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舰船液舱监控系统网络设计开发研究

来源:76范文网 | 时间:2019-03-14 10:15:08 | 移动端:舰船液舱监控系统网络设计开发研究

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舰船液舱监控系统网络设计开发研究 本文简介:摘要:在舰船处于海上航行的状态下,为确保其安全行驶并完成航行任务,不仅要保证舰船燃油、润滑油以及淡水等液舱装载的液位、液量以及液温与航行需求相适应,舰船同样要具备较强的稳性。基于此,本文将WSN作为主要技术,科学合理地设计并开发舰船液舱监控系统网络,进一步优化系统的自动化特征,全面提升舰船行驶可靠性

舰船液舱监控系统网络设计开发研究 本文内容:

摘要:在舰船处于海上航行的状态下,为确保其安全行驶并完成航行任务,不仅要保证舰船燃油、润滑油以及淡水等液舱装载的液位、液量以及液温与航行需求相适应,舰船同样要具备较强的稳性。基于此,本文将WSN作为主要技术,科学合理地设计并开发舰船液舱监控系统网络,进一步优化系统的自动化特征,全面提升舰船行驶可靠性以及安全性,尽量降低人力资源实际消耗量,增强工作质量与效率,借助舰船液舱监控系统网络,有效规避液体外溢而严重污染海洋环境现象的发生。

关键词:WSN;液舱;监控

舰船液舱监控系统能够对其装载状态以及稳性进行实时监测,不断增强舰船续航能力,进一步优化舰船航行的安全性。要想确保舰船航行的安全性,科学合理地创建舰船液舱监控系统具有一定的必要性,不仅可以节省人力资源支出,同样也有效优化了系统架构。将WSN技术应用于设计和开发舰船液舱监控系统网络过程中,可以有效改善舰船航行状况。由此可见,深入研究并分析基于WSN舰船液舱监控系统网络的设计与开发具有一定的现实意义。

1概述

WSN其主要组成部分就是传感器节点,构建多跳网络系统,以无线通信为主要载体对数据信息进行采集和处理,在融合的基础上实现传输。WSN是集无线通信技术、处理信息技术、微电子技术于一体的新型技术,同样融入嵌入式计算机技术。对WSN技术的应用,最佳优势就是能够保证信息感知与监测的及时性,对监控范围之内的对象信息进行采集并加以处理,基于无线与自组多跳网络路径,自动向终端传输处理以后的信息。总体来讲,WSN技术的感测能力与运算能力十分突出,并在传感器的作用下,对周边环境加以侦测,通过无线网络向用户及时传递信息,对信息进行解读以后,即可对现场状况加以掌握[1–2]。

1.1节点体系阐释

传感器网络节点是构成无线传感器网络的重要部分,而物理信号监测和实际使用则会直接决定最终的传感器类型。但需要注意的是,节点功能和性能也存在明显差异。其中,传感器节点的组成部分包括数据采集、处理、传输和电源4个部分。一般来讲,传感器网络节点均为嵌入式系统,即便是处理器CPU也采用了嵌入式。除此之外,在实际运行过程中,因任务管理与调度过于复杂,所以必须具备微型操作系统。图1是组成传感器网络节点的示意图,形成一个小模块后,和其他模块一起写作进行工作。

1.2网络体系

借助人工散播的方式,将传感器节点合理地布置在所需感知对象内部亦或是周边。而组成无线传感网络的就是上述节点,通过不同节点相互作用,即可对监控区域范围内的信息加以感知、采集并处理,而且信息采集的实地性与实时性都十分明显,在多跳形式下能够针对所采集的信息数据进行处理与分析,向Sink节点传回信息。需要注意的是,Sink的电能较高,而且具备较强的发射能力,能够向远程控制中心有效地传递特定范围之内的数据。随后,控制中心还会综合处理并应用所获取的数据。

1.3基本工作原理

在所需监控的区域内部分布了诸多传感器节点,而节点类型主要涵盖3个不同类型:1)传感器节点;2)任务管理节点;3)汇聚节点。通过上述3种节点构建了全新分布式测控系统,并形成了无线传感网络。当节点进入到所需监控区域范围内,就能够对现场数据信息进行采集,随后借助路由向Sink节点传送采集数据信息,而最常见的数据路由形式就是多跳形式。对于Sink节点存储而言,其通信能力与处理能力都很强大,与网关存在较高的相似性,可以桥接无线传感网络与其他通信网络,尤其是因特网。在这种情况下,即可确保终端用户操作更加便利,主要借助任务管理节点就能够发挥实时性特征[3–5]。最重要的是,Sink节点可以发挥两种不同的功能:一方面,无线通信接口网关设备,另一方面,具备增强能力的传感器节点。与此同时,所有微型节点能够简单化处理并设计原始数据,根据具体要求进行发送,而在节点内部涵盖传感、电源、通信和数据处理模块,借助MeshNetworking现代化联网模式,对用户所需监控对象周边与内部加以掌握,进而向用户反馈相应信息。如果是单一节点,其能力并不大,所以要想确保网络系统运行的正常性,就必须有大量节点作为支撑。

2基于WSN舰船液舱监控系统网络的设计开发

2.1基于WSN舰船液舱监控系统网络的设计

伴随现代船舶行业的快速发展,舰船监测报警系统的重要性逐渐突显出来。只有具备实时性与可靠性特征的监测系统,才能够缓解舰船工作人员的压力,进一步优化舰船经济性与安全性。以WSN技术为基础设计舰船液舱监控系统,可以形成科学的人机交互界面,且实际操作便捷。为此,对WSN技术合理运用,创建舰船液舱监控系统网络具有一定的现实意义。一方面,舰船液舱监测变量的设计。为更好地监测舰船液舱,最关键的就是对监测对象进行监测。此系统设计中,合理地设置多个监测点,其中的一半监测点为液位,剩余一半监测点为液温。各监测点都具备上限与下限。一旦温度过高亦或是过低,系统即可自动化实现报警。如果液位过高亦或是过低,那么系统同样能够及时且自动地报警。图2为液舱位变化曲线,在确定监测对象的基础上,通过WSN变量管理器构建外部过程变量,主要的目的就是实现和自动化系统的顺畅通信。为此,必须将通信驱动程序加入其中并构建多个连接,才能够对过程变量进行创建。在此次系统设计中,选择使用SIMATICS7ProtocolSuite.chn这一通信驱动程序为例实现通信,而右键单击变量管理器,对所需添加的全新驱动程度进行添加;另一方面,液舱监测界面的设计。对过程变量进行设置以后,就要利用WSN技术所具备的图形编辑功能,对系统图形界面加以设计。将不同类型功能按钮以及窗口画面进行合理地设置,借助具体功能按键优化设置组态。在这种情况下,单击功能按钮的时候,就可以通过界面窗口将相对自画面显示出来。在此系统主画面中,组成部分包括画面窗口、功能按钮区与标题栏。

2.2基于WSN舰船液舱监控系统网络的运用

基于WSN舰船液舱监控系统网络的后台运行以浮态决策系统为主,在实际运行期间,通过WSN界面即可将液位和液温数值显示出来,并且以当前液位为基础显示液量数值。

3结语

为确保舰船海上航行的顺利与安全,不仅要确保燃料与滑油的充足性,同样要满足舰船内部机械设备与人员需求。特别是对于液体货物运输舰船,能够在行驶期间为其他舰船提供补给的燃料,所以必须要对其液舱储备量实施自动化监测。

作者:马亚蕾 冷增强 单位:陕西职业技术学院 电子信息工程学院

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