基于以太网的机舱监控报警系统设计

发布时间：2017-09-17 18:29

  本文关键词：基于以太网的机舱监控报警系统设计

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【摘要】：船舶机舱监控报警系统作为机舱自动化中的一项重要内容,其主要功能是对机舱中各种设备的工作状态和运行参数进行实时监控,保证船舶的安全运行。机舱是船舶的心脏,集中了船舶的主要动力设备,在船舶运行过程中为了保障船舶的正常运行,必须对机舱内各工作部件的工作情况加以实时监控,因此先进的机舱监控系统对于船舶的安全航行具有重要意义。现场总线网络型监控系统是目前最先进的机舱监控系统,该系统整体采用分布式设计,由远程监控单元与分布式基层数据处理单元组成,两者通过Profibus、 CAN总线等现场总线进行通信。随着自动化技术,特别是电子技术、通信技术的发展,现场总线网络型监控系统也表现出一些不足之处,如：采用Profibus、CAN等现场总线实现通信,由于Profibus、CAN等现场总线之内没有同样的通信标准,使得使用各种不同总线的系统之间难以通信,导致系统的通用性、扩展性较差；采用传统的报警显示方式,人机交互界面不友好,操作复杂等。在此背景之下,本文在已有现场总线网络型监控系统的基础上,采用以太网通信技术与嵌入式Linux系统平台,设计一套基于以太网的机舱监控报警系统,研究内容主要包括：(1)研究文献,对机舱监控报警系统进行深入的理论研究,熟悉机舱监控系统各部分组成及功能,明确系统设计所要达到的技术要求。(2)系统整体设计。本系统整体采用分布式系统布局,由远程监控单元与基层数据处理单元组成,两者通过以太网进行通信。基层数据采集单元将完成现场数据的采集处理、现场报警显示功能,并将数据通过以太网上传到远程监控单元；远程监控单元将收集的基层数据采集单元的数据进行集中的报警显示,实现远程监控。(3)硬件设计。运用嵌入式Linux系统以及嵌入式ARM技术设计基层数据采集单元的硬件平台,使用Altium Designer软件进行PCB电路板的设计并最终制作硬件平台电路板。硬件部分包括：数据处理模块,以太网通信模块以及触摸屏显示模块等。(4)软件设计。运用QT软件分别设计运行于Linux系统与windows系统的人机交互界面,前者用于基层数据采集单元的报警显示,后者用于远程监控单元的报警显示。(5)系统测试与验证。完成软硬件部分的设计后将两者结合,形成完整地机舱监控报警系统,在实验室环境进行系统测试,对存在的问题进行分析解决,不断完善设计。
【关键词】：机舱监控报警系统 以太网通信 嵌入式Linux系统 数据采集处理 Qt编程
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U665
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景与意义11-12
• 1.2 机舱监控报警系统的发展与现状12-15
• 1.2.1 单元装置自动化12
• 1.2.2 集中监控系统12-13
• 1.2.3 集散监控系统13-15
• 1.2.4 现场总线式全分布系统15
• 1.3 课题研究内容15-17
• 第2章 机舱监控报警系统总体设计17-27
• 2.1 机舱监控报警系统的结构组成及功能17-21
• 2.1.1 机舱监控报警系统的结构17-18
• 2.1.2 机舱监控报警系统的组成18-19
• 2.1.3 机舱监控报警系统的功能19-21
• 2.2 系统总体设计21-24
• 2.2.1 系统设计方案与工作原理22-23
• 2.2.2 系统设计的主要特点23-24
• 2.3 系统通信网络设计24-27
• 2.3.1 以太网的优势25
• 2.3.2 以太网在系统中应用的可行性25-27
• 第3章 机舱监控报警系统硬件设计27-42
• 3.1 控制单元设计27-32
• 3.1.1 微处理器及存储器选型28-29
• 3.1.2 电源电路29-31
• 3.1.3 JTAG和Boot电路31
• 3.1.4 EEPROM电路31-32
• 3.1.5 SD卡电路32
• 3.2 数据处理单元设计32-36
• 3.2.1 模拟量输入电路33-34
• 3.2.2 数字量输入电路34-35
• 3.2.3 数字量输出电路35-36
• 3.3 通信单元设计36-39
• 3.3.1 以太网接口电路36-37
• 3.3.2 USB接口电路37-38
• 3.3.3 UART串行接口电路38-39
• 3.4 人机交互单元设计39-40
• 3.5 PCB设计40-42
• 第4章 机舱监控报警系统软件设计42-56
• 4.1 嵌入式操作系统42-43
• 4.1.1 嵌入式系统软件42-43
• 4.1.2 嵌入式Linux操作系统43
• 4.2 嵌入式Linux操作系统的搭建43-50
• 4.2.1 交叉编译环境的搭建44-45
• 4.2.2 Bootloader的移植45-47
• 4.2.3 Linux内核的移植47-48
• 4.2.4 根文件系统的制作48-50
• 4.3 系统人机交互界面设计50-53
• 4.4 系统监控报警逻辑设计53-56
• 第5章 系统调试与实验56-64
• 5.1 模拟测试系统设计56-57
• 5.2 系统整体展示57-59
• 5.3 系统功能展示59-64
• 第6章 结论与展望64-66
• 6.1 研究结论64-65
• 6.2 工作展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 研究生履历70

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本文编号：871026