船舶自動(dòng)化系統平臺介紹

隨著(zhù)計算機技術(shù)的高度發(fā)展和船舶自動(dòng)化水平的不斷提高，船舶自動(dòng)化技術(shù)不斷向全船綜合自動(dòng)化階段發(fā)展，各類(lèi)導航、監控、管理系統都被運用于船舶中。

　　在船舶自動(dòng)化中，機艙自動(dòng)化尤為重要，其中的主機、發(fā)電機組、舵漿、離合器、空壓機等重要設備對船舶的正常航行有著(zhù)非常重要的作用。目前，對船舶自動(dòng)化的要求已不僅僅局限于局部的、單一的、獨立的監控和管理，而是對大范圍、多層次、集中式的監控系統提出了更高的要求，其中船舶機艙監控系統和電站管理系統，視頻監控系統以及船、岸通訊系統的融合，是船舶機艙自動(dòng)化未來(lái)發(fā)展的趨勢。

　　如圖1所示，系統結構由兩部分組成：岸上部分和船上部分。由于船上物理環(huán)境惡劣，震動(dòng)大、溫度高、濕度高，為保證網(wǎng)絡(luò )的可靠性，需采用有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接方式組成一個(gè)局域網(wǎng)，組網(wǎng)方式為以太網(wǎng)。岸上部分也組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，并和互聯(lián)網(wǎng)相連，可供遠端客戶(hù)瀏覽查看。

　　系統處理結構是分布式的，通過(guò)基于子系統的平等接入方式進(jìn)行系統集成。其核心思想是提供一個(gè)開(kāi)放的平臺，在該平臺上可以運行各種應用系統。系統由上層的管理網(wǎng)和下層的現場(chǎng)控制網(wǎng)組成。下層現場(chǎng)控制網(wǎng)的各個(gè)設備子系統以平等的方式接入。上層管理網(wǎng)絡(luò )運行高性能的系統集成、數據庫和各種應用系統。各設備子系統的實(shí)時(shí)運行數據通過(guò)下層現場(chǎng)控制網(wǎng)傳輸到對應的網(wǎng)關(guān)，由該網(wǎng)關(guān)將數據處理/轉換后發(fā)送到上層的管理網(wǎng)絡(luò )，然后存儲在系統集成共享數據庫中。管理網(wǎng)絡(luò )通過(guò)裝有系統核心調度程序的多功能工作站對各子系統實(shí)現統一管理、監控及信息交換。應用子系統包括對船舶內各種設備機電設備的自動(dòng)化監控，如火警、消防、液位、閥門(mén)狀態(tài)、動(dòng)力、照明和航行等，同時(shí)提供網(wǎng)絡(luò )支持能力，實(shí)現對數據、語(yǔ)言、圖形、圖像等信息的接收和發(fā)送。

　　為保證整個(gè)監控系統的安全性和可靠性，系統網(wǎng)絡(luò )應采用實(shí)時(shí)交互方案。為保證整個(gè)系統的可維護性和可擴展性，系統采用如圖2所示的分布式結構。

　　系統結構設計包括網(wǎng)絡(luò )拓撲結構、通信協(xié)議、網(wǎng)關(guān)的軟硬件設計等各個(gè)方面。在進(jìn)行系統設計時(shí)，應充分考慮各子系統的集成問(wèn)題，從系統的可擴展性出發(fā)，用國際標準化的Ethernet和CAN總線(xiàn)組成雙層網(wǎng)絡(luò )，并在這兩種網(wǎng)絡(luò )中分別加入冗余設計，形成一種雙冗余的網(wǎng)絡(luò )信息平臺。在船舶上設置網(wǎng)絡(luò )時(shí)應首先考慮環(huán)境特點(diǎn)，由于船舶具有振動(dòng)、搖擺等特點(diǎn)，在設計時(shí)要突出可靠性，環(huán)形拓撲結構在網(wǎng)絡(luò )出現故障時(shí)仍能自行重構，保證系統安全可靠。由于光纖傳輸的是光信號，兩端的電源相對隔離，有效地解決了光纖兩端電源和地線(xiàn)對設備可能造成的嚴重威脅，同時(shí)傳輸光纖具有對電磁和射頻干擾抑制能力，信號在傳輸過(guò)程中不受電磁和射頻噪聲的影響。

　　系統功能實(shí)現

　　系統要求實(shí)現：船舶機艙各設備的實(shí)時(shí)監控及故障報警功能。分布式數據庫查詢(xún)和存儲。利用數據融合技術(shù)實(shí)現智能故障診斷。有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的結合。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現監控數據以及視頻圖像和語(yǔ)音的大數據量信息傳輸。

　　根據系統功能要求，將功能實(shí)現分為如圖3所示的多個(gè)模塊。各模塊功能如下：

　　數據采集模塊：負責信號的采集、轉換以及信號的輸入/輸出，經(jīng)由局域網(wǎng)與計算機通信，最后經(jīng)過(guò)初次處理存入實(shí)時(shí)數據庫。

　　數據查詢(xún)模塊：主要根據查詢(xún)項目和查詢(xún)時(shí)間，動(dòng)態(tài)提供各重要參數的歷史值查詢(xún)。

　　實(shí)時(shí)監控模塊：不停地從實(shí)時(shí)數據庫中取得實(shí)時(shí)數據，動(dòng)態(tài)顯示各設備的運行參數，通過(guò)監控界面，實(shí)時(shí)了解各設備的運行狀況。

　　管理功能模塊：管理授權用戶(hù)的登錄，高級權限的用戶(hù)擁有一般用戶(hù)所沒(méi)有的權限，如進(jìn)行報警參數的設定操作等，從而保證了系統的保密性和安全性。

　　趨勢圖查看模塊：根據所選日期和時(shí)間段，動(dòng)態(tài)顯示任意時(shí)間內的趨勢曲線(xiàn)，使得操作人員對于機艙參數的變化情況一目了然。

　　故障診斷模塊：實(shí)時(shí)檢測機艙各部件發(fā)生的故障，并對故障原因、故障頻率和故障的危害程度進(jìn)行分析、判斷，并給出必要的解決措施。

　　其它功能模塊：包括報表的生成和打印、對數據庫管理、幫助等信息。

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