基于无线网络的船舶机舱自动化监控系统

基于无线网络的船舶机舱自动化监控系统

李传杰

江南造船（集团）有限责任公司

摘要：为了提高船舶自动化水平和船舶监测系统的性能，船舶舱自动监测设计十分重要。船舶机舱自动监测系统在船舶运行中发挥着重要作用，例如控制船舶推进系统中主机和辅助设备的运行状况；实时监控运行参数，出现异常时报警；使用各种光电和机械传感器监测船舶推进轴系统参数等。通信网络模块在船舶机舱监控系统中发挥着重要作用。通信网是监控系统控制单元与报警单元之间的信息传输渠道，通信网结合了扩展遥控单元和信息基站，使监控系统成为有效运行的系统。

关键词：无线网络；船舶机舱；自动化；监控系统

引言

在科学技术不断攀升的当下，关于“无人机舱”的概念早已出现，并经历了将近半个世纪的研究与发展。时至今日，我国在船舶机舱自动化监控系统的研发上已取得了较为瞩目的成绩。

1自动化监控系统的发展

20世纪50年代以来，船舶自动化，特别是电子技术的发展，引入了“船舶自动化”的概念，主要包括三个领域:机械自动化、导航和方位自动化。但是，监测工具仅限于目前的电子技术水平，也面向通用仪器，机舱内只应用一个自动控制装置来实现某些船舶的自动化，如船舶主机、锅炉、压力、温度和液体调节。个别设备尚未形成完整、集中控制、独立和独立的系统。20世纪70年代初，数字计算机进入机器控制领域时，飞机监控系统中出现了典型的代表——CCS(计算机控制系统)。该系统的一个典型特征是在一个集中控制的空间中集中监控和控制能耗和内阁系统，该空间具有强大、快速、小型或中型计算机。该监测系统是如此渐进，以监测数百个参数，这些参数代替数十个模拟控制器，如温度、压力、粘度、速度等。数据传输仍然通过AI和AO模拟信号进行，这些信号引用DI、DO、模拟0-5V或4-20mA电路。整个系统中的数据采集设备成本高昂、复杂且成本高昂。集中系统会导致可靠性问题，可能导致整个系统轻微故障或瘫痪，从而严重限制其发展。1990年代以来，新建船舶利用网络微型监测系统，随着现场总线技术的不断发展和现场总线技术在技术控制的其他领域的成功应用而使用，现场总线技术已应用于船舶监控中，这是一种完全分布式的监控系统(也称为局部总线控制系统(FCS))，它将现场总线作为进一步限制监控功能的每个子系统的内部控制网络。采用智能I/o模块、智能收发器、数字传感器和因素部署站点级控制系统，提高了现场信息的可用性，提高了整个系统的可靠性。该分布式应用对自动化监控系统的体系结构、设计、调试方法安装和产品结构具有深远的影响。我国机场监测管制制度运作较晚，1960年代后期开始发展，此后发展了机场自动监测制度。但是，由于系统功能、结构、生产成本等原因，生产系统效率低、可靠性差、标准化、系列化、不清晰、整体落后，技术储备差距很大。最近，704所和711所开发的中国首个船舶自动化综合系统应运而生，解除了中国船舶对“外部大脑”的依赖。该系统利用ACTIVEX、DCOM、ODBC、TCP/IP等先进的软件技术，利用所有应用程序来监控数据共享、管理数据集成、集中监控和控制、将计算机连接到高速开放网络、将网络扩展到电源、导航、通信和导航记录。到目前为止，船舶自动化系统已发展为以计算机网络、现场总线技术、IPM技术、柴油机遥控技术、全自动电力传输和电源管理技术、标准控制台监控系统技术、软硬件调制、标准化、系统清洗、船队纤维数量为特点的综合平台管理系统

