向 軍，李 華，梁前超，任鐵軍，許 光

(1.海軍艦艇學(xué)院實(shí)習(xí)中心，遼寧大連 116013;2.海軍工程大學(xué)，湖北武漢 430033;3.92910部隊(duì)，浙江 寧波 316000)

新型機(jī)艙監(jiān)測(cè)通訊報(bào)警系統(tǒng)簡(jiǎn)介

向 軍1，李 華1，梁前超2，任鐵軍2，許 光3

(1.海軍艦艇學(xué)院實(shí)習(xí)中心，遼寧大連 116013;2.海軍工程大學(xué)，湖北武漢 430033;3.92910部隊(duì)，浙江 寧波 316000)

文章分析了一種采用先進(jìn)通訊技術(shù)研制的機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò)把該系統(tǒng)加裝在輔機(jī)電站中，采用系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)總線、串行通訊等技術(shù)提高了現(xiàn)有裝備的使用可靠性、保障性和合理性，從而很好的改善了使用者的工作環(huán)境。

機(jī)艙;通訊;監(jiān)測(cè);報(bào)警

原船輔機(jī)電站機(jī)組操作均在機(jī)旁進(jìn)行，不能及時(shí)掌握機(jī)組的工作情況，加之熱工儀表本身存在的誤差，以及受到船員機(jī)旁工作環(huán)境的影響，容易對(duì)裝備造成不必要的損壞。為了更好的改善和發(fā)揮裝備的最優(yōu)性能，在原輔機(jī)電站增加一套以串行通訊技術(shù)為基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在集控室的集中操作，很好的解決了上述問(wèn)題。

1 機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1)監(jiān)測(cè)報(bào)警參數(shù)。

機(jī)艙需要監(jiān)測(cè)輔機(jī)電站機(jī)組工作性能的參數(shù)可以分為轉(zhuǎn)速、溫度、壓力類和其它開關(guān)量4大類。報(bào)警項(xiàng)目按CCS船級(jí)社要求及CME－MAN標(biāo)準(zhǔn)，具體如表1所示。具體參數(shù)名稱如下:轉(zhuǎn)速、各缸排氣溫度、增壓器進(jìn)出口排氣溫度、淡水進(jìn)出機(jī)溫度、滑油進(jìn)出機(jī)溫度、海水溫度、環(huán)境溫度、滑油壓力、淡水壓力、海水壓力、燃油壓力和報(bào)警開關(guān)量等。監(jiān)測(cè)輔機(jī)電站機(jī)組工作性能的參數(shù)可以及時(shí)掌握機(jī)組的工作情況，防止機(jī)械事故的發(fā)生。

表1 機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)分類

續(xù)表1 機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)分類

2)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)組成。

輔機(jī)電站機(jī)組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用串行通訊技術(shù)，其硬件組成如下:①傳感器 (每臺(tái)機(jī)均有);②4臺(tái)機(jī)旁采集箱 (每臺(tái)機(jī)均有);③原機(jī)的一次儀表顯示 (每臺(tái)機(jī)均有);④1臺(tái)工業(yè)用監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī);⑤1臺(tái)24針打印機(jī);⑥1臺(tái)UPS電源;⑦1臺(tái)監(jiān)測(cè)報(bào)警操縱臺(tái)。

監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示。

圖1 機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)

2 串行通訊系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)硬件主要特點(diǎn)

串行通訊的主要原理是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)之間使用一根數(shù)據(jù)信號(hào)線。數(shù)據(jù)在一根數(shù)據(jù)信號(hào)線上按位進(jìn)行傳輸，每一位數(shù)據(jù)都有一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度，這種通訊方式使用的數(shù)據(jù)少，在遠(yuǎn)距離通訊中可以節(jié)約成本，抗干擾能力十分強(qiáng)，在數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。RS－232和RS－485是兩種常用的串口形式，后者適用于遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)，接口采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力強(qiáng)，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4 000 m，在總線上允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器，具有多站能力。由于PC機(jī)默認(rèn)的只帶有RS－232接口，有兩種方法可以得到PC機(jī)上的RS－485電路:①通過(guò)RS－232/RS－485轉(zhuǎn)換電路將PC機(jī)串口RS－232轉(zhuǎn)換成RS－485信號(hào);②通過(guò)PCI多串口卡，可以直接選用輸出信號(hào)為RS－485類型的擴(kuò)展卡。

