海上補(bǔ)給試驗(yàn)測(cè)試研究范文

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《機(jī)電設(shè)備》2014年第二期

1海上補(bǔ)給試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

海上補(bǔ)給試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成補(bǔ)給系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析功能，監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)行狀態(tài)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為分析系統(tǒng)提供可靠實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)。傳感器內(nèi)部的敏感元件在實(shí)現(xiàn)把補(bǔ)給試驗(yàn)非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為微小的電量信號(hào)的功能，傳感器內(nèi)部的放大器把這個(gè)微小的電量信號(hào)線性放大到4mA～20mA的電流信號(hào)。由于傳感器安裝的位置遠(yuǎn)離控制室，如果把這個(gè)4mA～20mA的模擬量電流信號(hào)直接傳送到控制室，較長(zhǎng)的傳輸線就類似于天線，產(chǎn)生感應(yīng)出較大幅值的干擾信號(hào)，測(cè)量信號(hào)精度無(wú)法保證。所以這個(gè)4mA～20mA的模擬量電流信號(hào)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(zhuǎn)換器，把4mA～20mA的模擬量電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)。轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)后不論長(zhǎng)距離傳輸還是多次復(fù)制都不會(huì)使信號(hào)失真了。然后模擬量數(shù)據(jù)采集器再把數(shù)字量信號(hào)上傳到CAN總線。以上工作原理如圖2所示。海上補(bǔ)給試驗(yàn)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(hào)分時(shí)復(fù)用此根雙絞線。CAN總線信號(hào)通過總線數(shù)據(jù)采集器轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上傳到監(jiān)控主機(jī)(圖3)。海上補(bǔ)給試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和參數(shù)如下：1)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)模擬量測(cè)量通道63個(gè)，頻率測(cè)量通道14個(gè)。2)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集模塊通道測(cè)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(cè)量精度：±0.05%滿量程。5)拉力傳感器測(cè)量精度：±0.5%滿量程。6)旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量精度：±0.36°。7)壓力傳感器測(cè)量精度：±1%滿量程。8)數(shù)據(jù)采集模塊每通道采樣率達(dá)到1000赫茲。9)數(shù)據(jù)采集模塊通道測(cè)量范圍：電壓：±60V，電流：±100mA。10)流量傳感器測(cè)量精度：±1%滿量程。11)采用分布式數(shù)據(jù)采集模塊。12)測(cè)量數(shù)據(jù)同步。

2海上補(bǔ)給試驗(yàn)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攝像頭安裝在現(xiàn)場(chǎng)，用于監(jiān)視各絞車、液壓機(jī)組、高架索和貨物傳輸過程的狀態(tài)，視頻信號(hào)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)攝像頭轉(zhuǎn)換為工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)，安裝在測(cè)試控制臺(tái)的視頻管理服務(wù)器、硬盤錄像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器從以太網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器從網(wǎng)絡(luò)上獲取壓縮視頻數(shù)據(jù)流，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換還原為模擬信號(hào)，輸出到高清液晶屏。監(jiān)視設(shè)備實(shí)現(xiàn)整個(gè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的視頻信息監(jiān)視、記錄、回放顯示等功能；網(wǎng)絡(luò)攝像頭實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)的數(shù)字量轉(zhuǎn)換并上傳到網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)視頻路由器實(shí)現(xiàn)視頻網(wǎng)絡(luò)信息交換和控制；視頻管理服務(wù)器負(fù)責(zé)中心配置視頻信息訪問管理權(quán)限；硬盤錄像機(jī)負(fù)責(zé)錄像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；顯示屏顯示圖像信息，如圖4所示。海上補(bǔ)給試驗(yàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和參數(shù)如下：1)視頻監(jiān)控系統(tǒng)16個(gè)攝像頭。2)攝像頭每秒采集圖像24幀。3)所有視頻存儲(chǔ)容量60d。4)圖像解析度：600TVL。5)攝像頭網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：TCP/IP，HTTP，SNMP，UDP，NTP。6)攝像頭網(wǎng)絡(luò)接口：RJ-45，10M/100MBase-T自適應(yīng)。

3海上補(bǔ)給試驗(yàn)系統(tǒng)軟件功能

海上補(bǔ)給試驗(yàn)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(hào)即插即量，無(wú)需編程。中文人機(jī)界面友好，使用簡(jiǎn)便、可靠性高，允許用戶手動(dòng)設(shè)定和保存全部測(cè)量參數(shù)。同時(shí)可以進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)分析和反饋，進(jìn)行資料顯示、完成報(bào)告和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。系統(tǒng)可設(shè)置和測(cè)試數(shù)據(jù)可同時(shí)保存在計(jì)算機(jī)內(nèi)或者設(shè)備的存儲(chǔ)卡里面。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)無(wú)需計(jì)算機(jī)也可以自行上電開機(jī)運(yùn)行。軟件可顯示多種數(shù)據(jù)曲線，顯示模式為：時(shí)間曲線、柱型顯示、數(shù)據(jù)顯示、三維顯示。對(duì)應(yīng)于復(fù)雜的通道功能設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)不同通道的相同設(shè)置一次設(shè)定。對(duì)于不經(jīng)常使用的通道設(shè)定功能可以設(shè)置為隱藏，使設(shè)定界面更簡(jiǎn)潔。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可同時(shí)存儲(chǔ)512路模擬量信號(hào)和數(shù)字量信號(hào)，信號(hào)(通道)采樣率：1kHz，軟件啟動(dòng)時(shí)間2s；同時(shí)可顯示所有數(shù)據(jù)曲線，同時(shí)存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)。

可執(zhí)行程序不需要編譯環(huán)境，分為測(cè)量功能設(shè)定模塊、運(yùn)行控制模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。功能設(shè)定模塊主要完成測(cè)量通道測(cè)量范圍設(shè)定、測(cè)量通道采樣率設(shè)定、定義通道名稱、線性轉(zhuǎn)換斜率設(shè)定、定義測(cè)量物理量單位等功能。運(yùn)行控制模塊實(shí)現(xiàn)采集過程開始、停止功能，同時(shí)具有試驗(yàn)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(shè)定顯示模式、設(shè)定顯示窗體數(shù)、數(shù)據(jù)特征獲取功能。顯示模式包括時(shí)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(shí)間、斜率和幅值等。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊功能包括：設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸緩沖區(qū)大小、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)物理位置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)目錄位置等，如圖5所示。

4結(jié)論

在海上補(bǔ)給試驗(yàn)測(cè)試與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，設(shè)計(jì)與研制了補(bǔ)給設(shè)備的測(cè)試系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)。這有助于設(shè)計(jì)人員對(duì)于新型設(shè)備的性能參數(shù)，補(bǔ)給系統(tǒng)運(yùn)行特性的深入分析和總結(jié)，對(duì)我國(guó)海上船舶航行中的橫向干貨和液貨補(bǔ)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