李金成，周泊龍，孫中岳，薛彩霞

（江蘇科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

船舶電站功率管理系統(tǒng)（PMS）的軟件設(shè)計(jì)

李金成，周泊龍，孫中岳，薛彩霞

（江蘇科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

為了適應(yīng)船舶電站功率管理系統(tǒng)智能化、電氣化、大數(shù)據(jù)的發(fā)展，本文提出了基于SQL2008數(shù)據(jù)庫，采用模塊化設(shè)計(jì)，支持后臺(tái)管理的設(shè)計(jì)方案，并完成了軟件系統(tǒng)的開發(fā)。系統(tǒng)將電站劃分為不同工作模式，在各自模式下，實(shí)現(xiàn)了對電站功率的分配，管理，監(jiān)控。通過現(xiàn)場調(diào)試表明：系統(tǒng)功能強(qiáng)大、運(yùn)行穩(wěn)定、方便升級、支持后臺(tái)管理、人機(jī)交互友好。

功率管理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫；模塊化設(shè)計(jì)；面向?qū)ο?/p>

船舶電站系統(tǒng)是船舶運(yùn)行的心臟，如何確保船舶電站系統(tǒng)更加高效、穩(wěn)定運(yùn)行，是船舶電氣工程師不斷研究的的課題。隨著船舶大型化，復(fù)雜化，智能化的發(fā)展，傳統(tǒng)的功率管理系統(tǒng)因?yàn)楣δ軉我?，人機(jī)交互差，不方便升級，已經(jīng)不能滿足時(shí)代要求[1]。針對以上問題，文中基于數(shù)據(jù)庫處理大型數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合模塊化管理思想，開發(fā)了可升級、支持后臺(tái)管理、人機(jī)交互友好的船舶電站功率管理系統(tǒng)[2]。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

文中設(shè)計(jì)的船舶電站功率管理系統(tǒng) （Power management system，PMS）主要設(shè)想：是工作人員通過計(jì)算機(jī)在線監(jiān)視電站運(yùn)行、根據(jù)現(xiàn)場需要給出控制指令，系統(tǒng)故障時(shí)給出報(bào)警提示工作人員及時(shí)處理[3]。具體流程是：操作人員運(yùn)行系統(tǒng)

1）首先操作人員根據(jù)工作需要選擇運(yùn)行模式，模式包括：航行模式、停泊模式、工作模式。

2）選擇模式后，啟動(dòng)相應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)，負(fù)載，并調(diào)用控制信號，調(diào)用負(fù)載優(yōu)先級，保持系統(tǒng)正常工作，工作人員根據(jù)現(xiàn)場需要管理電源負(fù)載。

3）系統(tǒng)反饋電站當(dāng)前運(yùn)行情況給用戶界面，顯示在線發(fā)電機(jī)組，可用功率，在線負(fù)載。通過鼠標(biāo)鍵盤給出指令，控制電站運(yùn)行，電站異常時(shí)系統(tǒng)給出報(bào)警提示，并提示故障處理。系統(tǒng)支持后臺(tái)管理，允許操作數(shù)據(jù)庫[4]。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路圖

2 系統(tǒng)功能

文中設(shè)計(jì)的功率管理系統(tǒng)根據(jù)功能劃分為3個(gè)模塊：電源模塊、負(fù)載模塊、報(bào)警模塊。電源模塊負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟停、并車解列、失電時(shí)快速恢復(fù)；負(fù)載模塊控制負(fù)載的斷開閉合、功率限制、重載詢問；報(bào)警模塊反饋系統(tǒng)運(yùn)行狀況，異常時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，提示故障解決方案。具體功能如圖2所示[3]。

圖2 系統(tǒng)功能圖

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在確定了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，明確系統(tǒng)功能后，就可以研究系統(tǒng)電氣信息，建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，編寫對應(yīng)函數(shù)，最后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試了，實(shí)施步驟如圖3所示[4]，詳細(xì)說明如下：

圖3 設(shè)計(jì)步驟

3.1 獲取電氣資料

硬件是系統(tǒng)的基礎(chǔ)，只有了解了系統(tǒng)硬件才能有的放矢。硬件的信息包括功率管理：1）系統(tǒng)設(shè)備連線圖，包含硬件組成與硬件間的電氣連接控制關(guān)系。2）工業(yè)上位機(jī)與下位機(jī)IO通信接口信息。通過分析系統(tǒng)電氣資料，可以更加了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在軟件設(shè)計(jì)更有針對性[5]。

3.2 建立數(shù)據(jù)庫

隨著船舶大型化、智能化的發(fā)展，產(chǎn)品更新升級得越來越快，船舶電站功率管理系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)據(jù)也越來越龐大，數(shù)據(jù)冗余嚴(yán)重[6]。數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，使數(shù)據(jù)與操作分離，減少了數(shù)據(jù)冗余，數(shù)據(jù)重復(fù)使用，使用效率高[7]。本系統(tǒng)應(yīng)用SQL SEVER 2008數(shù)據(jù)庫，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，數(shù)據(jù)庫的主要信息如下：

