王宏智，高學(xué)東，賈小平，趙 揚

（1. 北京科技大學(xué)，北京 100083 ；2. 青島遠洋船員學(xué)院，青島 266071 ）

船舶機艙智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計研究

王宏智1,2，高學(xué)東1，賈小平2，趙 揚1

（1. 北京科技大學(xué)，北京 100083 ；2. 青島遠洋船員學(xué)院，青島 266071 ）

0 引言

智能監(jiān)控系統(tǒng)通過實時監(jiān)控和錄象能及時、準確地反映和記錄被監(jiān)控現(xiàn)場的實時狀態(tài)，滿足了人們對安全性的要求，因此智能監(jiān)控系統(tǒng)得以廣泛的應(yīng)用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，通過網(wǎng)絡(luò)可對監(jiān)控現(xiàn)場實現(xiàn)遠程、集中監(jiān)控，從而進一步節(jié)省人力、物力，實現(xiàn)惡劣場所的無人值守。將先進的智能監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用到船舶機艙遠程監(jiān)控系統(tǒng)，借助于數(shù)據(jù)傳輸、電子郵件等各種通信手段，執(zhí)行船與岸，船與船之間對話，進行各種信息交流、咨詢、設(shè)備維護、故障診斷、資料查閱、備件查詢、船舶管理等業(yè)務(wù)活動，從而最大程度地提高船舶航行的安全性、可行性和經(jīng)濟性。

1 船舶機艙智能監(jiān)控系統(tǒng)

船舶機艙智能監(jiān)控系統(tǒng)提供了一個綜合視頻、音頻、多種數(shù)據(jù)交互的多角度、多業(yè)務(wù)、多層面的多維船舶監(jiān)、控、管一體化平臺。它提供船舶內(nèi)部視頻資源的采集、壓縮、存儲等功能。能將捕獲的視頻流經(jīng)壓縮單元(H.264/MPEG4)處理后經(jīng)船內(nèi)常規(guī)網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星無線網(wǎng)絡(luò)實時傳輸?shù)桨兜?，同時將采集的各種機艙狀態(tài)信號實時的傳輸?shù)礁鱾€船舶監(jiān)管人員房間的PC機，用以實時監(jiān)控顯示、數(shù)據(jù)分析等，監(jiān)控系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 船舶智能監(jiān)控系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖

網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)的介入為船舶提供了一個更為多元化的工作環(huán)境，利用這樣的特點和優(yōu)勢，相關(guān)工作人員可以根據(jù)需要，在日常的工作中開展多種多樣的視訊應(yīng)用，如開展船岸辦公會議、船岸遠程管理、船舶遠程故障診斷，觸發(fā)報警（利用移動偵測技術(shù)）等，提高船舶的安全性、協(xié)同性和運輸效率。

2 機艙實時數(shù)據(jù)分析

由圖1可知，智能監(jiān)控系統(tǒng)除了實時監(jiān)控之外，另一個主要功能就是它采集來的數(shù)據(jù)信息可以供機艙管理人員來進行分析和比較。圖2是軟件的組成結(jié)構(gòu)圖，可以看出顯示軟件主要完成機艙內(nèi)各種數(shù)據(jù)及警報的實時顯示和歷史數(shù)據(jù)的查詢功能。主要由三部分組成：主機及輔助系統(tǒng)顯示、電站及相關(guān)系統(tǒng)顯示、航海數(shù)據(jù)顯示。主機及輔助系統(tǒng)顯示又分為燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等。每個部分設(shè)計成友好的人機界面，方便機艙管理人員的操作，對于主機及輔助系統(tǒng)的重要參數(shù)設(shè)有實時圖形顯示系統(tǒng)方便機艙管理人員比較分析，同時對于這些重要的參數(shù)設(shè)有實時的曲線繪制，方便機艙管理人員對不同氣缸不同時間的參數(shù)值進行比較，給船舶機艙管理人員的工作帶來很多的便利，例如圖3所示為某時主機各參數(shù)的數(shù)字量顯示，我們可以清楚地看到個參數(shù)的值。

