基于LoRa機制的水面網絡技術與海洋水動力監(jiān)測數據挖掘研究
發(fā)布時間：2020-12-23 04:38
隨著海洋經濟的發(fā)展,人類的海洋活動日益頻繁,海洋水動力對人類活動有較大影響,研究海洋水動力對于溢油監(jiān)測與擴散控制、赤潮發(fā)展與可追溯、海漂垃圾追蹤與控制等有重大價值應用。目前研究海洋水動力的手段,包括ARGO系統(tǒng)、數值仿真模擬、遙感技術等,但這些技術手段存在成本高、投放困難、數據采集的精細化程度不夠以及覆蓋范圍有限等缺點。為了快速、低成本、精細化地采集海洋數據并實現海域水動力監(jiān)測,本論文采用基于LoRa機制的水面網絡技術,投放大量可隨潮流運動的微型浮標采集海洋數據,通過處理并分析數據,實現海洋水動力學的相關應用。本論文應用窄帶物聯網技術,設計基于LoRa通信機制的,帶北斗定位功能的微型浮標,在一定海域內構建水面無線自組網絡;以廈門灣海域為研究區(qū)域,建立水動力學仿真模型,通過在廈門灣海域投放大量可隨潮流運動的微型浮標,采集小尺度海域水面水動力學參數;通過對仿真數據與實測數據的處理與分析,實現海域水動力數據可視化;論文還開展廈門灣水動力學平衡以及九龍江口泥沙沉積追蹤應用。
【文章來源】：集美大學福建省
【文章頁數】：62 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
ROMS模型框架
集美大學碩士學位論文基于LoRa機制的水面網絡技術與海洋水動力監(jiān)測數據挖掘研究6圖2-2運行流程2.2廈門灣水動力模型構建模型區(qū)域包括廈門島邊海域（24.26°～24.70°N，117.82°～118.62°E），模擬區(qū)域如圖2-3所示。模型水平網格分辨率為200米，垂直網格劃分為10層。模型的開放邊界由8條主要潮流驅動(M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1、Q1)，其中各潮汐分量的諧波數據采用俄勒岡大學OTPS模型提供的潮汐諧波常數。由于港灣的水深較淺，水體性質垂向均勻，因此采用了ROMS中的二維模塊進行模擬，即將問題簡化為二維的淺水模式，其控制方程組為：垂向平均的動量方程組見式（2-1）（2-1）（2-2）垂向平均的連續(xù)性方程見式（2-3）=0（2-3）其中，U、V為x與y方向的垂向平均流速分量。，為水位，H為平均水深，D為總水深。f為科氏參數。Am為水平方向的渦動粘滯系數。為底部摩擦應力，r為摩擦系數。通過以上方法步驟運行ROMS，獲得廈門島周邊海域水深分布模擬圖，如圖2-3所示。由圖可見，南部有兩股潮波傳入廈門海域后，一股經廈門東部海域進入同安灣，另一股經廈門港進入廈門西部港區(qū)和河口灣及九龍江下游。北部的潮流經過圍頭灣，進入大峭南部
集美大學碩士學位論文基于LoRa機制的水面網絡技術與海洋水動力監(jiān)測數據挖掘研究7的一個大型淺水區(qū)。在同安澳頭至金門五沙角段附近海域，漲潮時與南部潮流匯合[28]。圖2-3模型模擬區(qū)域及水深分布應用ROMS模型得出廈門灣海域流場分布和潮位變化圖，如圖2-4所示（b圖中箭頭代表水流方向）。根據水動力學模型的計算結果，并結合潮位圖選取廈門島周邊海域低平潮時刻（2018年11月26日11時）作為起始時間，分別在廈門大橋兩側以及海滄大橋下布放微型浮標。該時刻對應的潮高如圖2-4（a）中紅色標記所示。(a)潮位圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]河北近海海域海冰時空變化遙感監(jiān)測分析[J]. 徐雯佳,徐永利,田力. 海洋環(huán)境科學. 2020(02)
[2]青草沙水庫水面無線網絡覆蓋及其應用[J]. 黃晨,萬力. 科技與創(chuàng)新. 2018(09)
[3]基于LORA技術的停車場車位顯示平臺設計[J]. 張雨晨,陳文釗,梁振奇,唐少虎. 智能城市. 2018(06)
[4]基于LoRa的海洋多功能信標組網及特性研究[J]. 綦聲波,張峰,姚鵬. 海洋科學. 2018(01)
[5]基于嵌入式Linux的水文監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 冷建偉,沈芳婷. 電子設計工程. 2017(14)
[6]氣象強迫場時間頻率對ROMS模式高分辨率數值模擬的影響分析[J]. 周立佳,黨振中,董慧超,白東宇,艾陽. 海洋技術學報. 2017(02)
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[8]黃海綠潮分布年際變化分析[J]. 黃娟,吳玲娟,高松,李杰. 激光生物學報. 2014(06)
[9]發(fā)展海洋環(huán)境監(jiān)測的意義和作用[J]. 馬春生,潘紅,周洪英,陳文賓,馬衛(wèi)興,林艷,趙棟. 科技創(chuàng)新導報. 2010(02)
碩士論文
[1]基于SpringBoot框架對P2P借貸平臺的設計與實現[D]. 桂晨暉.電子科技大學 2019
