比太 机舱监视报警系统

发布时间：2016-03-07 11:40

 

产品详细说明

一、简介
本系统(BTM-MCP)是用于船舶监控,工厂自动化。已经运用于多种中型船舶。它采用无线以太网实现了安全监控、图像和语音传输的远程机舱自动化监控方案，能够对机舱各种热工参数巡回检测；开发了基于TCP/IP协议的通信软件，为实现岸与船、船与船之间数据通信提供了技术支持。基于Active X技术，开发了三维组态软件，可三维显示机舱的各种参数，操作方便，人机界面友好，实现了图形化控制。该系统采用分布式数据访问和分布式报警，对报警数据实时记录和维护，重要参数可根据用户需求进行设置，采用时间驱动和事件驱动打印多种报表。同时本系统应用支持向量机技术和数据融合方法，实现了对船舶主柴油机等设备的智能故障诊断。本系统将计算机技术、多媒体技术和数字通信技术集于一体。经实践验证，该系统运行稳定可靠，性能优良，提高了船舶机舱监控的自动化水平。；本系统运行在基于TCP/IP网络协议的网上，使用户能够实现上、下位机以及更高层次的厂级连网；上位机可以和其他以太网网络系统的其他计算机进行数据交换，共同完成整个港口码头、船队或工厂的信息管理系统(MIS)。TCP/IP网络协议还提供了在不同硬件体系结构和操作系统的计算机组成的网络上进行通信的能力。一台PC机通过TCP/IP网络协议可以和多个远程计算机(即远程节点)进行通讯。下端采用远程数据采集模块完成各种参量的采集，数据采集模块可放在工业现场，减小信号损耗，而且布线也非常简单。
本系统由以下几部分组成:数据采集系统（硬件），数据采集系统（软件），分布式数据访问和分布式报警，冗余系统 可选 ，网络视频监控 可选