圖2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

圖3 某時主機各參數(shù)的數(shù)字量顯示

服務(wù)器端軟件主要由數(shù)據(jù)備存，機艙巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)模塊組成。機艙巡檢系統(tǒng)模塊負責(zé)采集來自機艙巡檢系統(tǒng)的RS485總線MODBUS協(xié)議的數(shù)據(jù)，以組播的UDP方式送到各個Web頁面顯示。數(shù)據(jù)備存系統(tǒng)負責(zé)存儲采集到的數(shù)據(jù)到中央SQL－Server數(shù)據(jù)庫。熱備冗余切換模塊負責(zé)主備兩臺工控機的熱備切換，并且兩個計算機間的模塊也可以實現(xiàn)熱備切換。

3 系統(tǒng)開發(fā)過程中的技術(shù)難點

3.1 云臺控制

云臺及解碼器(解碼器是監(jiān)控系統(tǒng)中的前端控制設(shè)備，通過解碼器可實現(xiàn)對萬向云臺、變焦鏡頭、輔助開關(guān)等設(shè)備的控制)裝在攝像機端(即服務(wù)器端)，如果想在控件端(即網(wǎng)頁客戶端)控制云臺的動作，則必須通過網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)器端發(fā)送動作控制命令，而且要在服務(wù)器端集成串口通信功能，根據(jù)解碼器設(shè)定的地址及協(xié)議向解碼器發(fā)出動作指令，然后由解碼器來驅(qū)動云臺完成要求的動作。

本系統(tǒng)采用的解碼器協(xié)議為PELCO-D，該協(xié)議的具體格式如表1和表2所示：

表1 PELCO-D協(xié)議格式

表2 命令字設(shè)置

例如，想讓云臺向左轉(zhuǎn)，則可通過串口向解碼器發(fā)送字串FF 00 00 04 01 00 05。

3.2 串口通信設(shè)計

為避免直接用Windows API函數(shù)來編寫串口通信程序的煩瑣。本文提出了另一種封裝性很好的使用VC++ 6.0自帶的"Microsoft Communications Control"控件的編程方法，通過對該控件的正確使用，我們可以比較輕松地編寫出所需的串行通信程序。

當(dāng)我們在服務(wù)器端建立了串口通信模塊后，我們就可以在客戶端“設(shè)置及參數(shù)調(diào)節(jié)”對話框按鈕的響應(yīng)函數(shù)中利用UDP協(xié)議向服務(wù)器端發(fā)送對應(yīng)的字串命今來控制云臺的動作了。

按照上文的思路將我們需要的功能控件一一開發(fā)完畢，再將它們打包嵌入網(wǎng)頁中，然后我們就可以把嵌入控件的網(wǎng)頁掛在服務(wù)器上為我們的客戶端瀏覽器提供基于Web的相關(guān)服務(wù)了,其實時監(jiān)控效果如圖4所示。

圖4 實時監(jiān)控效果圖

4 結(jié)束語

船舶機艙智能監(jiān)控系統(tǒng)易于實現(xiàn)，成本低，擴展性好，每個單獨的功能模塊都可應(yīng)用于各種類型的船舶上以及相關(guān)的岸地部門。該系統(tǒng)的應(yīng)用不僅可以提高船舶機艙監(jiān)控的效率和精度，而且還能把船舶管理人員從繁重的值班巡檢勞作中解脫出來，進而提高了船舶生產(chǎn)營運過程中的安全性和船舶運輸生產(chǎn)效率。

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The design of marine engine room intelligent surveillance and controlling system

WANG Hong-zhi1,2, GAO Xue-dong1, JIA Xiao-ping2, ZHAO Yang1

本文旨在將先進的智能監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用到船舶機艙管理領(lǐng)域，設(shè)計了出機艙智能監(jiān)控系統(tǒng)。該監(jiān)控系統(tǒng)將采集到的實時視頻信號、各種機艙設(shè)備實時狀態(tài)信號集成到網(wǎng)頁中，使船舶機艙監(jiān)管人員一目了然。

船舶機艙；監(jiān)控；數(shù)據(jù)采集

王宏智（1978 -），男，河北承德人，博士研究生，主要從事數(shù)據(jù)挖掘與船舶管理信息系統(tǒng)領(lǐng)域的研究工作。

TP277

A

1009-0134(2011)4(上)-0019-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.4(上).06

2010-10-27