新型的基于倾角法海流测量仪的研究与开发

1．2．2 软件设计
上位机软件采用Visual C++6．0与Matlab 7．1混合编程。Visual C++6．0是微软推出的一款C++编译器，将“高级语言”翻译为“机器语言(低级语言)”的程序，它是一个功能强大的可视化软件开发工具。Matlab 7．1是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。倾角法海流测量仪上位机软件结构示意图如图4所示。

倾角法海流测量仪上位机软件包括三部分功能：
(1)通信设置。利用VC 6．0的MSComm控件设置串口号、波特率、数据位、停止位、校验位；
串口的开、关控制。倾角法海流测量仪机器编号、工作方式、起停设置；以及数据接收、保存设置。如表1所示。

(2)数据处理。将BCD编码方式的海流数据转换为可被用户识别的EXCEL文档，该部分可以对单文件、多文件、全部文件操作。
(3)图形绘制。利用Matlab 7．1强大的绘图功能，绘制某段时间内流速、流向随时间变化的二维曲线图。
倾角法海流测量仪上电后启动初始化，进入接收状态，它通过RS 485接口接收上位机发送的指令，做出相应的响应，一经确认进入工作状态。工作方式分为定时3 min，5 min，30 min采样间隔，数据回放。在每个采样间隔内分别对流速、流向采样30 s，温度采样3 s。如果接收工作方式字有效，方式字设为采样，启动定时器时钟芯片，开始进行采样管理初始化，分别对海流的流速、流向、温度数据采样，并进行数据处理。上位机发送给海流测量仪的数据帧结构如表1所示。其中，控制字节用于上位机对倾角法海流测量仪进行工作状态的控制；当倾角法海流测量仪接收到上位机发送的指令后，会向上位机发送返回信号，用来说明控制命令是否执行。
由于用二进制形式保存文件可以大大节省存储空间，所以倾角法海流测量仪将采集的原始海流数据保存为8421BCD码，但是字节与字符并不一一对应，用文本文件打开时，显示的数据为不易识别的乱码，用户分析时带来诸多不便。因此本文设计了数据转换程序。因为8421BCD码每4位表示1个十进制数，所以可以将包含海流信息的一串BCD码转换成字符串，按照一定的数据格式输出到Excel文件中。为了使用方便，本文不仅设计了单文件转换程序，还可以一次处理多个文件，供用户选择。关于数据分析处理方法、有效数据选取等数据处理规则参照国标(GB17378．2—1998)海洋监测规范相关章节。

2 实验与结论
倾角法海流测量仪不仅从理论上证明了可行性，而且与实践相结合，进行了大量实验，图5为倾角法海流测量仪与安德拉海流计在青岛栈桥水域测量数据对比图。实验证明，该测量仪工作稳定，操作简单，数据处理精度较高。倾角法海流测量仪可以实现的技术指标为：流速：0～300 cm／s，分辨率：0．2 cm／s，准确度：2％±1 cm／s；流向：0～360°，分辨率：0．1°，准确度：±2°；水温：-5～35℃，分辨率：0．05℃，准确度：0．1℃；海流测量最大水深为100m。