息量非常巨大，仅仅依靠一个简单的摄像设备很难实现对海底多种信息的有效采集。因此，研究一套高效可行的海底可视化监控技术显得尤为重要。 为了满足深海可视化的技术要求，对远洋深海实现远程、可视化监控，开发研究的一套海底可视化监控装置，从深海摄像水下单元结构、深海摄像甲板单元框架设计、电源转换模块设计、通讯控制舱设计、海底照明设备选型、海底监控设备选型、下潜深度信息采集、显示界面与数据处理等8个方面分析和描述海底可视化监控方案;该系统通过高精度的数据采集装置，获取安装在深海监控装置上的水压，水流，温度，流量等传感器的信息，实时显示水下单元图像信息、离底高度信息和相对于船体的位置信息，并可通过人机交互的方式发送信息，用多种通讯模块将消息传输到数据采集中心，再通过同轴电缆或光电复合缆传递至Intranet,实现对远洋深海实时监控。 关键词：通讯控制；信息采集；监控；接口设计；深海；电源转换 第 1 章 绪论 1.1论文的研究背景 海洋是生命的摇篮，是交通的命脉，同时它蕴藏着丰富的矿产资源，生物资源。随着全球经济飞速发展，需求量不断增加，陆地资源的日益短缺，海洋自愿的开发引起各国越来越多的重视。全球资源开发的重点已经逐渐转向海洋。但是，海洋的环境复杂、恶劣，这对海底的勘探照成诸多困难，人们无法直接认识分析海底的地质特征和海底现象，往往需要进行大量的多学科海洋地质调查活动才能获取海底信息，使得深海作为一个与人们未来发展密不可分的载体，却从来都没有被人们充分认识过。为了更好的认识海洋，更直观的获取海洋中的信息，各国专家也在倾尽全力探索。 如今计算机软件技术、多媒体技术和通用网络技术飞速发展，“可视化”这一概念就被提了出来，可视化系统可以让调查人员如同亲临海底般，直接对海底的地形地貌进行目测观察。同时，配合其他海洋技术的深海摄像系统，可以实现对海底目标的定点取材和可视化采样，更直观的，更高效的获取海洋中的信息，大大拓展海洋调查的功能，提高工作效率，更为直观高效的特点让海底可视化监控系统在地质调查，海洋科考中占有很大地位。 可视化原本定义为本来不可见的东西变成可见的图形、图像等视觉效果的过程，这个过程提供了静态图形显示和动态数据分析和判断，促进对事物的观察和建立相关的概念。数据用图像、图形、二维、三维图形与动画等多种形式来表示，对其模式和相关关系进行可视化分析。由于科学的计算可以将计算结果用图形的形式表现出来，因而许多难以理解的原理变得容易理解，许多繁杂的数据变得生动有趣。可视化可以表达的数据规律，变化和相关关系，目前已在各个学科中得到广泛运用。 1.2海底可视技术国内外发展现状 科学计算可视化自提出以来，在各工程和计算机领域得到了广泛的应用和发展。 可视化(Visualization)是指利用计算机图形和图像处理技术，将测量获得的数值，图像或者技术中涉及、产生的数字信息变得更为直观、以图形信息表现出来、随着时间、空间变化的物理现象或物理量形象的呈现在研究者的面前，使他们能够观察、模拟和计算。近几年计算机图形学的飞速发展使得三维表现技术得以形成，这些三维表现技术使得人们能够再现三维世界的物体，能够用三维形体表现复杂信息，这种技术就是可视化技术。 如今，主要临近海洋的各个国家都在积极推进“海洋可视化”的建设，如美国、俄罗斯、 英、法、德等。自“海洋可视化”构想被提出之后，以美国为代表的发达国家已经对海洋的研究开展了大量的工作。很多海洋机构都作为重要成员参加了联邦政府机构数字地球工作组等组织。 目前支持海洋数据仿真和可视化的平台系统主要有美国的 Google Ocean、WorldWind、EV-Globle 等。 2009 年初，Google 公司推出 Google Ocean，与 Google Earth 相比，主要增加了海洋信息的支持，是一款面向公众用户的海洋应用软件系统。Google 公司与NODC、美国国家地理、世界自然保护联盟等机构合作，获取了全球范围的与海洋相关的地理、环境、历史、人文等各类丰富的海洋信息，借助卫星和海洋探测技术。能够让用户看到虚拟的世界各地海洋和海底全貌。系统提供良好的信息交互接口，普通用户可以上传信息，提高了交互能力和用户参与度。 World Wind 是由 NASA 阿莫斯研究中心的科研人员开发的开放源代码平台。通过一系列演示动画来模拟全球季节变迁、大洋温度变化、飓风动态等全球活动。World Wind 还包含s