吳國明

摘 要：船舶數(shù)據(jù)處理中自整角機角位移信號采集中就必然要對船舶設(shè)備采集的得到的數(shù)據(jù)進行處理。根據(jù)以往船舶數(shù)據(jù)處理的經(jīng)驗，利用自整角機信號中存在的具體的數(shù)學(xué)關(guān)系，并將三角函數(shù)運用到其中，再經(jīng)過精確的計算，還要將0°～360°分成八個角度完全相同的區(qū)間，并且要在相對應(yīng)的區(qū)間內(nèi)來獲取正確的腳位儀數(shù)據(jù)信息，從而才能實現(xiàn)自整角機角位移信息的自動測量功能。在針對各區(qū)間分區(qū)線上，可以根據(jù)三角函數(shù)具有的特殊狀態(tài)值的特點，并且運用邏輯分析的方法就可以直接地獲取船舶的角位移數(shù)值。這種計算方法不僅能實現(xiàn)對角位移信號的成功采集，而且比現(xiàn)有的方案成本更低，操作也更加方便快捷。

關(guān)鍵詞：船舶信號 數(shù)據(jù)采集 位移信號

自整角機是一種特定的機電元件，同時又兼有感應(yīng)性。因為自整角機中具有的特殊的角位移控制系統(tǒng)使其被大力運用于飛行器姿態(tài)的具體控制以及其他角位移系統(tǒng)中，用來實現(xiàn)實際過程中角位移的正確測量與傳輸?shù)雀鞣N功能。在實際應(yīng)用過程中，為了滿足數(shù)字信息系統(tǒng)數(shù)字化的需求，自整角機的裝置配置中，一般把自整角機與計算機兩者相結(jié)合起來。除此之外，還直接運用轉(zhuǎn)換芯片將自整角機產(chǎn)生的模擬輸出信號轉(zhuǎn)變成一種數(shù)字化的信號。這種獨特的設(shè)計將根據(jù)自整角機數(shù)字信號間的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，提出一種非常簡潔迅速的處理辦法。目前，該方法已經(jīng)成功地在船舶角位移信號測量中得到了廣泛地應(yīng)用。相比其他辦法而言，自整角機角位移信號采集是一種成本極低，但又十分方便簡潔的一種解決方案。

1.自整角器測量原理

什么是自整角機，為什么自整角機能實現(xiàn)船舶數(shù)據(jù)中角位移的準確測量。通俗來說，自整角機能夠?qū)⑥D(zhuǎn)角從一種數(shù)字信號變換成一種電壓信號并可以實現(xiàn)角位移角度的遠距離傳輸。因為自整角機不僅能夠準確的測量角位移數(shù)據(jù)，也能夠在較遠距離的地方進行數(shù)據(jù)的傳輸，故自整角機角位移的測量方法被廣泛運用在船舶行業(yè)中。因為自整角機是一種特殊的機電元件，具有感應(yīng)性的特點。所以，自整角機一般都是由兩臺或者兩臺以上的機器來進行互相配合使用的，這樣才能形成發(fā)送機與接收機為一體的特定的工作裝置，因為往往自整角機發(fā)送基于自整角機接收機。自整角機基本結(jié)構(gòu)相當于一個完整的電動機，這是因為自整角機的動力也是跟電動機一樣來源于電磁之間的相互作用力，通過電磁間的相互作用，才能在自整角機中進行信號轉(zhuǎn)變與輸出。雖然說自整角機在結(jié)構(gòu)上與電動機特別像，但是自整角機的本質(zhì)確大大不同于一般的電動機。

