论文题目：远洋渔业船舶机舱监测系统关键技术开发
摘要：随着现代船舶系统的不断发展与进步,当前船舶系统监测方面的工作效率以及安全系数都比较低,且劳动强度较大,只有让船员及时准确的了解渔船系统各设备的实时运行数据,才能实现渔船的自动化监测,从而改善这种状况。这也是当前渔业船舶发展的目标并已成为渔业船舶设计制造的内容渔业船舶自动化已成为当代渔业船舶的重要发展方向。机舱作为船舶的核心部分,各机组的正常运行与否直接影响到整个渔船航行状况,在机舱环境比较恶劣,且具有温度高,湿度大,噪音高等恶劣情况下,并且目前多数渔船依旧处在人工监测阶段。由于在运行过程中机舱内各机组都处于工作状态,包括发电机、主机以及机舱内其他设备,它们的工作状态和设备参数都处于一个不断变化的过程中,而这些参数也就表示着该设备运行是否正常。为了能及时获取设备的运行状况,使船员能在集控室或机舱控制室及时获取设备运行情况,需要一套可靠度高,实时性强,且成本适宜的监测系统。在设备出现故障,即运行参数超过预定值的时候则会发出报警信号提醒值班人员,并显示在上位机界面,从而提高故障预防能力,缩短排查处理故障的时间。因此,发展机舱自动化监测势在必行。本论文围绕对远洋渔业船舶机舱设备监测系统的关键性问题进行了研究,重点完成了对机舱各模块的数据采集和监测这两大部分工作。本文主要完成以下几点工作:1、确定监测对象与内容:根据BZW2A金枪鱼钓船机舱的实地调查,确定本系统所需监测的机组,本系统监测的机舱内机组包括电控系统中的发电机、柴油舱;以及辅助设备机舱通风机、淡海水压力装置、油水分离器、辅助日用油柜、各类泵组、海底阀箱等以及不同机组中所监测的内容,所需监测信息可以分为开关量和模拟量两大类。根据监测内容确定进行下一步的硬件设计。2、完成系统总体设计:根据确定的所需监测的内容,确立了总体设计思路。1)开关量的采集:通过设计硬件电路,可以获得被监测对象开关状态,以高低电平形式送入单片机以供监测;2)模拟量采集:通过设计AD转换电路,将传感器输出的电压等模拟信号经转换后送入单片机,以供监测;3)开关量和模拟量送入单片机后,经单位换算,送LCD液晶屏及上位机显示,以实现柴油机舱现场监控和远程监控。3、完成系统的软硬件设计1)硬件设计方面,利用AT89C52单片机作为主控芯片,采集各开关量和模拟量信息,对各机组的运行工况进行数据采集和监测。首先根据需求确定了数据采集电路中的传感器、继电器等硬件,以及其他的辅助模块芯片。用以完成数据采集电路,显示接口电路,A/D转换电路,时钟芯片接口电路以及北斗模块电路的设计。2)软件设计方面,根据系统的总体设计以及硬件的选择,为使整个系统硬件能串联起来,则需要对不同硬件进行不同的程序设计。主要程序设计分为系统运行主程序,A/D转换程序,下位机串行通信程序,上位机通信程序,LCD显示程序,DS1302计时器程序等。本系统选择的是可靠度高、成本相对较低的串口通讯方式,由渔船机舱向远端发送监控信息。在上位监测软件设计上,选用美国国家仪器公司开发的LabVIEW软件,完成上位机界面的设计,对单片机通过串口传送上来的数据进行解码,读取出系统对不同机组的采集数据并显示在对应的界面,从而实现对所有监测数据的实时显示功能。4、完成对系统的仿真工作。1)利用Proteus进行电路设计的相关仿真。在设计和连接好硬件后,编写软件,对系统进行仿真。在软件设计时加入了压力、温度异常报警,仿真结果表明,在上述采集信息发生变化时,系统能够报警,设计的电路能够正常运行,符合预期;2)基于Labview的上位机仿真。通过串口通讯的方式,由单片机将北斗定位和其他的监测信息送至上位机进行显示,仿真结果表明上位机Labview程序设计中相关解码程序正确,能够正常使用。上述仿真结果表明,本系统的研究有利于提高工作效率和安全系数,降低劳动强度,及时准确的和动态地掌握渔业船舶系统的运行状态,对于加强我国渔业船舶自动化程度有着重要的意义。文章最后对渔业船舱监控发展进行了展望。
关键词：船舶机舱自动化;单片机;数据采集;数据监测;LabVIEW
学科专业：机械工程
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 渔船机舱监测技术现状与发展趋势
1.2.1 国内现有机舱监测技术
1.2.2 国外现有机舱监测技术
1.2.3 本课题拟解决的主要问题
第二章 远洋渔业渔船机舱监测技术研究
2.1 关键技术分析
2.1.1 数据采集技术
2.1.2 常用的现场通讯技术
2.1.3 上位机软件设计
2.2 系统总体分析
2.2.1 监测对象
2.2.2 监测内容
2.2.3 系统的功能分析
2.2.4 渔船机舱设备监测系统的总体设计
2.3 本章小结
第三章 智能监测模块的硬件设计
3.1 系统硬件设计
3.1.1 单片机型号选择
3.1.2 各传感器类型选择
3.2 系统电源电路
3.3 数据采集电路
3.3.1 开关量输入输出
3.3.2 压力采样
3.3.3 温度采样
3.3.4 电机电压
3.3.5 转速采样
3.3.6 信号调理电路
3.3.7 A/D模数转换
3.4 串口通讯模块
3.4.1 串口通讯协议
3.4.2 RS-232接口芯片
3.4.3 串口通讯接口电路设计图
3.5 其他外部模块
3.5.1 LCD显示器的接口设计
3.5.2 DS1302模块介绍及电路
3.5.3 报警电路
3.5.4 北斗定位模块电路
3.6 本章小结
第四章 智能监测模块的软件设计
4.1 系统软件总流程
4.2 A/D转换子程序设计
4.3 串行通讯子程序的设计
4.4 LM016L子程序设计
4.5 DS1302子程序设计
4.6 本章小结
第五章 上位机软件设计
5.1 上位机主界面
5.2 各机组分块子界面
5.3 本章小结
第六章 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录：系统硬件总体结构图
致谢
