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摘 要:为了自动探测海底中氢气、氧气、氮气、甲烷等示踪气体含量,同济大学海洋与地球科学学院研制了一套海底示踪气体原位自动检测系统.本文以这套系统的远程控制软件为例,研究了建立海底示踪气体原位自动检测系统通信协议的设计步骤以及实现方法,提出了一种将所有数据包抽象成一个抽象类,让继承类去重写发送函数和处理函数的方法,极大的提高了通信协议的可扩展性以及稳定性;在通信过程中,先将接收的数据存入链表中,让后台线程处理链表中的数据,从而将通信业务与逻辑处理分开,提高通信的效率,从应用程序层次保证了通信的实时性.
关 键 词 :应用层协议;海底观测网;抽象类;远程控制;海底示踪气体
中图分类号:TP274.4 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2014) 02-0000-03
当前地球科学研究的最大特点在于观测系统的迅速发展,如果把地面与海面看作地球科学的第一个观测平台,把空中的遥测遥感看作第二个观测平台,那么海底观测网络平台是继对地面/洋面、空中之后,观测地球系统的第三个平台[1].一个完整地海底观测网络从结构上可以分为基站部分,海底接驳盒,海底电压转换设备以及科学仪器[2].观测海底的主要目的是探测和理解大洋系统的物理、化学、生物和地质等过程,而深海中溶解态气体与这些过程密切相关[6],利用这些标志性气体的异常信息寻找海底的成矿矿区,是当前国际上找矿的重要发展趋势之一,研究这些气体的在深海中的含量具有深刻意义[7].因此,如何在海底原位自动观测这些示踪气体含量,研制相关的深海仪器成为海底观测网研究与建设迫切需要解决的科学问题.
一、系统分析
如果将深海中溶解态气体样本采集回实验室进行分析,由于室内的温度、压力等与海底的差别,气体的含量、成分可能会发生变化,所以最好的方法是将实验室的仪器投到海底去分析样品[1].本文所支持的海底示踪气体原位自动检测系统就是以气象色谱为基础建立的一套自动分析海底示踪气体成分与含量的科学仪器(图1),该系统可作为科学仪器布置在海底观测网络的末端,原地实时探测海底H2、CH4、CO2、N2的含量,然后将采集的数据上传到远程控制软件和岸基站海底观测网数据库中.
二、通信协议分析
在数据传输的过程中,考虑到海底环境的特殊性、系统本身的复杂性和仪器多样性,通信协议设计需要注意如下几点:(1)稳定性.海底数据的采集是一个连续的过程,需要24小时不间断的采集数据,并将采集的数据发送回岸基/船基远程控制系统和海底观测网数据库,良好的稳定性是保证通信持续