串行通訊技術(shù)在船艇上也得到應(yīng)用，比如某船利用串行通訊的原理在輔機(jī)電站上加裝一套監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，它主要是通過(guò)微機(jī)顯示主機(jī)上各傳感器測(cè)試的參數(shù) (溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等)，然后在集控室的控制面板上實(shí)現(xiàn)聲、光信號(hào)報(bào)警，使得操作人員在集控室就能輕易地掌握故障發(fā)生的部位、時(shí)間等信息，以便及時(shí)采取補(bǔ)救措施。

輔機(jī)電站機(jī)組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。系統(tǒng)由上層網(wǎng)和下層網(wǎng)組成的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)。上層網(wǎng)以管理微機(jī)為中心 (工控機(jī))，下層網(wǎng)是監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置的計(jì)算機(jī)網(wǎng)，以監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置的主微機(jī)為中心，下連1#子微機(jī)，2#子微機(jī)，3#子微機(jī)和4#子微機(jī)。另總線上還掛有DVR、損管、主機(jī)系統(tǒng)信息交換箱等，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息共享。

2.2 控制用計(jì)算機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)

控制用計(jì)算機(jī)的軟件從結(jié)構(gòu)上可以分為3層。

1)數(shù)據(jù)傳輸層:處于軟件的底層，類似于TCPIP的網(wǎng)絡(luò)接口層，它的任務(wù)是利用傳輸介質(zhì)為上層透明的傳遞和接收數(shù)據(jù)流，完成對(duì)各數(shù)字、模擬板的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換。它主要包括:開關(guān)量輸入輸出子程序;模擬量輸入子程序;測(cè)轉(zhuǎn)速子程序;測(cè)頻率子程序;軟件濾波子程序; 軟件定時(shí)子程序。

2)功能層:處于軟件層的中間位置，主要完成各數(shù)據(jù)流的執(zhí)行過(guò)程。主要包括:自啟動(dòng)、停機(jī)、并車子程序;功率管理子程序;故障檢查子程序;增減機(jī)管理子程序;值班機(jī)管理子程序;意外處理子程序;調(diào)頻調(diào)載子程序;顯示和自檢子程序。

3)管理層:處于軟件的最高層，通過(guò)對(duì)下兩層子程序的調(diào)用，完成主程序的調(diào)度、管理功能。包括:自動(dòng)狀態(tài)管理;手動(dòng)狀態(tài)管理和主管理程序。

控制用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)異常參數(shù)，則該部分馬上發(fā)出聲、光報(bào)警，提醒操作人員注意。參數(shù)正常后，該部分也會(huì)自動(dòng)恢復(fù)。系統(tǒng)既可隨時(shí)打印某一頁(yè)或全部，又可設(shè)定打印時(shí)間間隔，定時(shí)進(jìn)行自動(dòng)打印。

3 結(jié)論

在艦上輔機(jī)電站加裝一套監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，機(jī)組的工作情況可以一目了然。機(jī)艙監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用先進(jìn)的串行通訊技術(shù)可以根據(jù)工作需要來(lái)設(shè)定所需的參數(shù)，運(yùn)行一年來(lái)已經(jīng)取得了明顯的效果，解決了艦員勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境差、監(jiān)測(cè)參數(shù)不全的問(wèn)題，提高了操作人員的積極性和效率，使現(xiàn)有裝備的性能得到了最大發(fā)揮。

［1］ Kytatos，N.P.，Theotokatos，G.and Xiros，N.I..Main Engine Control for Heavy Weather Conditions，ISME 6th International Symposium on Marine Engineering.Tokyo，Japan:October 23－27，2000.

［2］ Xiros，N.I.and Kyrtatos，N.P..A Neural Predictor of Propeller Load Demand for Improved Control of Diesel Ship Propulsion.15th IEEE/ISIC 2000 International Symposium on Intelligent Control Engineering.Patras，Greece:July 17－19，2000.

［3］ Kyrtatos，N.P.，Theotokatos，G.，Xiros，N.I.，Marek，K .，Duge，R..Transient Operation of Large－ bore Two－stroke Marine Diesel Engine Powerplants:Measurements＆ Simulations.23rd CIMAC Congress.Hamburg:May 7－10，2001.

［4］蘇金明，沅沈勇，王利.MATLAB工程數(shù)學(xué) ［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2005.

In this paper，the new designed engine room monitor，communication and alarm system is analyzed with advanced communication technology adopted.Results show that the system fixed on auxiliary engine can well enhance the reliability，indemnificatory and rationality of equipment and improve users＇working environment.

engine room;communication;monitor;alarm

U673

C

1001－8328(2012)01－0035－02

向軍 (1981-)，男，重慶人，工程師，碩士，研究方向?yàn)榕灤芾砉こ獭?/p>

2011－09