二、主要功能
该监控系统采用以太网组成网络系统，上位机采用研华公司的IPC-610P工控机，数据采集模块采用ADAM5000/TCP，将所有主机、辅机等的所有参数点数据采集到计算机，经过处理后输出显示，同时本系统在传统报警系统的基础上，结合数字图像处理技术，充分利用多媒体、网络和数据库技术，实现了视频信号处理和远距离传输；采集到的数据通过交换机与上位机进行通讯，完成监视、报警、诊断和控制。整个监控系统运行在基于TCP/IP网络协议的网上，使用户能够实现上、下位机以及更高层次的监控级系统连网；同时可对7台计算机操作，数据传输率高，便于实现系统冗余，提高了系统的可靠性；基于模块化设计思想开发了监控软件，自行开发了基于Active X的组态控件，实现仪表和主要管路的三维动画显示，可自由修改数字仪表的量程范围，人机界面友好方便，可灵活组态；系统提供了报警信息和历史数据的查询、打印功能，为驾控人员提供参考；系统安全等级高，对不同的使用者提供了不同的授权；基于数据库技术，数据的读取、存储、维护方便。
此外，通过对报警信息进行有效的管理以及对船舶航行过程中的数据信息进行融合，在此基础上采用神经网络、数据融合等技术，给出故障诊断报告，实现了机舱故障的自动智能诊断。
该监控系统的主要优点是能够及时发现警报信息，并向操作人员提供报警分析报告，充分利用了现代无线局域网技术，实现了远程集中监控，扩大了监控的区域和领域，大大提高了轮机操作的效率，更重要的是实现了码头工作站对多艘船舶的集中监控，保证了轮船的安全运行。
（1）有线网络与无线网络相结合。对于单艘船只本身的数据通信采用有线网络，其原因是在船舶内部数据传输距离较近，且干扰严重，采用无线网络不但费时费工，而且效果不好，采用有线网络可以较好的克服这个问题。但是船舶与码头工作站的数据通信就无法通过有线网络进行，必须通过无线网络实现。
（2）无线网络实现监控数据以及视频图像和语音的大数据量信息传输。现代信息化建设中由于有大量的现场的情况需要实时传送，传统的数据和语音信号传输方式已不能满足其需求，尤其是对于运行中、具有随机不确定性情况的船舶。目前比较常见的是通过卫星传输，但卫星的资源有限，费用也很高，高频点的扩频通信缺点是一般要可视距离，而通常使用的传统的窄带无线通信速率往往比较低，不能满足图像传输的要求。因此采用了机动的无线接入、远程管理、分布式共享的策略来解决这个问题，从而通过无线的方式实时的看到现场的情况，并根据现场的情况来指挥调度，可以通过网络同时传达到各个相关职能部门。同时还开发了基于TCP/IP协议的通信软件，为实现岸与船、船与船之间数据通信提供了技术支持。
（3）实现船舶各部件的实时监控及故障报警功能。本系统可以实时监控船舶各部件的运行情况，将各传感器采集到的数据集中在计算机中显示出来。当数据超过设定的报警值时，本监控系统将会实时显示报警信息，并输出控制信号，驱动外部通用报警或延伸报警。
（4）历史数据和报警信息的数据库存储以及对数据库的查询、打印功能。服务器可以控制数据库的存储、修改。每隔一定时间，将船舶各部件的所有运行参数保存到本服务器的数据库中，供局域网的所有计算机查询使用。而当有报警信息时，此报警信息也将保存到数据库中。重要参数可根据用户需求进行设置，采用时间驱动和事件驱动打印多种报表。
（5）利用数据融合技术、支持向量机技术实现了对船舶主柴油机的智能故障诊断。当出现报警信息时,系统能够进一步自动判别出可能的故障原因，给出诊断报告，并且可以把与报警相关的其他参数的参数值一并给出，供轮机人员参考或进行细致分析。
（6）基于Active X技术，开发了三维组态软件，采用数字仪表三维动态显示机舱的各种工况参数，操作方便，人机界面友好，实现了图形化控制。
三、主要任务
根据轮船机舱自动化系统的要求，对轮船发电机组，液压泵，排污泵，舵浆液压电机，舵浆滑油温度，主机转速，辅机冷却水，舵浆转向，空压机，冷却水泵，生活备用水泵等船用设备的机舱监控，运行状态显示，数据报表打印，故障诊断、报警及输出，网络的数据交换，延伸报警单元功能等。
软件部分采用工业控制计算机，运行在Windows 2000操作系统上，系统采用图形监控，具有图形化实时显示，各功能单元图形化显示，具有数据采集实时显示，故障诊断，三维动态管路图显示，图形化软件具有打印输出，数据存储功能。
四、网络结构
这部分主要由服务器、客户机、数据库、数据采集模块等组成。服务器及客户机选用可靠性高的工业控制计算机，以便克服船舶运行中的严重干扰，适应恶劣的航行环境；船舶内部局域网通过D-Link公司的8端口10M/100M交换机DES-1008D实现连接；数据采集模块采用研华公司的ADAM-5000/TCP系列，该系列数据采集设备特别适合于网络连接，局域网中的计算机可以直接通过该设备上的以太网接口访问所采集到的数据，而无需在网络与设备中间另外加上其它的转换器，该模块还可以根据网络环境的变化将传输速率在10Mbps到100Mbps之间自动切换，从而保证了较高的网络传输速度，进而保证了本系统的实时性。
机舱设一台工控机；驾驶室设一台工控机，也可根据需要再增设工控机，只要联到交换机上就可，扩充非常方便，两台工控机通过交换机组成计算机网络系统。每台计算机配一台UPS（不间断电源）。机舱监控配一台打印机。
驾驶室和机舱监控室配设的计算机均为研华IPC-610P型工业控制计算机。
数据采集模块由研华公司生产的ADAM5000/TCP系列分布式数据采集及控制系统构成。数据采集模块均安装在机舱监控室监控台内。数据采集模块主要有数字量模块、模拟量模块。

ARM 32位 RISC CPU
10/100 Base-T自动侦测高速通信端口
支持Modbus/TCP通讯控制，易于整合
在没有中继器的情况下可以达到100米的通信距离
允许通过以太网远程进行配置
允许8台主机同时访问
8个I/O插槽，可支持128点的数据监控
机舱监控台内设有西门子可编程序控制器（PLC）主要用于常规报警及延伸报警板的作用等。
五、软件系统
本系统软件设计采用结构化程序设计思想。通过划分功能模块，设计各个模块之间的数据流向，以保持良好的可读性、可移植性和可扩充性。软件模块根据功能的不同可以划分为监控组态模块、数据库操作模块、报警模块、数据通讯接口模块、数据库访问接口模块、数据库查询打印操作模块以及故障诊断模块。监控系统通过数据库访问接口从数据采集模块获取采样数据，并对采样数据进行分析、处理，处理后的数据保存在系统数据库中。当发现有报警信息时则调用报警模块提供声光报警，同时通过数据库通讯接口将报警信息记录到报警数据库中，供查询、分析使用。处理的数据还可以通过数据通讯接口供局域网中的其他用户使用，系统软件模块如图所示。

六、软件界面
主操作界面：
这部分设计主要包括文件（数据查询、连接数据采集模块以及交班、退出）、操作（主机、发电机、离合器、舵桨及其他、数据分析、管路图）、参数显示（主机、发电机、开关量）、时间调整（延时时间调整、历史数据存储时间调整）、密码修改、帮助（关于）六个菜单项的功能实现。为了保证系统的安全性，还增加了密码输入对话框等。
1.欢迎界面:

图3.8 欢迎界面
2. 操作者及密码输入框：
本系统共设5级密码，设1～4号操作员以及管理员，对应初始密码分别为111～444以及2036。这样在进入系统后换班时可以切换操作员，输入相应密码进入系统（如图3.9所示）。

图3.9 密码输入框
3. 主操作界面：
主界面上主要有文件、操作、参数显示、时间调整、密码修改、帮助六个菜单项，以及报警信息输出框。实时报警信息在信息输出框里，机舱人员可以清楚地看到报警信息。当有报警信息时，程序会直接跳到报警信息相关的界面，从而可以看到报警时的数据，做出必要的判断（如图3.10所示）。

图3.10 主操作界面
4. 历史数据查询及报警记录查询的操作界面：
此界面包括查询选项、历史数据查询、报警记录查询以及历史数据和报警记录打印功能。历史数据查询先在查询选项里选择查询对象，如1＃主机滑油温度、2＃发电机滑油压力等，先在历史数据查询里选择查询时间，确定后历史数据信息按查询对象的Index值的先后顺序显示在DBGrid控件里。报警信息查询先在报警记录查询里选择查询时间，确定后报警信息显示在TextBox 里。

图3.11 历史数据查询及报警记录查询的操作界面
5. 报警记录查询日期选择对话框：

图3.12 报警记录查询对话框
6. 历史数据查询对话框：
在进行历史数据查询时，单击“查询选项”按钮，将会弹出历史记录查询选项选择对话框（如图3.13所示），选中其中所要查询的选项前的复选框，即可在数据查询的列表框中显示出该选项的数据。如果要选中所有的选项，可以先单击“激活”按钮，再单击“全部选中”按钮；如果要清除所有的选项，可以单击“全部清除”按钮，选定后单击“确定”按钮即可。然后单击“数据查询”框中的“历史数据查询”按钮，将会弹出历史记录查询日期选择对话框（如图3.14所示），点击相应的日期（如2003年4月25日，则在选中2003年和四月后，点击“25”即可）并单击确定后，对话框将消失，如果存在该日期的历史数据记录，则将在列表框中显示出来（如图3.15所示），并且“历史数据打印”按钮上的文字将由灰变黑，表示可以提供打印，“历史数据打印”按钮将不变，表示没有可以打印的数据记录。
（注：打印历史数据时，一次最多只能打印八项数据，其中包括时间项（即，除时间项外只能打印七项））

图3.13 历史记录查询对话框

图3.14 历史记录查询日期选择对话框

图3.15 历史数据显示示例
7． 报警数据查询界面：
在进行报警数据查询时，操作基本同历史数据查询，只是选项为未激活前的部分选项，且点击“报警数据”按钮。具体查询基本同历史数据查询（如图3.16所示）。

