綜合艦橋SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).pdf

1、綜合艦橋系統(tǒng)是美國(guó)海軍在上個(gè)世紀(jì)70年代末提出并發(fā)展的艦船航行自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)將艦船上的各種導(dǎo)航、操縱控制和雷達(dá)避碰等設(shè)備有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代控制、信息處理等技術(shù)實(shí)現(xiàn)艦船航行的自動(dòng)化。目前，對(duì)綜合艦橋系統(tǒng)的研究已成為世界各海軍強(qiáng)國(guó)的熱點(diǎn)問(wèn)題。 由于綜合艦橋的突出功能，國(guó)內(nèi)一些單位也開展了這方面的研究工作，在90年代初開始了對(duì)綜合駕駛臺(tái)系統(tǒng)的研究，并研制出實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，但目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有研制出先進(jìn)的綜合艦橋系統(tǒng)產(chǎn)品。

2、2006年，綜合艦橋系統(tǒng)被列為“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“船舶關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)”課題，項(xiàng)目實(shí)施年限為2006年至2010年。 本論文針對(duì)艦船航行中的航行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和主機(jī)監(jiān)控等艦船的典型系統(tǒng)，開發(fā)了綜合艦橋SCADA系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了船舶實(shí)際運(yùn)行中航行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和主機(jī)狀態(tài)監(jiān)控，并給出了系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行界面。研究的主要目的是利用現(xiàn)在先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)綜合艦橋SCADA系統(tǒng)。 主要研究成果如下：

3、 1.介紹課題研究的背景、意義，并對(duì)本論文的研究?jī)?nèi)容和主要工作進(jìn)行了闡述。 2.了解了SCADA系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及其在船舶上的應(yīng)用，并且根據(jù)綜合艦橋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，具體介紹了系統(tǒng)的核心功能，并對(duì)導(dǎo)航設(shè)備和機(jī)艙設(shè)備的特點(diǎn)和監(jiān)控要求進(jìn)行了分析。 3.設(shè)計(jì)了整船分布式多通道冗余自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線和高速以太網(wǎng)結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)分布式監(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)中采用網(wǎng)絡(luò)冗余、服務(wù)器冗余與群集、存儲(chǔ)系統(tǒng)冗余，可實(shí)現(xiàn)主要網(wǎng)絡(luò)部件的自動(dòng)切換，提高

4、了系統(tǒng)的可靠性。采用硬件方式即CAN-TCP/IP網(wǎng)關(guān)，PROFIBUS-TCP/IP網(wǎng)關(guān)，MOXA多串口服務(wù)器實(shí)現(xiàn)底層多現(xiàn)場(chǎng)總線和上層以太網(wǎng)之間的系統(tǒng)集成，減少了軟件編程工作量并保證了網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)時(shí)性。 4.分析了綜合艦橋SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的層次結(jié)構(gòu)，綜合采用歷史數(shù)據(jù)庫(kù)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合的原則，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。重點(diǎn)介紹了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，即利用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)和內(nèi)存映射文件建立內(nèi)存中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)封裝在動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的

5、接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)共享內(nèi)存區(qū)域數(shù)據(jù)的操作，滿足了艦船航行中信息交互實(shí)時(shí)性的要求。 5.開發(fā)了綜合艦橋SCADA系統(tǒng)的主要功能模塊，即運(yùn)行于程序服務(wù)器端的數(shù)據(jù)采集功能模塊、通信功能模塊、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)功能模塊和運(yùn)行于工作站的自動(dòng)控制頁(yè)功能模塊、船艏向顯示功能模塊、船艏向歷史功能模塊、船航跡顯示功能模塊、船航跡歷史顯示功能模塊，并對(duì)以上功能模塊進(jìn)行了具體實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行期間能夠在系統(tǒng)要求的時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集和處理、人機(jī)界面的實(shí)時(shí)刷新