声学多普勒流速剖面仪远程显控系统

摘要

为了提高声学多普勒流速剖面仪系统的易用性，本文以实时流速信息在PC(personal computer，个人计算机)界面上的显示为研究对象，研究了水下ADCP(Acoustic Doppler Current Profilers，声学多普勒流速剖面仪)和远程PC机的实时流速数据无线传输方案，提出了一种全断面流速精确计算方法，并且基于交互设计理论设计并实现了ADCP显控系统，用户图形界面友好、易用。论文的主要工作如下:
　　1.通过分析ADCP显控界面的设计内容，对比当前市面上的主流ADCP显控系统，总结出ADCP显控软件设计的特点:显控实时性要求高、测量工作量大和显示内容繁杂等，使本系统的工作开展更具针对性。
　　2.通过研究GPRS（General Packet Radio Service，通用无线分组业务）无线通信技术，结合ADCP在实际应用中的特点，提出了水下ADCP和显控界面(PC机)的无线通信解决方案，解决了测流、确认系统故障时PC机必须随船的弊端，使用本方案后，用户可以在任何有网络的地方实现ADCP的远程控制和数据回传，拓宽了系统的场地适用性。
　　3.针对传统ADCP流量测量中要求测点多的缺陷，根据明渠流流速分布理论提出了一种基于全断面流速分布模型的流量计算方法。使用该方法，在已知位置测得四个流速数据即可准确计算整个横断面的流速分布信息，得到了部分实验数据的验证。
　　4.通过研究用户行为，遵循交互简洁、目标明确、协调和流等交互设计准则，基于Qt（本系统的界面开发平台）设计、开发出一套简洁、易用、可靠的显控系统用户图形界面。使用图形界面，用户无需学习、无需阅读说明书即可直接观测流速数据、控制水下ADCP，做到让非专业人士也能熟练操作。

目录

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摘要

英文摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究概况

1．2．1 交互设计研究概况

1．2．2 基于ADCP的数据传输方案研究概况

1．2．3 基于明渠均匀流的全断面流速模型研究概况

1．3 本论文创新点及主要工作

1．4 论文内容及论文结构

第二章 ADCP显控软件设计的内容与特点

2．1 ADCP概述

2．2 ADCP显示与控制内容

2．2．1 系统控制类

2．2．2 数据显示类

2．3 ADCP显示与控制特点

2．3．1 显控实时性要求高

2．3．2 测量工作量大

2．3．3 显示内容繁杂

2．4 本章小结

第三章 实时数据传输方案设计

3．1 数据传输协议

3．2 基于GPRS的无线数据传输方案的实现

3．2．1 GPRS通信原理概述

3．2．2 GPRS DTU模块的选定

3．2．3 系统方案设计

3．2．4 GPRS无线通信实现

3．3 基于串口通信的有线数据传输方案的实现

3．3．1 通信接口选定

3．3．2 ADCP和PC串口通信的实现

3．4 本章小结

第四章 一种全断面流速计算方法

4．1 流速分布模型概述

4．1．1 垂向流速分布模型概述

4．1．2 横向流速分布模型概述

4．2 垂向流速分布模型

4．2．1 垂向流速计算模型的建立

4．2．2 实验验证

4．3 横向流速分布模型

4．3．1 横向流速计算模型的建立

4．3．2 试验验证

4．4 全断面流速分布模型

4．5 本章小结

第五章 基于ADcP的交互设计研究与实现

5．1 界面开发平台概述

5．1．1 Qt简介

5．1．2 Qt的优势

5．1．3 Qt的核心机制

5．2 交互方案的设计

5．2．1 按钮设计

5．2．2 导航设计

5．2．3 视觉风格设计

5．2．4 反馈信息设计

5．2．5 视觉层次设计

5．3 交互设计方案的实现

5．3．1 用Qt Designer完成GUI框架的开发

5．3．2 利用“信号和槽”实现模块功能

5．3．3 界面开发中的关键问题

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献