2船舶机舱自动化监控系统硬件设计

系统的硬件构成包括服务器、客户端、数据库、数据收集等部分。采用高可靠的工业主机，可解决船舶在海上作业中出现的严重干扰。船上的局域网由若干个10M/100MDES交换器控制，通过D-Link连接1008D，无线网络经由RG无线网关而连接。1000个D-Link连接，内置V90Modem，可同时支持多种无线装置的数据通信。数据采集模块使用AdvantechADAM-5000/TCP系列，该系列的数据收集装置尤其适合于联网。局域网中的电脑可以直接透过装置的网络界面存取所搜集的资料，而无需在网络与装置间加入其他变换器。系统监测的参数数目依赖于船舶行业的需求，不能有任何损失。另外，本系统还能在10~100Mbps的范围内，根据不同的网络环境，实现对船用状况的实时监测。传感器设备在检测与监控中起着至关重要的作用。该系统可根据测量资料的不同而提供热阻、热电耦合、频率传感器等多种传感器，实现对不同温度、转速进行测量。通过32bit的A/D变换，将这些传感器输出的模拟值写入到一个特殊的寄存器中，因此可以考虑使用外部的驱动。

3船舶机舱自动化监控系统软件设计

3.1控制系统通过ADO与数据库相连

ADO命令类似于VisualBasic6.0早期VB版本中的标准Data和remote data control(RDC)命令。它不仅提供了图形控件的优点，而且还提供了一个易于使用的属性对话框，使您可以使用最少的代码创建数据库应用程序。由于ADO命令具有灵活性和适应性，因此选择了ado命令，而不是数据筛选器和远程数据命令(刚果民主共和国)。ADO支持c/ sb/ s应用程序开发的主要功能，包括独立创建对象:批量更新将对数据所做的更改保存在本地缓存中，并且所有更改都保存在服务器上的单个更新中。支持带有参数和返回值的存储过程:不同的游标类型支持特定于数据库的游标，如SQL Server和Oracle。您可以限制返回的行数和其他查询目标，以进一步提高性能。支持存储过程或批处理语句返回的多个记录集。

3.2ADO与数据库的连接

ADO（ActiveX Data Object）在具体应用上为了与Open Database Connect（ODBC）兼容，采取ADO进行脚本编写。在建立资料库指令码前，必须先设定ADO的位置，然后识别并与资料库通信。资料库驱动程式利用Data Source Name（DSN）定位并识别出符合ODBC的特殊资料库，将资讯传送至资料库。由Windows系统的控制面板上的“资料来源ODBC”设定来实现。ASP支持诸如微软访问或MrcrosoftFoxPro等共享文件数据库，所以利用ASP来存取Web应用中的客户端/Server数据库。对于ADODB对象，可以通过设定它的属性来建立和开启Connection对象的数据库链接，比如Data Source属性是Web共享的数据库路径，PROVIDER是“Microsoft.Jet.OLEDB.3.51”等。

3.3管理数据库连接

设计经过验证的Web数据库应用程序的最大挑战是正确管理数据库连接。在不传输信息的情况下打开和维护数据库连接可能会导致数据库服务器资源负载和连接问题。设计良好的Web数据库应用程序可以恢复数据库连接并消除网络瓶颈造成的延迟。2)连接超时活动的突然增加可能会导致数据库服务器过载，并大大降低与数据库的连接速度。因此，连接时间过长可能会对数据库性能产生负面影响。3)经常建立和断开公共数据库连接的web应用程序可能会影响数据库服务器的性能。ASP通过ODBC3.5公共属性支持高效的连接管理。连接共享维护与数据库的开放连接，并管理不同用户之间的连接共享功能，以保持性能并减少空闲连接的数量。对于每个连接，连接池首先确定池中是否存在空闲连接。如果存在连接池，则返回连接，而不是建立新的数据库连接。4)从控制面板登录。可以通过保存ASP应用程序对象连接重复使用平面连接。但是，不需要保持连接打开或利用连接池的优势。如果许多用户需要连接到同一ASP数据库应用程序，请使用一种方法重用数据库连接。

结束语

综上所述，为了推进船舶的自动化，对机舱监测系统进行自动设计十分必要。因此，通过研究设计可知，该系统在实际应用中可广泛用于采集船体和周边环境的倾斜角度等，从而更好地保障船舶得以健康可持续的运营。

参考文献

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