1）電源信息表：主鍵是發(fā)電機(jī)名稱，記錄，電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)（運(yùn)行狀態(tài)為1，斷開狀態(tài) 0），即時(shí)功率，額定功率，電壓，電流，頻率等[8]。

2）負(fù)載信息表：主鍵是負(fù)載名稱，記錄負(fù)載優(yōu)先級，負(fù)載額定功率，即時(shí)功率，轉(zhuǎn)速等等。

3）控制信號表：記錄電網(wǎng)中各種開關(guān)，斷路器，變壓器[9]。

4）異常處理信息表：主鍵是異常狀況，記錄異常報(bào)警響應(yīng)單元，異常時(shí)激活報(bào)警單元，給出參考處理異常提示[10]。

5）歷史故障信息表：記錄電網(wǎng)曾經(jīng)故障信息，以及故障解決方案，以便于工作人員更好了解電站的問題，遇到相似情況可以方便應(yīng)對。

3.3 為命令添加事件處理函數(shù)

系統(tǒng)中的每個(gè)命令都是通過事件處理函數(shù)執(zhí)行的，系統(tǒng)功能函數(shù)主要獲取當(dāng)前發(fā)電模塊、負(fù)載模塊功率信息，給出命令處理方案[11]，系統(tǒng)重要的函數(shù)及其功能說明如下：

1）電源功率函數(shù)：通過訪問電源信息表，查找在線發(fā)電機(jī)，對在線發(fā)電機(jī)即時(shí)功率疊加，即可求出當(dāng)前電源模塊輸出功率。

2）負(fù)載功率函數(shù)：類似電源功率計(jì)算，查找負(fù)載信息表，對負(fù)載即時(shí)功率疊加。

3）重載詢問函數(shù)：在系統(tǒng)有重型負(fù)載需要啟動(dòng)時(shí)，首先求出系統(tǒng)剩余功率 （在線發(fā)電機(jī)額定功率總和-即時(shí)功率總和）是否大于重型負(fù)載啟動(dòng)功率，大于啟動(dòng)，小于繼續(xù)下一步[12]；再次計(jì)算潛在功率（負(fù)載優(yōu)先級小于重型負(fù)載優(yōu)先級的負(fù)載總和），如果剩余功率加上潛在功率大于重載功率，啟動(dòng)，小于進(jìn)行第三步；最后計(jì)算可用發(fā)電機(jī)功率總和，大于重在功率啟動(dòng)，否則限制重載啟動(dòng)[13]。

4）斷電恢復(fù)函數(shù)：船舶斷電是船舶電站的重大故障，為了減小故障帶來的損失，系統(tǒng)會(huì)斷開故障發(fā)動(dòng)機(jī)、故障負(fù)載，并且斷開優(yōu)先級小的負(fù)載，將離線發(fā)動(dòng)機(jī)投入電網(wǎng)運(yùn)行，以使電網(wǎng)能在第一時(shí)間恢復(fù)電力[14]。

3.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)系統(tǒng)要求，系統(tǒng)程序主要界面如圖4所示，系統(tǒng)即時(shí)顯示當(dāng)前電源、負(fù)載功率信息，支持模式切換，后臺(tái)管理，支持用戶自定義，用戶既可以方便高效控制船舶電站，又可以根據(jù)自己的喜好自定義系統(tǒng)設(shè)置，并且支持?jǐn)?shù)據(jù)庫管理，后臺(tái)二次開發(fā)，可擴(kuò)展性良好。

圖4 系統(tǒng)主要界面

4 結(jié) 論

通過需求分析，模塊化設(shè)計(jì)，建立強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫，文中設(shè)計(jì)的船舶電站功率管理系統(tǒng)既能滿足當(dāng)下客戶需求，又支持用戶自定義開發(fā)，可以根據(jù)船舶電站的改造，修改數(shù)據(jù)庫，管理后臺(tái)，功能強(qiáng)大、控制效率高、人機(jī)界面友好、擴(kuò)展性好、維護(hù)方便[15]。系統(tǒng)吸收了當(dāng)下的信息化技術(shù)，使船舶電站功率管理系統(tǒng)更加現(xiàn)代化，智能化，在船舶應(yīng)用上大有可為。

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Ship power station PMS control strategy research

LI Jin-cheng，ZHOU Bo-long，SUN Zhong-yue，XUE Cai-xia
（College of Computer of Jiangsu University of Science and Technogoly，Zhenjiang 212003，China）

In order to adapt to the power management system on ship which is more intelligent，electrified and complex，i come up with a design which use the SQL2008 database，modular design，Support background management，and then i complete the software system.In the system can distribute govern supervise the power on ship.Filed test prove that the system is powerful，stable，convenient to upgrade，easy to do background management，and the interface is kind.

power management system；database；modular design；object-oriented

TN27

A

1674－6236（2016）23-0074-02

2015-12-05稿件編號：201512054

李金成（1989—），男，湖北黃岡人，碩士。研究方向：船舶電站、功率管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫。