文档介绍：机舱监测报警系统顶层架构设计报告
一、概述
船舶机舱监测报警系统是船舶自动化系统重要组成部分,是实现船舶信息化、智能化的关键系统,是高附加值船舶关键配套设备,其技术水平反映和船舶先进程度。
机舱监测报警系统由监测主机、通用监控站、值班呼叫模块和延伸报警模块等部分组成。随着电子技术的发展,机舱监测报警系统的发展更新速度很快。新一代的机舱监测报警系统具有更强大的功能,运行状态、报警等信息可以实时显示,并可以通过值班呼叫模块可及时呼唤当班轮机员;通过延伸报警模块可将报警信息传送至生活舱室、公共区域和驾驶室,更便于用户的使用;硬件产品的模块化和智能化增加了系统的可靠性,也便于操作者的决策判断。
系统主要由四部分组成:数据采集部分、数据传输网络、监控系统部分和延伸报警部分。其中,数据采集部分主要由数据采集模块构成,完成对船舶机舱动态数据的采集,同时安装有光纤传感系统,采用光纤光栅传感器对温度和压力数据的采集,具有抗干扰和防爆等优点。数据传输网络用于完成数据传输功能,将船舶机舱动态数据传输给控制主机,由软件系统完成对数据的分析处理和显示报警等功能。延伸报警系统主要用于将监测报警系统中发生的报警,在集控台和值班人员规定时间内无人应答的情况下,根据设定自动将报警信号发送到指定的舱室中,通知各相关人员对报警进行处理;在相关人员在一定时间内也没有应答的情况下,接通通用报警系统,通用报警系统将在更广的范围内进行报警。
本课题按照“消化吸收,建立体系,提升能力,实现跨越”的思路,在国防科工委的领导和支持下,针对确定的研制项目,搜集国内外资料,结合出口船舶和国内船舶在机舱自动化方面的需求,选择国际具有代表性的船舶监测报警系统产品作为参照目标样本;在消化、吸收的基础上,结合现有成熟产品,研发具有自主知识产权的机舱监测报警系统。
二、系统设计方案
(一)系统功能和总体结构设计
监测报警系统可以根据船舶实际情况需要,完成对船舶中常见的开关量、模拟量和各种协议的数字信号等数据的采集、处理、显示、报警和延伸报警、数据存储等工作。监测报警系统原理图如下:
根据目前船舶内部通讯格式复杂的情况,通过研发各种数据采集模块的方式来完成对采用不同协议的数据进行转换,以保证完成对船舶内各种不同类型的数据的采集工作。采集模块采用标准的成熟工业元器件搭建,以保证模块的可靠性和长期稳定性。同时,对模块结构进行合理设计,提高模块性能并增加模块的环境适应性,以适应船舶上恶劣的工作环境。除此之外,本项目中通过对先进的光纤光栅传感技术进行研究,研制完成光纤传感系统用于温度和压力数据的采集。光纤传感系统在数据采集层面完全采用光信号,没有任何电信号参与数据采集和传输工作,具有本质防暴、抗干扰能力强、耐腐蚀、占用空间和负载小等多种优点。
在数据传输网络方面,单个区域的设备网内采集模块之间采用CAN总线网络构建设备网完成数据传输工作,充分利用CAN总线利用率高,数据传输速率快,并且具有可靠的错误处理和检错机制等优点。总体成本较低,满足实时性的要求,且应用可靠,维护方便。信息网则采用工业以太网技术,充分发挥工业以太网容量大,准确性高,抗干扰能力强,通用性好等优点。作为信息网的工业以太网通过网关与CAN总线网络连接,从而构成一体化的混合结构的数据传输网络,完成对被监控设备信息的传输工作。网关