下面介紹一下自整角機的結(jié)構(gòu)。自整角機可以按結(jié)構(gòu)的不同分為兩大類，一類是接觸式，另一類是無接觸式。無接觸式自整角機由于沒有滑動摩擦力，所以相對來說壽命比較長。但是，無接觸式自整角機的結(jié)構(gòu)精密，所以性能好。而接觸式自整角機則因為結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，也深受人們的青睞，但其因為受到了電摩擦等而損耗快。目前我國已經(jīng)自主設(shè)計了好幾種自整角機，其中設(shè)計的自整角機大多都是接觸式自整角機。接觸式自整角機的主要優(yōu)點是封閉性能好，在自整角機中封閉性能好就可以緩解自整角機在運行中的不良影響。除了這兩種自整角機外，還有一種用途功能較全面的一種自整角機，稱為控制力自整角機，目前并沒有被廣泛研究和使用。

自整角機無論是發(fā)送機還是接收機都分為兩大部分，分別是定子和轉(zhuǎn)子。三相定子一般由三套結(jié)構(gòu)完全相同的，沒有一點差別的繞組組成。其中繞組的匝數(shù)以及阻抗等性質(zhì)也一般完全相同，而且大部分都沿圓形圖案彼此互相均勻地存在，而且三者之間也必須相差120°。除了這些要按照規(guī)定之外，三相繞組之間存在的端頭需要呈現(xiàn)五角星狀的具體特定的連接方式。在轉(zhuǎn)子繞組中存在的軸線和定子繞組中存在的軸線連成同一條直線時，這種狀態(tài)就會被稱為0°位置。當自整角機中的轉(zhuǎn)子繞組處在偏離0°位置的狀態(tài)時時，磁場就會發(fā)生變化。磁場一旦變化，三相定子繞組上的感應(yīng)電壓也會隨之發(fā)生變化，從而使發(fā)送機與接收定子之間產(chǎn)生電流。如此才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的傳遞。實際應(yīng)用中往往為了在傳播應(yīng)用中獲取角位移信息，將通過測量發(fā)動機中的三相輸出產(chǎn)生的信號來確定轉(zhuǎn)子偏移的角度。

2.普通開發(fā)語言的特點

隨著計算機的發(fā)展，越來越多的行業(yè)包括現(xiàn)代的船舶制造業(yè)都逐漸采用計算機計算的方式來進行數(shù)據(jù)的獲取與處理。其中在船舶數(shù)據(jù)處理中，計算機的硬件和軟件就要特別滿足船舶數(shù)據(jù)處理的特殊要求。在實際的船舶數(shù)據(jù)處理中，通過調(diào)查比較德國以及丹麥的幾家船舶公司所生產(chǎn)的系統(tǒng)，調(diào)查人員會發(fā)現(xiàn)這些系統(tǒng)基本上都采用組態(tài)軟件的方式，因為組態(tài)軟件的方式十分適合于進行數(shù)據(jù)處理。除此之外，組態(tài)軟件與其他軟件相互配合使用，不僅能提高系統(tǒng)運行速度，也能使系統(tǒng)更加安全。

通俗地講，只有使船舶數(shù)據(jù)管理人員充分地利用因特網(wǎng)上的各種信息數(shù)據(jù)資源，這樣才能實時傳遞給船舶數(shù)據(jù)管理員有價值的信息，這樣能使生產(chǎn)更加具有效率。那么為了實現(xiàn)這套系統(tǒng)一般而言有很多種方法，我們首先想到的是用VB，Delphi。雖然這種語言可以在互聯(lián)網(wǎng)中能夠輕而易舉地獲得幫助，但是如果想要用這些語言來支持船舶監(jiān)控程序的編寫一般都存在著很多的問題。因為這些軟件一般不是為了工業(yè)進行設(shè)計的，而是為了windows應(yīng)用軟件所開發(fā)的軟件，所以這些軟件的質(zhì)量一般也得不到保障。而船舶監(jiān)控軟件又要對安全性有著很高的要求，故普通開發(fā)語言軟件很難滿足船舶數(shù)據(jù)采集的要求。

