总线型无人值守船舶机舱综合自动监控系统的研发

摘要

本研究紧密结合由南通航海仪表有限公司和东南大学联合申报并获准承担的2010年度南通市科技计划招标项目----“船舶仪表关键技术与总线型无人值守船舶机舱综合自动监控系统研发及产业化”(项目编号:B2009005),此项目船舶机舱综合自动监控系统研发工作由本人导师主持、负责。本文首先简单介绍了船舶机舱监控系统的发展现状,接着分析、讨论了目前较流行的现场总线技术及传输特点,在此基础上,提出了以CAN总线作为现场总线、光纤作为远程传输介质的“总线型无人值守船舶机舱综合自动监控系统”总体方案。整个总线型无人值守船舶机舱综合自动监控系统采用监控信息平台、集控器(主控模块)和底层智能化测量模块三层拓扑结构。监控信息平台硬件由工业控制计算机构成,运行的软件是由本人采用Visual Studio2008和SQL SERVER2005设计、开发完成的,监控信息平台通过从主控模块获取动力装置和发电机组运行状态的信息,控制状态显示屏进行相关的显示,以实现对机组运行状态的在线监测、报警等功能；本人设计研制的主控模块以ARM Cortex-M3为微处理器和CAN总线模块为核心,并配备以光纤转换器,作为各智能化测量模块与监控计算机连接的纽带；底层智能化测量模块均以MSP430系列微处理器为核心,由用于监测主机舱柴油内燃机和辅机舱柴油发电机组运行工况的转速测量模块、压力测量模块、温度测量模块、开关量测量模块等组成,各测量模块配置以不同的外围模块,并通过CAN总线与主控模块相连。
　　 本文对主控模块、转速测量模块、低温测量模块和监控信息平台应用软件以及现场CAN总线协议设计、开发和调试作了详细介绍。章节安排如下：⑴第一章绪论,主要介绍课题背景、来源及要求。⑵第二章系统总体方案设计,论述系统的总体设计方案。⑶第三章现场CAN总线通信协议研究与设计,主要介绍CAN总线技术及其本系统通信协议设计。⑷第四章主控和部分智能化测量模块硬件设计,详细论述本人完成的主控模块与转速、低温等智能化测晕模块主要功能电路的设计原理和方法。⑸第五章主控和部分智能化测量模块嵌入式软件设计,详细介绍了主控和转速测量模块及低温测晕模块嵌入式软件的组成和设计方法。⑹第六章无人值守船舶机舱综合自动监控信息化系统开发,重点介绍了无人值守船舶机舱综合自动监控信息化系统组成与设计方法。⑺第七章系统开发与调试,扼要介绍了本人参加样机研制和调试过程中遇到的问题和解决办法。