1.1 研究目的及意义

现代船舶管理以节能环保、提高效率、安全营运为目标,在信息技术的推动下,正朝着专业化、自动化和智能化方向迅速发展。由于计算机技术、现代通信技术和互联网技术突飞猛进,使得对船舶航行过程中产生的实时数据进行采集、分析处理、远程传输以及数据共享等一系列工作变得更加便捷和高效。随着世界贸易的迅速发展,船舶的数量正大规模增长,船舶的总油耗量呈明显上升趋势。高油耗现象导致营运成本偏高的同时也会造成严重的环境污染问题。因此,如何有效地实现船舶的节能减排成为一个至关重要的研究课题。最佳航行方式的选择是安全节能的关键,而确定最佳航行方式需要对船舶运行过程中各项动态参数进行分析,本文将对此展开研究。同时,合理地对船舶进行管理是各航运企业的工作重点。地面工作人员通过网络实时监控船舶的运行状态,通过分析各项数据对船舶航行方式进行优化评估并生成航行指导是加强船舶管理的有效途径之一。基于这两个目标,本文进行了船舶设备工况远程监控系统服务器网页的设计。

1.2 国内外研究现状

随着船舶大型化和自动化程度的提高,越来越多的船用设备需要电能来驱动和控制,使船舶电力系统日趋复杂庞大,电力系统运行与控制的复杂程度也越来越高,各种故障因素都可能导致电力系统的安全问题。传统的船舶电力系统虽然局部的自动化程度在不断地提高,但由于各分系统之间缺乏信息共享,不能构成一个整体,存在着智能化较低、可靠性较差、故障检测能力弱等缺点。
近几年,随着先进的传感技术、通信技术、计算机技术和自动控制技术的飞速发展,船舶的自动化程度越来越高,电展后也愈发成熟。它代替了传统手工记录方式,利用先进的电流/电压/功率、用电高级测量、电力设备温度检测、输电线路状态检测、变电运行感知等传感器装置对船舶电力系统进行信息采集、状态监测、回馈控制。船舶电力监控系统的出现有效地提高了电舶电力监控系统的出现有效地提高了电力系统监控的实时性和运行的可靠性、稳定性,对保证船舶电力系统的安全性、可靠性、优质性和经济性具有深远意义。
船舶分布式智能电力监控系统的最终目标是提高智能化水平靠性、故障检测能力,依靠先进的传感技术、通信技术、计算机技术和自动控制技术,达到切实保证船舶电力系统的安全性、可靠性、优质性和经济性的目的。本研究通过综合分析功能和任务,进行船舶电力监控系统研究与开发,进一步确保船舶电力系统可靠、稳定地运行。该船舶电力监控系统自上而下分为管理层、控制层和设备层3个层次。管理层为设置于中央控制室的综合监控台,控制层为各舱分系统的现场控制箱,设备层为各用电设备控制柜、传感器及执行元件。由管理层、控制层和设备层构建平台一体化网络,为实现船舶电力系统优化使用与决策管理提供条件。

2. 研究的基本内容与方案

船舶设备工况远程监控系统实现远程实时监测营运船舶运行状态、主机运行参数及燃油消耗、燃油存量等信息。系统服务器接收船端采集器发送的数据并存入服务器数据库。本设计要求编写服务器网页，以便管理人员在客户端通过浏览器和了解在航船舶的状态，能按船查询运行数据、显示船舶的地理位置、显示相关参数与时间的变化规律。

1、船舶航行数据采集系统,负责对船舶航行的信息进行采集、处理、分析、存储。具体实现如下：GPS模块实时监测船速、船向和船舶的地理位置；安装在机舱内的流量传感器采集主机燃油进、回油流量,转速传感器获取主机转速以及艉轴转速等信息；传感器输出端信号送入机舱信号处理器处理,经处理后通过RS485接口将数据传送到嵌入式计算机；嵌入式计算机从RS485总线获取船舶航行位置、航向、航速、主机转速、艉轴转速和耗油量等船舶运行相关数据,并处理、存库。

2、节能航速优化方案研究。嵌入式计算机获取到相关信息后,通过对数据进行分析得出船舶航行速度、主机转速和单位时间耗油量之间的关系,利用数据模型得出最节能航速。

3、船岸数据传输系统。嵌入式计算机将船舶航运信息通过串口发给GPRS模块,并控制GPRS模块将打包好的数据通过GPRS网络和Internet以每秒钟一次的频率发送到地面的远程服务器。

4、地面监控系统。服务器接收并解析网络报文,将数据存储到数据库。客户端通过互联网与服务器的数据库建立连接,完成对船舶航行状态的实时监控,并生成相应的航行指导。

[1]船舶运行状态检测与节能航速优化系统的研究与设计[D]. 张钊.武汉理工大学 2012