基于STM32的深海钻机检测系统及甲板手操器的研制

摘要

人类社会的不断发展科学技术更新加速,陆地上可供人类使用开发的资源日益减少。蔚蓝色海洋未被人类大量开发,其中蕴含有大量的资源。大洋的面积占了整个地球的百分之七十的,所以人类慢慢的把资源开发的方向瞄准未被充分开发利用的海洋,其已经成为了世界各国新的探索目标。在我国的经济发展中资源短缺已成为主要制约因素,深海和远洋海域尚有诸多海底矿产资源、海洋生物资源、海洋新能源在视野之外。故怎样快速合理准确地勘探到这些资源并开发这些资源成为了必须解决的首要课题。深海海底探测技术对于了解海底地质形态,确定矿物含有量有着举足轻重的意义。
　　本设计根据深海钻机系统可视化操作的具体需求研制了一套可应用于多种场合的钻机操作与监测系统。该系统不仅可应用于此套钻机,经过简单的修改变可以使用在其他设备上。
　　此套系统分为甲板操作监控和水下检测两部分:其中甲板部分分为甲板手操器与监控两部分,手操器是在船上对钻机系统进行指令操控、发送指令,监控系统是对水下设备的运行情况进行监视掌握;水下检测系统是采集各传感器的实时数据并且执行甲板手操器下达的指令,水下检测系统是由主检测系统与外围扩展系统组成。光纤电力复合铠装钢缆为甲板手操器系统和水下系统之间的信号传输提供纽带。
　　本文首先对甲板操作可视化系统和水下检测系统设计了系统的总体结构的方案,该嵌入式系统的控制芯片选择了STM32F103VCT6,它主要来完成甲板手操器系统与水下检测系统的核心功能。由CAN总线来完成水下检测系统的主体部分与扩展系统数据通信。接着分块介绍了整个系统的硬件组成的设计原理和实现方式。其中包括控制模块的硬件设计、显示模块的硬件设计、存储模块的硬件设计、水下检测控制模块的硬件设计、电源模块的硬件设计和数据传输的电路设计。然后对软件系统的开发作了比较细致的介绍,软件的设计也分为甲板控制部分和水下检测两部分,甲板操作监控平台的软件实现了对水下钻机操作指令的发送和传感器数据的显示;水下系统的软件完成了钻机的检测系统及其扩展的外围系统的采集数据和操作功能。最后对本介绍了光纤通信的基本原理并对通信方式进行了设计与调试。
　　本文设计研制的一套基于STM32的深海钻机检测系统及甲板手操器,此系统配备一套10KM铠装复合光缆。

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第1章 绪论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 国内外研究现状与发展趋势

1.3 本次课题的主要研究内容

第2章 系统总体设计

2.1 系统工作概况

2.2 系统功能要求

2.3 系统方案选择

2.4 系统总体结构模块设计

第3章 硬件系统设计

3.1 甲板手操器硬件结构

3.2 水下检测系统硬件结构

3.3 检测系统测量电路设计

3.4 继电器驱动电路

3.5 供电系统设计

3.6 外围扩展系统

3.7 本章小结

第4章 系统软件设计

4.1甲板手操器软件总体设计

4.2 水下检测主控系统软件设计

4.3 水下检测外围系统软件设计

4.4 通信指令及数据传输协议格式

4.5 检测数据及视频显示

4.6 本章小结

第5章 系统调试

5. 1 调试步骤

5. 2 手操器电路板调试

5. 3 接线检测系统调试

5. 4 车间调试

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录A：