船舶网络监控系统的设计与分析

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1、上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本

2、人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1.1背景与研究目的在近几年，我国已经有一些经过整合的船舶综合控制系统应用在集装箱船或工程船上，例如我公司的“福海号轮”就配备了ABB公司的集成控制和报警系统，ABB公司可以根据客户需要，将船上

3、所有机舱和驾驶的控制和报警系统集成到一个网络中去，极大地方便了船上工作人员对船舶设备的控制和对报警的响应。但是这些船舶监控设备造价十分昂贵，极不符合经济效益。因此我公司成立了研发小组，试图另外在我公司的“福星轮”上开发一套控制及监视系统，即包括网络（Network）、可编程控制器（ProgrammableLogicController，PLC）及人机界面（Human-MachineInterface）。船舶自动化的应用发展方向是向着一人控制，甚至是机舱无人化的驾驶台遥控主机操作形态发展，应用网络理论及设备

4、，简易操作的人机监控界面以及可程控器将全船机械设备加以集成。在1960年以后，自动化船舶开始出现，到现在为止船舶自动化仍然在持续发展之中，而其主要的发展方向是朝着船只的安全性、能源的节约性及人力的精简性方向发展。当远洋船舶一旦出海作业后，在海上漫长的期间，如果船本身发生故障问题，在大多数情况下一般很难得到外来的援助。因此在航行中，船员将被迫自行解决问题甚至强行航行到入港为止，这是很危险的。如果能在船舶上建立起一套监控系统与界面，就能使船上操作人员在对船上轮机和驾驶设备进行监控时，作出更有能有依据的判断，方

5、便船上设备的管理。当前计算机的发展可谓日新月异，其趋势是轻薄短小，但功能却越来越强大，再加上通信业的相互竞争与合作，使得计算机的功能和技术得以充分运用在工程上。而网络技术的发展，不仅有效地降低了整个成本，也使得技术层面更加简易，计算机与网络通信的结合成为必然的发展方向。另外，由于因特网技术愈来愈成熟，许多新的技术突飞猛进，这时正是提升监控系统以及人机界面广度与深度的适当时机。如果能使因特网远程监控系统与船舶系统结合在一起，位于陆地上的计算机便可监控到船上的硬件设备，这样，船舶的操控性与安全性必然能够再往前

6、跨了一大步。1.2本论文的研究任务及拟解决的关键问题本文的研究任务在于：建立以下两套系统。(1)一套为福星轮上的监控系统。使用PC与PLC集成福星轮上的设备。包括主机系统、操舵系统、供水、油、气泵系统、航行灯系统、舱内灯系统、液位感测系统、水温控制系统。建立监控系统与界面，加入实时多任务操作系统的概念，以加强系统-1-上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论性能。(2)一套则是远程监控系统。设置服务器网页主机站，通过ASP网页服务（ActiveServerPage）程序，以ActiveX软件组件植入网页的技

7、术，并结合PC和PDA（个人数码助理，PersonalDigitalAssistant）等硬件结构，实现以因特网集成整个船舶监控系统的发展目标。本论文拟解决的关键问题：1.弄清在福星轮上实施监控设备集成的必要性，了解分布式系统的概念，并总体设计出如何从服务器主机到计算机终端，再到PLC，最后连接到船上各设备组件的方法。2.设计对本地监控接口与监控界面，监控接口及监控界面的软件如何编写。接口接口的设计中，需要注意的地方，例如引入实时多人操作系统的概念，对监控接口的工作状态进行分析，介绍了优先权与排队策略。3

8、.设计远程计算机控制系统结构，如何设置船上的网页服务器，如何使岸上的计算机终端与船上网页服务器进行远程监控，以及如何利用个人数码助理（PDA）与船上网页服务器进行远程监控。-2-上海交通大学工程硕士学位论文第二章福星轮及其监控系统集成概述第二章福星轮及其监控系统集成概述福星轮为我公司2000年投资建造的一条电缆驳船，主要用于我国及东南亚沿海浅水水域海底光缆的敷设、埋设以及光缆故障的修理作业。在国内的同行业中，福星轮的施工能力、