郭偉

摘要：本文簡(jiǎn)明扼要的闡述了船舶制造過(guò)程中安全監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷史、安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作以及相關(guān)的設(shè)備構(gòu)成，并利用較為前沿的zigbee技術(shù)，以51單片機(jī)為核心CPU，設(shè)計(jì)制作全新的多功能便捷的船舶制造過(guò)程中安全監(jiān)控系統(tǒng)，利用此系統(tǒng)，我國(guó)的船舶制造業(yè)以及船舶安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展將得到大幅提升。

關(guān)鍵詞：船舶制造；安全監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計(jì)制作

1 前言

在航海業(yè)高速發(fā)展的今天，海上貿(mào)易海上安全得到越來(lái)越多人的關(guān)注，那么相應(yīng)的，船舶制造過(guò)程就需要更多的安全監(jiān)控。眾所周知，貨輪，尤其大型船舶，船體大部分都為金屬材料構(gòu)成，里面的隔間較多，體型較大的船舶在制造過(guò)程中，施工人員的人身安全在沒(méi)有較強(qiáng)力度的監(jiān)控下難以得到保障，工作環(huán)境多有塵土，另有些排毒設(shè)備性能不好，這時(shí)候，有效的安全監(jiān)控就很重要了。在傳統(tǒng)的安全監(jiān)控中，主要由工作人員使用對(duì)講機(jī)以及定時(shí)查崗的措施來(lái)對(duì)工作人員進(jìn)行安全監(jiān)控，這就有一定的風(fēng)險(xiǎn)性。為了精確監(jiān)控到工作人員的身體安全狀況，相關(guān)人員曾嘗試過(guò)使用GPS定位系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)監(jiān)控工作人員的安全，但由于船體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，信號(hào)遮攔物較多，所以GPS系統(tǒng)很難定位到工作人員，無(wú)法檢測(cè)到他們的信號(hào)，這就使安全監(jiān)控效果大打折扣。

所以，在船舶制造過(guò)程安全監(jiān)控急需新技術(shù)新設(shè)備的時(shí)候，并且要求定位準(zhǔn)確，接收安全監(jiān)控指標(biāo)，且效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)，一旦發(fā)現(xiàn)人員有人身安全問(wèn)題，可以立馬采取措施進(jìn)行營(yíng)救。我們便依次要求，研究了以51單片機(jī)為核心處理器，再結(jié)合ZigBee技術(shù)創(chuàng)新了一套相對(duì)穩(wěn)定高效定位準(zhǔn)確的安全監(jiān)控系統(tǒng)。

2 船舶制作過(guò)程安全監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展

在現(xiàn)今通信技術(shù)以及船舶制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視船舶制造過(guò)程中的安全監(jiān)控。傳統(tǒng)的人力監(jiān)控方式已經(jīng)漸漸落后，且時(shí)效性不高，還受各種因素影響。現(xiàn)在的船舶制造過(guò)程的安全監(jiān)控迫切需要利用通信技術(shù)來(lái)進(jìn)行革新。

Zigbee技術(shù)之所以能占據(jù)市場(chǎng)，主要原因?yàn)榇隧?xiàng)技術(shù)應(yīng)用簡(jiǎn)便、快捷，所需成本較低，之前無(wú)線通信市場(chǎng)一直缺乏功耗低且速率低的技術(shù)，但在實(shí)際應(yīng)用中，尤其是自動(dòng)化家具通信、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信自動(dòng)控制以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳感器等等通信應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，低功耗、低速率以及廉價(jià)成本的無(wú)線通信應(yīng)用較為廣泛，目前較有市場(chǎng)的就是制造業(yè)安全監(jiān)控檢測(cè)，但是在如今的船舶制造過(guò)程中，暫時(shí)缺乏前沿的技術(shù)來(lái)進(jìn)行制造過(guò)程中的安全監(jiān)控檢測(cè)，我們希望能將以51單片機(jī)為核心處理器，且利用ZigBee技術(shù)的全新系統(tǒng)來(lái)應(yīng)用到船舶制造過(guò)程中的安全監(jiān)控系統(tǒng)，改變以往人工檢測(cè)的困難以及風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)船舶制造過(guò)程中工作人員的人身安全。