图3.16 报警数据查询日期选项对话框
8. 主机监控界面：
主要包括1＃、2＃主机转速、滑油进机压力、滑油温度，冷却水出机温度、冷却水压力、排气温度以及总管气控压力的数据显示及报警显示；1＃、2＃主机进机停车、冷却水膨胀水箱水位的报警显示。通过单击“#1主机”或“#2主机”标签可以实现转换。在此监控界面中，仪表中的红色区域为报警区域，当指针指向该区域时，将报警。在有报警信息产生时，画面将会跳到相应的监控界面，同时报警信息将以红色字体写于操作界面下的报警信息框中，监控界面中的报警灯将会红白闪烁，警铃及通用报警将报警，直到总消音按钮按下，报警灯保持常红，警铃和通用报警静止。当报警解除时，报警解除信息以绿色字体写于操作界面下的报警信息框中，同时报警灯将会变白（如图3.17所示）。

图3.17 主机监控界面

报警灯：
灯的颜色有白、红、绿三种。正常运行时灯为白色，故障时灯为红闪烁；按消音（应答）按钮后，灯为常红。故障消除后灯为白色。

9. 发电机监控界面：
主要包括1＃、2＃发电机电压、电流、频率、功率的数据显示以及滑油进机压力、滑油温度、冷却水温度的数据显示及报警显示；1＃、2＃发电机过载以及380V绝缘、220V绝缘、380V电源失电、220V电源失电的报警显示。通过单击“#1发电机”或“#2发电机”标签可以实现转换（如图3.18所示）。报警控制同上。

图3.18 发电机监控界面
10. 离合器监控界面：
主要包括1＃、2＃离合器压力、工作压力、油温的数据显示及报警显示。单击“舵桨”或“其它”标签或者单击“操作”菜单中的“舵桨”选项和“其它”选项可以切换到舵桨（如图3.19所示）和其它报警的监控界面。报警控制同上。

图3.19 离合器监控界面
11. 舵桨监控界面：
主要包括1＃、2＃舵桨油压的数据显示及报警显示；1＃、2＃舵桨滑油温度高、气源欠压、滤器堵塞、油箱油位、电机失电、电机过载、离合器切排、左转舵、右转舵、直流失电、交流失电的报警显示（如图3.20所示）。

图3.20 舵桨监控界面
12. 其它报警监控界面：
主要包括跳板油压的数据显示及报警显示；4个舱的舵桨水位、污水井水位、污油井油位、日用油柜油位、油底壳油位以及4个水密门的报警显示（如图3.21所示）。

图3.21 其它报警监控界面
13. 数据分析界面：
此界面包括实时数据曲线显示，，故障诊断，报警信息存储等功能（如图3.22所示）。具体功能在数据分析中说明。

图3.22 数据分析界面

14.三维动态管路图：
主要包括机舱内主要管路的动态流程显示。例如：当油泵往日用油柜中输油时，可以手动也可以自动进行，也可以同时进行，打开相应的阀门及泵，燃油泵中的油便会动态地往油柜中输入，关闭相应的阀门或泵，相应输油管路停止输油，输入量会显示于油柜旁，低于低限时会提示报警（可以消音），到达正常后报警消除（如图3.23所示）。

图3.23 三维动态管路图
15．参数显示界面：
除了操作界面以外，为了方便对报警信息的整体查看，设置了参数显示界面，包括：主机、发电机以及开关量，在这些界面上可以清楚的查看到所有报警信息，模拟量还附加实时数据显示（如图3.24所示），既方便又直观。

图3.24 主机参数显示界面

图3.25 开关量报警显示界面
16. 密码修改界面：
为了进一步增加系统的安全性，增设了密码可修改功能，但仅为管理员权限，在交班为管理员后可以点击进入密码修改对话框，选中要修改的对象，就可以输入新的密码，以后系统就会辨认新的密码（如图3.26所示）。

图3.26 密码修改对话框
17. 关于对话框：
此对话框包含软件的一些信息（如图3.27所示）。

图3.27 关于对话框

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