大型油轮油舱温度及液位监测系统的设计与实现

摘要

大型油轮油舱温度及液位监测系统是为了实现数字船舶的甲板自动化而开发设计的.该系统能在大型油轮装载油品及航行过程中远距离监测每个油舱货油的温度和液位,当被测油舱货油温度或液位超出设定值时,系统能及时给予报警.以避免因油舱温度过高而引起爆炸或因液位过高而溢出导致周围环境污染甚至发生火灾,保证了油轮的航行安全和所有动力机械的正常运行.本系统选用先进的数字温度传感器及雷达液位传感器采集油舱内货油的温度及液位信号,该信号经过信号处理单元的硬件电路处理及转换后,通过RS-485总线将被测数据传送到上位PC机,最后经过系统软件运行将油舱温度及液位数据显示出来.为此,本文主要研究了温度传感器及雷达液位传感器的工作原理及选型;温度及液位监测系统的硬件电路设计;RS-485总线的通信接口设计;系统的抗干扰性设计以及上位机监测软件的设计与开发.上述研究结果表明,系统现场工作信号处理单元功耗低,体积小,功能强,数据显示准确,系统运行稳定,主控室内人机界面美观、简便、实用.同时,系统具有联网功能,实现数据共享使系统功能得以充分发挥.总之,该系统经济适用,运行可靠,在功能及使用上完全能满足各国船东及船级社的要求,在未来油船上具有极大的推广及应用价值.

目录

文摘

英文文摘

0前言

0.1论文背景

0.2课题研究的理论意义及应用价值

0.3国际及国内温度及液位监测的研究和发展

0.3.1温度监测技术

0.3.2液位测量技术

0.4相关规范及规则

1油舱温度及液位监测系统简介

1.1系统的建立

1.2系统组成及功能

1.3系统软件

1.3.1系统软件环境

1.3.2操作系统

1.3.3软件设计、测试和维护

2油舱温度及液位监测系统硬件电路设计

2.1总体设计

2.2油舱温度监测技术及硬件的设计

2.2.1温度传感器DS1820简介

2.2.2 DS1820在本次设计中的应用

2.3油舱液位监测技术及系统的硬件设计

2.3.1液位监测系统选用及工作原理

2.3.2测距原理

2.3.3结果

2.4监测单元及通讯系统的硬件设计与实现

2.4.1总体设计

2.4.2 89C51简介

2.4.3驱动电路的设计

2.4.4外围电路介绍

2.4.5 RS-485总线介绍

2.4.6通讯系统设计及MAX1480B的原理

3硬件电路的抗干扰性设计

3.1电源抗干扰措施

3.2接地问题

3.3模拟量输入通道的抗干扰措施

3.3.1串模干扰的抑制

3.3.2共模干扰的抑制

3.4双绞线屏蔽电缆抑制干扰的设计

3.4.1信号干扰产生的原因

3.4.2干扰的抑制

3.4.3实测结果

3.5电路板的抗干扰性设计

3.6瞬间高电压设计

4油舱温度及液位监测系统软件的设计与实现

4.1温度及液位监测单元的软件设计与实现

4.1.1控制系统对软件的要求

4.1.2软件开发环境及工具介绍

4.1.3软件开发及调试过程

4.1.4监测单元程序模块介绍

4.2上位PC机监测软件的设计与实现

4.2.1软件开发环境及工具简介

4.2.2程序开发概述及其流程

4.2.3软件的开发及调试过程

4.2.4软件构成简介

4.2.5数据采集及报警模块

4.2.6数据管理模块

4.3软件系统抗干扰性及容错设计

4.3.1概述

4.3.2采样值的抗干扰技术

4.3.3程序运行失常后的抗干扰措施

4.3.4系统的容错技术

4.3.5串行通信中的差错控制

5总结与展望

5.1应用情况

5.2结论与展望

参考文献

致谢

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