3 船舶制作過(guò)程安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作

鑒于當(dāng)今zigbee技術(shù)的成熟以及通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，我們將船舶制作過(guò)程安全監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下，首先利用ZigBee技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，由網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器構(gòu)成某種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，再在此網(wǎng)絡(luò)的覆蓋無(wú)線范圍內(nèi)，安裝少于255個(gè)的網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)。并配有相關(guān)網(wǎng)絡(luò)工作人員來(lái)對(duì)此進(jìn)行管理，并且要注意，必須要用串行接口來(lái)與計(jì)算機(jī)連接，方便在計(jì)算機(jī)上顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。此時(shí)，一套相應(yīng)的制造過(guò)程安全監(jiān)控系統(tǒng)雛形已有，但還有部分細(xì)節(jié)要進(jìn)行設(shè)計(jì)制作，例如參考節(jié)點(diǎn)以及定位節(jié)點(diǎn)一起構(gòu)成終端節(jié)點(diǎn)，其中參考節(jié)點(diǎn)是固定節(jié)點(diǎn)，其坐標(biāo)位置固定，但不參與；定位節(jié)點(diǎn)不同，它是接收定位區(qū)域信號(hào)以及參考節(jié)點(diǎn)的RSSI值，然后經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)定位計(jì)算來(lái)取得坐標(biāo)位置，定位節(jié)點(diǎn)是可移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。一般如此設(shè)計(jì)的安全監(jiān)控系統(tǒng)其工作頻率為2.4GHz，我們通常使用獨(dú)特的芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能。

例：最常見(jiàn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，CC243lZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)，一般由三個(gè)參考節(jié)點(diǎn)以及一個(gè)定位節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，但我們?yōu)榱舜_保船舶制造過(guò)程中安全監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定高效性，再原有基礎(chǔ)上再增添三個(gè)參考節(jié)點(diǎn)來(lái)加強(qiáng)定位檢測(cè)。此改進(jìn)后的監(jiān)控系統(tǒng)可定位分辨率為四分之一米，精度范圍為五米。

4 船舶制作過(guò)程安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成

上文已將整套船舶制造過(guò)程安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來(lái)，下面就是要進(jìn)行主要的設(shè)備配套：

4.1 終端設(shè)備

上文已說(shuō)過(guò)，終端設(shè)備主要由參考節(jié)點(diǎn)以及定位節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，定位節(jié)點(diǎn)收集被監(jiān)控人員的身體參數(shù)信號(hào)，再由核心處理器接受發(fā)出命令，使ZigBee芯片接收到指令，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。為了減少功耗，通常情況下都將脈搏發(fā)送接收器關(guān)閉，只有被監(jiān)控人員脈搏極其不穩(wěn)定時(shí)，才會(huì)發(fā)送信號(hào)，智能化發(fā)送接收信號(hào)大大節(jié)省了功耗，增加了核心處理器的使用壽命。

4.2 網(wǎng)絡(luò)解調(diào)器

這套系統(tǒng)中包括中間的網(wǎng)絡(luò)解調(diào)器，它負(fù)責(zé)接收整理所有的通信網(wǎng)絡(luò)信息。主要由電源、晶振電路、復(fù)位電路構(gòu)成。其中液晶模塊用來(lái)顯示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)調(diào)解器的工作狀態(tài)。串行接口用來(lái)通訊以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)配置。眾所周知，網(wǎng)絡(luò)調(diào)解器是通信網(wǎng)絡(luò)的核心環(huán)節(jié)，它主要負(fù)責(zé)整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸保存以及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的管理。注意到，每個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)只有專(zhuān)門(mén)的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)解調(diào)器。

4.3 監(jiān)控軟件

相應(yīng)的系統(tǒng)以及主要配套設(shè)備安裝后，此系統(tǒng)還缺少一個(gè)監(jiān)控軟件，該軟件要有相應(yīng)的處理計(jì)算功能以及顯示功能。能非常直觀明了的顯示被監(jiān)控人員的位置以及相應(yīng)的參考節(jié)點(diǎn)、定位節(jié)點(diǎn)的位置。顯示時(shí)有相應(yīng)的切換功能，能顯示被監(jiān)控人員的生理健康指標(biāo)，在需要整體觀測(cè)船舶制造過(guò)程中的安全監(jiān)控時(shí)，可切換到統(tǒng)觀界面，可以觀測(cè)到被監(jiān)控船體中的所有工作人員，實(shí)時(shí)了解到每個(gè)被監(jiān)控人員的生理健康信息。

五、總結(jié)

本文總結(jié)探討了如今的船舶制造過(guò)程安全監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)問(wèn)題，并由此設(shè)計(jì)制作了一套全新的適合船舶制造過(guò)程中安全監(jiān)控的系統(tǒng)，利用通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展以及ZigBee技術(shù)，能相應(yīng)達(dá)到所需要的安全監(jiān)控要求以及定位要求。我們堅(jiān)信在今后的制造業(yè)安全監(jiān)控中，這套系統(tǒng)能更多更廣的適用于其他制造業(yè)，不僅能推動(dòng)我國(guó)船舶制造業(yè)的發(fā)展，甚至推進(jìn)我國(guó)傳統(tǒng)制造業(yè)在安全監(jiān)控方面的相應(yīng)整改以及技術(shù)革新。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信以及ZigBee技術(shù)造就的安全監(jiān)控系統(tǒng)切實(shí)的保護(hù)好工作人員的身心安全健康，確保船舶制造的順利進(jìn)行。