[2]基于Web船載服務器的機艙監(jiān)測與報警系統(tǒng)研發(fā)[D]. 陳文.集美大學 2019
[3]LoRa應用關鍵技術研究[D]. 陳宇翔.杭州電子科技大學 2019
[4]水文監(jiān)測遙控船控制及監(jiān)測系統(tǒng)設計與實現[D]. 李世林.沈陽工業(yè)大學 2018
[5]極端降水對港口及其集疏運通道的影響研究[D]. 楊嘯.大連理工大學 2017
[6]基于物聯網的水文監(jiān)測系統(tǒng)設計[D]. 熊萬.長江大學 2017
[7]基于ROMS的海洋流場與溫度場的數值模擬仿真研究[D]. 郭樹波.東北大學 2017
[8]分汊型沙質淺灘航道整治研究[D]. 趙蕊.重慶交通大學 2016
[9]水動力條件對硅藻生長及空間分布的影響研究[D]. 於陽.重慶大學 2016
[10]基于Mesh網絡的嵌入式DNC系統(tǒng)研究[D]. 石志亮.重慶大學 2016
本文編號：2933086
【文章來源】：集美大學福建省
【文章頁數】：62 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
ROMS模型框架
集美大學碩士學位論文基于LoRa機制的水面網絡技術與海洋水動力監(jiān)測數據挖掘研究6圖2-2運行流程2.2廈門灣水動力模型構建模型區(qū)域包括廈門島邊海域（24.26°～24.70°N，117.82°～118.62°E），模擬區(qū)域如圖2-3所示。模型水平網格分辨率為200米，垂直網格劃分為10層。模型的開放邊界由8條主要潮流驅動(M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1、Q1)，其中各潮汐分量的諧波數據采用俄勒岡大學OTPS模型提供的潮汐諧波常數。由于港灣的水深較淺，水體性質垂向均勻，因此采用了ROMS中的二維模塊進行模擬，即將問題簡化為二維的淺水模式，其控制方程組為：垂向平均的動量方程組見式（2-1）（2-1）（2-2）垂向平均的連續(xù)性方程見式（2-3）=0（2-3）其中，U、V為x與y方向的垂向平均流速分量。，為水位，H為平均水深，D為總水深。f為科氏參數。Am為水平方向的渦動粘滯系數。為底部摩擦應力，r為摩擦系數。通過以上方法步驟運行ROMS，獲得廈門島周邊海域水深分布模擬圖，如圖2-3所示。由圖可見，南部有兩股潮波傳入廈門海域后，一股經廈門東部海域進入同安灣，另一股經廈門港進入廈門西部港區(qū)和河口灣及九龍江下游。北部的潮流經過圍頭灣，進入大峭南部
集美大學碩士學位論文基于LoRa機制的水面網絡技術與海洋水動力監(jiān)測數據挖掘研究7的一個大型淺水區(qū)。在同安澳頭至金門五沙角段附近海域，漲潮時與南部潮流匯合[28]。圖2-3模型模擬區(qū)域及水深分布應用ROMS模型得出廈門灣海域流場分布和潮位變化圖，如圖2-4所示（b圖中箭頭代表水流方向）。根據水動力學模型的計算結果，并結合潮位圖選取廈門島周邊海域低平潮時刻（2018年11月26日11時）作為起始時間，分別在廈門大橋兩側以及海滄大橋下布放微型浮標。該時刻對應的潮高如圖2-4（a）中紅色標記所示。(a)潮位圖
【參考文獻】：
期刊論文
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[7]物聯網技術下水文監(jiān)測系統(tǒng)構建研究[J]. 李杰. 水利規(guī)劃與設計. 2017(04)
[8]黃海綠潮分布年際變化分析[J]. 黃娟,吳玲娟,高松,李杰. 激光生物學報. 2014(06)
[9]發(fā)展海洋環(huán)境監(jiān)測的意義和作用[J]. 馬春生,潘紅,周洪英,陳文賓,馬衛(wèi)興,林艷,趙棟. 科技創(chuàng)新導報. 2010(02)
碩士論文
[1]基于SpringBoot框架對P2P借貸平臺的設計與實現[D]. 桂晨暉.電子科技大學 2019
[2]基于Web船載服務器的機艙監(jiān)測與報警系統(tǒng)研發(fā)[D]. 陳文.集美大學 2019
[3]LoRa應用關鍵技術研究[D]. 陳宇翔.杭州電子科技大學 2019
[4]水文監(jiān)測遙控船控制及監(jiān)測系統(tǒng)設計與實現[D]. 李世林.沈陽工業(yè)大學 2018
[5]極端降水對港口及其集疏運通道的影響研究[D]. 楊嘯.大連理工大學 2017
[6]基于物聯網的水文監(jiān)測系統(tǒng)設計[D]. 熊萬.長江大學 2017
[7]基于ROMS的海洋流場與溫度場的數值模擬仿真研究[D]. 郭樹波.東北大學 2017
[8]分汊型沙質淺灘航道整治研究[D]. 趙蕊.重慶交通大學 2016
[9]水動力條件對硅藻生長及空間分布的影響研究[D]. 於陽.重慶大學 2016
[10]基于Mesh網絡的嵌入式DNC系統(tǒng)研究[D]. 石志亮.重慶大學 2016
本文編號：2933086
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