海上補給試驗測試研究范文

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《機電設備》2014年第二期

1海上補給試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計

海上補給試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成補給系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)分析功能，監(jiān)測裝置運行狀態(tài)是否達到設計要求。動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為分析系統(tǒng)提供可靠實驗分析數(shù)據(jù)。傳感器內(nèi)部的敏感元件在實現(xiàn)把補給試驗非電量信號轉換為微小的電量信號的功能，傳感器內(nèi)部的放大器把這個微小的電量信號線性放大到4mA～20mA的電流信號。由于傳感器安裝的位置遠離控制室，如果把這個4mA～20mA的模擬量電流信號直接傳送到控制室，較長的傳輸線就類似于天線，產(chǎn)生感應出較大幅值的干擾信號，測量信號精度無法保證。所以這個4mA～20mA的模擬量電流信號可就近傳送到模擬量數(shù)據(jù)采集器。模擬量數(shù)據(jù)采集器先通過內(nèi)部的模擬/數(shù)字量轉換器，把4mA～20mA的模擬量電流信號轉換成數(shù)字量信號。轉換成數(shù)字量信號后不論長距離傳輸還是多次復制都不會使信號失真了。然后模擬量數(shù)據(jù)采集器再把數(shù)字量信號上傳到CAN總線。以上工作原理如圖2所示。海上補給試驗數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸采用CAN總線傳輸?shù)姆绞剑珻AN總線傳輸?shù)奈锢磔d體是一根屏蔽雙絞線，但CAN總線的傳輸協(xié)議可使多路信號分時復用此根雙絞線。CAN總線信號通過總線數(shù)據(jù)采集器轉換為以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議，經(jīng)由網(wǎng)絡交換機上傳到監(jiān)控主機(圖3)。海上補給試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計的技術要求和參數(shù)如下：1)測試系統(tǒng)設計模擬量測量通道63個，頻率測量通道14個。2)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集模塊通道測量電壓、電流精度要求：±0.04%滿量程。3)模塊工作溫度：-40℃~+85℃。4)位移傳感器測量精度：±0.05%滿量程。5)拉力傳感器測量精度：±0.5%滿量程。6)旋轉編碼器測量精度：±0.36°。7)壓力傳感器測量精度：±1%滿量程。8)數(shù)據(jù)采集模塊每通道采樣率達到1000赫茲。9)數(shù)據(jù)采集模塊通道測量范圍：電壓：±60V，電流：±100mA。10)流量傳感器測量精度：±1%滿量程。11)采用分布式數(shù)據(jù)采集模塊。12)測量數(shù)據(jù)同步。

2海上補給試驗監(jiān)控系統(tǒng)設計

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡攝像頭安裝在現(xiàn)場，用于監(jiān)視各絞車、液壓機組、高架索和貨物傳輸過程的狀態(tài)，視頻信號經(jīng)過網(wǎng)絡攝像頭轉換為工業(yè)級以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)，安裝在測試控制臺的視頻管理服務器、硬盤錄像機、網(wǎng)絡視頻解碼器從以太網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡視頻解碼器從網(wǎng)絡上獲取壓縮視頻數(shù)據(jù)流，將數(shù)字信號轉換還原為模擬信號，輸出到高清液晶屏。監(jiān)視設備實現(xiàn)整個實驗場地的視頻信息監(jiān)視、記錄、回放顯示等功能；網(wǎng)絡攝像頭實現(xiàn)現(xiàn)場視頻信號的數(shù)字量轉換并上傳到網(wǎng)絡；網(wǎng)絡視頻路由器實現(xiàn)視頻網(wǎng)絡信息交換和控制；視頻管理服務器負責中心配置視頻信息訪問管理權限；硬盤錄像機負責錄像數(shù)據(jù)存儲；顯示屏顯示圖像信息，如圖4所示。海上補給試驗視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計的技術要求和參數(shù)如下：1)視頻監(jiān)控系統(tǒng)16個攝像頭。2)攝像頭每秒采集圖像24幀。3)所有視頻存儲容量60d。4)圖像解析度：600TVL。5)攝像頭網(wǎng)絡協(xié)議：TCP/IP，HTTP，SNMP，UDP，NTP。6)攝像頭網(wǎng)絡接口：RJ-45，10M/100MBase-T自適應。

3海上補給試驗系統(tǒng)軟件功能

海上補給試驗系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件功能，操控軟件穩(wěn)定可靠、淺顯易懂。傳感器信號即插即量，無需編程。中文人機界面友好，使用簡便、可靠性高，允許用戶手動設定和保存全部測量參數(shù)。同時可以進行自動實時分析和反饋，進行資料顯示、完成報告和數(shù)據(jù)存儲等。系統(tǒng)可設置和測試數(shù)據(jù)可同時保存在計算機內(nèi)或者設備的存儲卡里面。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)無需計算機也可以自行上電開機運行。軟件可顯示多種數(shù)據(jù)曲線，顯示模式為：時間曲線、柱型顯示、數(shù)據(jù)顯示、三維顯示。對應于復雜的通道功能設定，可實現(xiàn)不同通道的相同設置一次設定。對于不經(jīng)常使用的通道設定功能可以設置為隱藏，使設定界面更簡潔。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可同時存儲512路模擬量信號和數(shù)字量信號，信號(通道)采樣率：1kHz，軟件啟動時間2s；同時可顯示所有數(shù)據(jù)曲線，同時存儲采集數(shù)據(jù)。

可執(zhí)行程序不需要編譯環(huán)境，分為測量功能設定模塊、運行控制模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊。功能設定模塊主要完成測量通道測量范圍設定、測量通道采樣率設定、定義通道名稱、線性轉換斜率設定、定義測量物理量單位等功能。運行控制模塊實現(xiàn)采集過程開始、停止功能，同時具有試驗配置信息管理功能。數(shù)據(jù)顯示模塊主要功能顯示采集數(shù)據(jù)。包括設定顯示模式、設定顯示窗體數(shù)、數(shù)據(jù)特征獲取功能。顯示模式包括時間曲線、數(shù)字顯示、三維顯示和柱狀圖顯示等。數(shù)據(jù)特征獲取功能包括數(shù)據(jù)間隔時間、斜率和幅值等。數(shù)據(jù)存儲模塊功能包括：設定數(shù)據(jù)傳輸緩沖區(qū)大小、數(shù)據(jù)存儲物理位置、數(shù)據(jù)存儲格式和數(shù)據(jù)存儲目錄位置等，如圖5所示。

4結論

在海上補給試驗測試與監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)中，設計與研制了補給設備的測試系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)。這有助于設計人員對于新型設備的性能參數(shù)，補給系統(tǒng)運行特性的深入分析和總結，對我國海上船舶航行中的橫向干貨和液貨補給系統(tǒng)的發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。

作者：韓旗單位：海軍駐704所軍代表室