3.組態(tài)軟件的概念與重要特點

那么什么才能叫作組態(tài)呢？組態(tài)其實來源于一個英文單詞，因此要理解組態(tài)的含義就要到這個英文單詞上追求。從Configuration這個單詞進行分析我們可以得出來，監(jiān)控組態(tài)軟件是一種特殊存在的軟件平臺，特別面對數(shù)據(jù)與監(jiān)控。因此監(jiān)控組態(tài)軟件也是一種我們處理數(shù)據(jù)時要運用到的特別的工具。

在組態(tài)軟件應(yīng)用中主要產(chǎn)生以下幾種問題：一是如何與采集控制設(shè)備間進行數(shù)據(jù)的交換；二是如何正確處理數(shù)據(jù)報警以及系統(tǒng)報警；三是一定要具有與第三方程序相對應(yīng)的接口。將這三點問題處理結(jié)束后才能使組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)可以得到更好地分享。所以，監(jiān)控系統(tǒng)的管理技術(shù)人員一般先填好表格內(nèi)容，這種表格內(nèi)容必須提前設(shè)計好。填好內(nèi)容后再利用其他的操作功能就可以將它描繪出來。這樣的話，組態(tài)軟件的應(yīng)用過程就不僅顯得十分地方便，操作起來也更加地簡單。而且這樣的話如果要想修改應(yīng)用系統(tǒng)，也省去了不少的麻煩。

根據(jù)上面對組態(tài)軟件特點的分析來說，我們可以知得知足組態(tài)軟件具有使用靈活、功能多、能實時進行多任務(wù)等各種優(yōu)點。但是組態(tài)軟件同樣也有一個非常大的缺陷，那就是組態(tài)軟件無法直接利用windows數(shù)據(jù)庫。也就是說，組態(tài)軟件與上述兩種軟件一樣無法進行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)交換功能。同樣也無法產(chǎn)生不需要開發(fā)環(huán)境就能夠直接在用戶系統(tǒng)中運行的獨立編碼程序。所以，組態(tài)軟件也就沒有真正成為可以廣泛運用的應(yīng)用軟件。而監(jiān)控系統(tǒng)需要組態(tài)軟件的運行環(huán)境，而往往不能單獨直接在Windows上進行運行，這樣的話會給用戶帶來很多的麻煩。比如在系統(tǒng)崩潰之后，再次安裝就是一個很大的問題。因此我們需要采用一個相對來說折中的辦法。首先它要能保證編程的靈活性以及獨立性。其次，它又必須能簡單快捷地完成系統(tǒng)，這就必須要一種控件，即ActiveX控件。

ActiveX控件可以看成是被擴展的OLE控件。這樣才能使它能夠應(yīng)用于因特網(wǎng)應(yīng)用程序。一個OLE控件簡單來說就是一個可嵌入的COM。通過對幾種不同編程方法的比較，我們可以發(fā)現(xiàn)控件能保障Windows所開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫的操作。同時也大大地滿足了對船舶監(jiān)控以及自動化軟件開發(fā)等功能的特殊要求。而且還能夠充分的保障研究演人員這方面的開發(fā)成果，也不用擔心windows或者開發(fā)工具進行升級后對應(yīng)用軟件進行攻擊。

4.結(jié)語

ActiveX控件也是一種軟件。目前很多軟件開發(fā)商已經(jīng)在著手研發(fā)出這種通用的中間件。在進行編寫程序時，我們就可以完成數(shù)據(jù)的采集。通過上述的比較與討論，我們很輕松地得出控件具有的獨特的優(yōu)點：那就是控件一方面可以快捷地構(gòu)建船舶信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這種船舶信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使數(shù)據(jù)處理變得很沒有危險性，也能使其構(gòu)建過程變得非常簡便快捷。隨著計算機監(jiān)控系統(tǒng)在船舶數(shù)據(jù)采集中的不斷應(yīng)用，相信構(gòu)件也能夠得到非常好的發(fā)展。

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