綜合艦橋SCADA系統(tǒng)實現(xiàn).pdf

1、綜合艦橋系統(tǒng)是美國海軍在上個世紀70年代末提出并發(fā)展的艦船航行自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)將艦船上的各種導(dǎo)航、操縱控制和雷達避碰等設(shè)備有機地結(jié)合起來，利用計算機、網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代控制、信息處理等技術(shù)實現(xiàn)艦船航行的自動化。目前，對綜合艦橋系統(tǒng)的研究已成為世界各海軍強國的熱點問題。 由于綜合艦橋的突出功能，國內(nèi)一些單位也開展了這方面的研究工作，在90年代初開始了對綜合駕駛臺系統(tǒng)的研究，并研制出實驗樣機，但目前國內(nèi)還沒有研制出先進的綜合艦橋系統(tǒng)產(chǎn)品。

2、2006年，綜合艦橋系統(tǒng)被列為“十一五”國家科技支撐計劃重點項目“船舶關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)”課題，項目實施年限為2006年至2010年。 本論文針對艦船航行中的航行狀態(tài)監(jiān)測和主機監(jiān)控等艦船的典型系統(tǒng)，開發(fā)了綜合艦橋SCADA系統(tǒng)，實現(xiàn)了船舶實際運行中航行狀態(tài)監(jiān)測和主機狀態(tài)監(jiān)控，并給出了系統(tǒng)的實際運行界面。研究的主要目的是利用現(xiàn)在先進的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計來實現(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，并對本論文的研究內(nèi)容和主要工作進行了闡述。 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)計要求，具體介紹了系統(tǒng)的核心功能，并對導(dǎo)航設(shè)備和機艙設(shè)備的特點和監(jiān)控要求進行了分析。 3.設(shè)計了整船分布式多通道冗余自動化網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線和高速以太網(wǎng)結(jié)合的方式，實現(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、存儲系統(tǒng)冗余，可實現(xiàn)主要網(wǎng)絡(luò)部件的自動切換，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)器實現(xiàn)底層多現(xiàn)場總線和上層以太網(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)通信的實時性。 4.分析了綜合艦橋SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的層次結(jié)構(gòu)，綜合采用歷史數(shù)據(jù)庫與實時數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的原則，設(shè)計了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。重點介紹了實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計，即利用動態(tài)鏈接庫和內(nèi)存映射文件建立內(nèi)存中的實時數(shù)據(jù)庫，并通過封裝在動態(tài)鏈接庫的

5、接口函數(shù)實現(xiàn)對共享內(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時性的要求。 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)庫訪問功能模塊和運行于工作站的自動控制頁功能模塊、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，并對以上功能模塊進行了具體實現(xiàn)。系統(tǒng)在實驗運行期間能夠在系統(tǒng)要求的時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集和處理、人機界面的實時刷新