海底水体耗氧过程建模及原位培养装置的研究

作     者：岳建行 

作者单位：浙江工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：殷建军;倪晓波

授予年度：2016年

学科分类：070702[理学-海洋化学] 07[理学] 0707[理学-海洋科学] 

主      题：原位培养装置 电机控制 溶解氧 耗氧过程 沉积物-水界面 时间序列模型 

摘      要：国际上对海底水体溶解氧消耗过程的原位培养观测研究已经开展了三十多年,而国内对海水中有机质耗氧过程的观测,大多局限于实验室模拟培养实验,尚缺乏进行现场培养实验的手段。为此,自主研发了一种海底水体溶解氧消耗过程原位培养装置。该装置集成了包括电子控制模块、电机、培养容器与海水测量传感器等在内的电控处理模块和机械结构框架于一体,并讨论了其电控处理模块的详细设计,给出了实物样机在象山港海域所进行的性能测试结果,对采集的数据进行了分析和建模。结果表明:设计的现场培养装置具备对海底水体的溶解氧耗氧过程进行现场培养和观测的功能,对于国内开展底层水体缺氧区观测和了解当地生态环境状况具有重要意义。本文的主要工作和成果如下:1.基于面临的缺少现场实验平台的问题,提出了一套原位培养装置的设计思路和要求,并在整体要求框架的基础上,细化了每部分的功能要求。2.设计中涉及到密封性要求、耐腐性要求、耗氧要求,需要考虑各个部分的材料和强度计算。3.在分析了步进电机运动控制系统的基础上,完成了对两相混合式步进电机的硬件电路设计,以恩智浦的LPC1125芯片作为微处理器,详细介绍了系统主要模块的电路设计思路和方案。4.基于电机控制的硬件系统,完成了系统的软件设计。5.应用本文设计的原位培养装置,在象山港潮滩海域进行了测试,验证了实验装置的可靠性,测试结果达到了预期的效果。6.针对海洋溶解氧等数据的特点,分析了时间序列模型的方法及在海洋环境中的应用,对溶解氧数值建立时间序列模型,采用季节模型预测溶解氧的变化趋势。