现如今,世界各国都在关注南极,在南极地区展开的研究也非常多面,而在冰架与大洋相互作用方面的研究,最大的突破口就是如何利用现代科学技术开发出一套冰架热水钻探设备钻透几千米厚度的冰架,并通过冰洞把相应的海洋冰川观测设备放在冰架底部展开持续性的观测工作。本文结合课题来源背景,分析了国内外研究现状,设计并实现了一种冰架热水钻测控系统。该系统主要分为冰面测控中心、冰面分布式监测系统和随钻测控系统三个部分。冰面测控中心主要用于实时接收、显示系统的关键参数并对设备发出远程命令;冰面分布式监测系统由多个设备上的传感器以及MODBUS总线设备构成;随钻测控系统是基于STM32F103单片机的嵌入式系统,主要完成钻头中数据的采集、传输以及对电磁阀的控制等工作。论文的主要内容由5个部分组成:系统相关原理介绍、系统方案设计、系统硬件设计、系统软件设计和系统调试。综合热水钻工作原理及其项目中将要用到的理论知识,本文首先确定了系统总体方案,并将总体方案划分为多个子方案进行设计,然后详细介绍了系统的软硬件设计。该论文中硬件设计分为钻头机械结构的设计和电路的设计,其中电路设计是以微处理器为核心,并配以采集、控制和通信的嵌入式电路设计。系统软件设计分为嵌入式软件设计和冰面测控软件设计,嵌入式软件部分定义通信协议并根据功能的不同设计了模块化的程序;冰面测控软件完成了对冰面分布式监测系统和随钻测控系统参数的实时图形化显示、控制等功能。最后对系统的调试工作进行了详细的描述。本文研制出了一套用于冰架热水钻项目的测控系统,该系统已经在实验室内完成了功能调试和高低温测试,测试结果表明该系统可以稳定可靠工作,此外随钻测控系统和冰面分布式监测系统分别已经在车间内和场地中完成验收,整套系统将在吉林长春进行模拟测试。