船舶油水分离器运行状态远程监控系统的设计与实现

发布时间：2017-09-02 04:08

  本文关键词：船舶油水分离器运行状态远程监控系统的设计与实现

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【摘要】：随着航运在国际贸易中发挥的作用愈加明显，船舶数量和吨位在不断增加，船舶防污染也日益受到人们的重视。船舶在营运过程中会产生含油污水，舱底水是船舶含油污水的主要来源。通常，营运船舶会使用油水分离器来处理舱底水，处理后的舱底水达到排放标准后在合法区域排出舷外。经过调研与查阅相关资料发现，当前舱底水不经过油水分离器处理而直接排放的行为时有发生，如不对其进行有效监管，会对海洋和内河环境造成严重污染。因此，研究一套能有效监管舱底水排放行为的油水分离器远程监控系统，具有十分重要的理论意义和实用价值。 本文提出了一套船舶油水分离器运行状态远程监控系统，能有效提升海事部门对船舶油水分离器监管的智能化和信息化水平。本文主要研究内容如下： 1）提出了一套油水分离器远程监控系统设计方案。在对系统需求进行分析的基础上，提出了系统总体设计框架，并具体设计了油水分离器船载监控终端、信息传输和远程信息管理系统的实现方案。 2）设计并实现了一套油水分离器船载监控终端。在对船载监控终端进行需求分析的基础上，完成了终端电路的设计，具体包括单片机最小系统、采集单元、存储单元、通信单元、隔离模块、显示模块和GPS模块电路的设计；同时详细论述了终端程序的实现过程，包括A/D数据读取、数据通信实现、SD卡存储、LCD显示、GPS解析和历史数据计算与存储等。 3）提出了一套基于AIS的信息传输协议。通过分析比较各种传输方式后，选择了AIS（automatic identification，船载自动识别系统）作为本系统通信手段，，在此基础上并制定了一套完整且符合NEMA0183规范的信息通信协议。 4）设计并实现了一套油水分离器远程信息管理系统。根据系统功能需求，完成了系统界面设计、数据库设计等，实现了静态信息显示、实时监控与报警、历史数据查询和交互信息显示及查询等功能。 5）提出了一套油水分离器运行状况评判算法。该算法主要包括污油量计算、每12h油水分离器使用情况计算和油水分离器故障报警识别，是判断是否有偷排行为的主要依据。 6）完成了系统测试。在实验室环境下对系统进行船载监控终端性能测试、远程信息管理系统性能测试和通信可靠性测试。测试结果表明，系统能较好完成预先设定的研究目标。 本文通过上述研究实现了船舶油水分离器运行状态的远程监控，提高了对舱底水违规排放行为的监管力度和效率。本文在一定程度上推动了船舶信息化、海事管理信息化的发展。
【关键词】：船舶防污染 油水分离器 船岸通信 AIS
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.91
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 舱底水排放标准及相关技术要求12-13
• 1.2.2 舱底水排放现状13-14
• 1.2.3 油水分离器监控发展现状14-16
• 1.2.4 当前研究中存在的不足16-17
• 1.3 研究内容与论文结构17-20
• 1.3.1 课题来源与研究内容17-18
• 1.3.2 论文主要结构18-20
• 第2章 油水分离器远程监控系统设计20-38
• 2.1 系统需求分析20-26
• 2.1.1 船载监控终端需求分析21-23
• 2.1.2 传输方案选择23-24
• 2.1.3 远程信息管理系统需求分析24-26
• 2.2 系统总体架构设计26-27
• 2.3 AIS 通信方案实现27-30
• 2.4 通信协议制定30-34
• 2.4.1 油水分离器启闭情况报文协议31-33
• 2.4.2 实时数据报文协议33
• 2.4.3 油水分离器历史排油情况报文协议33-34
• 2.4.4 油水分离器自定义消息报文协议34
• 2.5 油水分离器运行状况评判算法设计34-37
• 2.6 本章小结37-38
• 第3章 油水分离器监控终端设计38-59
• 3.1 终端整体设计38-39
• 3.2 终端电路设计39-48
• 3.2.1 最小系统39-40
• 3.2.2 传感器采集单元40-44
• 3.2.3 存储单元44-45
• 3.2.4 通讯单元45-46
• 3.2.5 隔离模块46-47
• 3.2.6 显示模块47
• 3.2.7 GPS 模块47-48
• 3.3 终端程序实现48-58
• 3.3.1 A/D 数据读取48-52
• 3.3.2 数据通信52-53
• 3.3.3 SD 卡存储53-54
• 3.3.4 LCD 显示54-55
• 3.3.5 GPS 解析55-57
• 3.3.6 历史数据计算与存储57-58
• 3.4 本章小结58-59
• 第4章 油水分离器远程信息管理系统设计59-68
• 4.1 系统总体结构59-60
• 4.2 系统功能模块设计60-65
• 4.2.1 静态信息显示60-61
• 4.2.2 实时监控与报警61-63
• 4.2.3 实时数据历史查询63
• 4.2.4 历史使用情况查询63-64
• 4.2.5 交互信息发送及查询64-65
• 4.3 数据库设计65-67
• 4.3.1 数据库表设计65-67
• 4.3.2 数据库操作67
• 4.4 本章小结67-68
• 第5章 系统测试68-76
• 5.1 测试仿真平台介绍68-71
• 5.2 系统测试71-75
• 5.2.1 船载监控终端性能测试71-72
• 5.2.2 远程信息管理系统性能测试72
• 5.2.3 通信可靠性测试72-75
• 5.3 测试结果分析75
• 5.4 本章小结75-76
• 第6章 总结与展望76-78
• 6.1 总结76-77
• 6.2 展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：776274