基于全分布式网络船舶机舱监控系统的研究与设计

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近年来,随着计算机技术、信息技术以及自动控制技术的发展,现代化船舶的自动化程度越来越高。而船舶机舱监控系统是轮机自动化的一个重要组成部分,它能准确可靠地监控机舱内各种动力设备的运行状态及其参数,对船舶的安全航运起着重要的作用。与传统的船舶机舱监控系统相比,基于全分布式网络船舶机舱监控系统优势更加明显。鉴于目前我国建造的大部分船舶中,自动监控系统采用国外产品繁多,因此,开展先进的全分布式网络船舶机舱监控系统的研究具有相当重要的意义。本文以实验室舟山轮机模拟器软件开发设计项目为依托,对船舶机舱监控系统进行了设计与研究,具体研究内容包括:(1)介绍了国内外机舱监控系统的发展现状,对现场总线技术进行了阐述,比较了几种典型的现场总线,说明了船用现场总线控制系统的优点。(2)对整个舰船分布式监控系统进行了介绍,其中包括分布式监控系统的概述、常用网络拓扑结构及其可靠性分析比较、船舶机舱监控系统的组成及监控信号的分类、常用传感器及数据采集与处理方法介绍、机舱监控系统设计标准规范。(3)对舰船监控系统现场总线进行了探讨,由于现场总线种类繁多,对现场设备层网络节点的软、硬件开发均以DeviceNet,总线为例展开;依据总线选型要求,对船舶机舱监控系统多总线集成方案进行了优化。(4)对全分布式网络机舱监控系统进行了设计,先根据常规监测信号的分类、系统数据库选型、视频图像数据的存储以及网络拓扑和协议的选择来阐述监控系统的需求分析;从数据流程、控制流程、功能流程方面阐述了整个系统的设计思路;描述了整个监控系统的总体结构,同时也对机舱监控软件和数据库的实现进行了研究,之后对监控软件的主要界面进行了展示;此外,对海量数据的实时融合、视频图像传输的实时可靠性、远程数据传输的实时性等关键问题进行了研究。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
第1章 绪论第9-20页
    1.1 引言第9页
    1.2 国内外船舶机舱监控系统的现状第9-13页
        1.2.1 国外船舶机舱监控系统的发展状况第9-12页
        1.2.2 国内船舶机舱监控系统的发展状况及问题第12-13页
    1.3 现场总线技术与船舶机舱自动化第13-18页
        1.3.1 现场总线技术概述第13页
        1.3.2 几种典型现场总线及其性能第13-17页
        1.3.3 船用现场总线控制系统(FCS)及其优点第17-18页
    1.4 论文主要的研究工作第18-20页
第2章 舰船分布式监控系统的综述第20-32页
    2.1 常见分布式监控系统的特点第20-24页
        2.1.1 分布式系统及分布式网络第20页
        2.1.2 常用的网络拓扑结构第20-22页
        2.1.3 不同拓扑结构的网络系统可靠性分析第22-24页
    2.2 大型船舶机舱监控系统的结构及特点第24-31页
        2.2.1 船舶机舱监控系统的组成第24-25页
        2.2.2 机舱监控信号的种类第25-28页
        2.2.3 机舱中常用的传感器第28-30页
        2.2.4 数据采集与处理第30-31页
    2.3 机舱监控系统的设计标准及规范第31-32页
第3章 舰船监控系统现场总线的探讨第32-44页
    3.1 现场设备层网络节点的开发第32-37页
        3.1.1 引言第32页
        3.1.2 典型现场总线——Devi ceNet网络节点总体设计第32-33页
        3.1.3 DeviceNet网络节点模块设计第33-35页
        3.1.4 软件设计第35-37页
    3.2 船舶机舱监控系统现场总线的选型第37-39页
        3.2.1 船舶机舱现场总线选择的依据第37页
        3.2.2 监控系统实时性的要求第37-39页
    3.3 船舶机舱监控系统现场总线的集成第39-44页
        3.3.1 常用多总线集成方法第39-42页
        3.3.2 多总线集成方案的改进第42-44页
第4章 舰船分布式网络船舶机舱监控系统的设计第44-75页
    4.1 舰船分布式监控系统的需求分析第44-51页
        4.1.1 舰船常规的监测信号分类第44-46页
        4.1.2 舰船监控系统的数据库选型第46-47页
        4.1.3 网络拓扑及协议的选择第47-51页
    4.2 舰船分布式监控系统的设计思路第51-53页
        4.2.1 监控系统的数据流程第51-52页
        4.2.2 监控系统的控制流程第52页
        4.2.3 监控系统的功能流程第52-53页
    4.3 舰船分布式监控系统的总体实现第53-63页
        4.3.1 全分布式网络船舶机舱监控的总体结构第53-55页
        4.3.2 监控软件的设计及数据库的实现第55-59页
        4.3.3 监控软件的主要界面展示第59-63页
    4.4 舰船监控系统的关键问题第63-75页
        4.4.1 海量数据的实时融合问题第63-66页
        4.4.2 视频图像传输的实时可靠性问题第66-69页
        4.4.3 远程数据传输的实时性问题第69-75页
第5章 总结与展望第75-77页
    5.1 论文总结第75-76页
    5.2 课题展望第76-77页
致谢第77-78页
参考文献第78-80页
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