1. 研究目的与意义（文献综述）

1．课题研究目的、意义及国内外的研究现状

1.1 课题研究目的及意义

信息技术日新月异，近年来计算机和网络无线传输技术已被普遍应用至各行各业。信息以现代通信、网络、数据库技术为基础，对所研究对象各要素汇总至数据库，供特定人群生活、工作、学习、辅助决策等。使用该技术，不仅改善了技术人员的工作环境，极大提高各种行为的效率，更保证了系统或设备的安全可靠运行，为推动人类社会进步提供极大的技术支持。随着现代船舶系统高性能化及结构复杂化，为了实时掌握准确的设备信息以及时采取措施或预测可能存在的故障，一套无线远程监控装置能够很好的实现这一目标。

此前，船舶管理一直以人工管理为主，但纯人工管理方式的弊端愈发明显，信息化管理方式的优势日渐凸显，其取代部分甚至全部人工职能，辅助管理者高效、便捷、迅速的获知船舶信息。管理者按照统一的工作规范和流程就能完成各项数据指标的监控、调整或相关的处理措施。同时，对设备系统信息化的管理能够迎合交运部门对航运业的信息化规范，同时提高竞争力，有效控制成本，提高利润。另一方面，虽然船员都有一定的故障维修能力 ,但是面对突发的复杂故障,他们由于缺乏专家的指导而往往束手无策 .建立船舶远程监测系统能有效地解决这一问题，通过卫星或4G等无线通信技术将船舶的工作参数,以及有关的设备图片实时地传回岸上公司,利用公司的专家或支持系统软件做出故障判断和排除对策,并及时地传回船舶供船员参考或直接远程调试。因此，信息化时代的到来，使无线远程监控装置及通信传输技术成为航运业适应新环境进程、实现现代船舶管理的主要方法。

本文针对武汉理工大学研发的船用光伏系统，设计一套无线远程监控装置。我国太阳能在船舶上的运用还处于发展阶段，受到太阳能光伏发电能量的限制，使光伏系统在使用中存在一些弊端，如：设备可靠性、能量存贮容量等。这些问题极大影响了船用光伏系统的稳定性、经济性和高效性，同时也给船舶航行的安全带来风险。我国已经研制出多种交通监控管理系统，但很少有适合内河或近海船舶使用的船舶远程监控系统，因此急需研制出一种新的船舶无线远程监控系统来提高船舶监管水平，保障该光伏系统的稳定高效运行。

1.2 远程监控技术国内外现状

自上个世纪 90 年代以来，随着科学技术的迅猛发展，人们的生活方式、生产行为也在发生着巨大的变化，监控技术作为生活生产中非常重要的一项技术，其重要性正在逐渐被人们所认识和重视。早期的监控系统，采用大型仪器仪表集中地对各个重要设备的运行状态进行监视，再通过操作盘进行集中式操作。由于当前社会生产力的高速提升，设备分布愈发离散，传统独立的监测系统已经不适应当前的需求。当今需要实时检测、自动控制和监督管理大量的环境参数、工艺数据、物理量等数据，于是产生了分布式系统。这种系统基于局域网络，通常的测控仅局限于同一地点,所以具有一定的地域局限性。所以通过互联网、卫星等的无线远程监控系统应运而生。通过各种平台的信息传输，使得岸基平台可以获取在航船舶的各系统的实时参数，并对远端的控制系统进行管理和调试等。

国内外对远程监控技术在工业领域中的应用发展都展开了积极的研究。斯坦福大学和麻省理工学院在1997年1月联合主办了基于英特网的远程监控诊断工作会议，30个公司和研究机构的50多位代表参加了此次会议。有关对用户限制的远程监控系统诊断信息规程、开放式体系以及传输协议等问题在会议上得到了深入的讨论，并对进一步发展未来技术做了展望。许多大公司也在他们的产品中加入了Internet的功能，Bentley公司的计算机在线设备运行监测系统Datamanager200可以通过网络动态数据交换(Netdde)的方式向远程终端发送设备运行状态信息；著名的national instruments公司也在它的产品Labwindows/cvi以及Labview中加入了网络通讯处理模块，Labwindows/cvi以及Labview中加入了网络通讯处理模块，实现了开放通信协议和制定了一些信息交换的格式和标准。

国内对于远程监控技术也开展了积极的研究目前，例如华中科技大学已开发了汽轮机工况监测和诊断系统KBGMD、西安交通大学研制的大型旋转机械计算机状态监测系统及故障诊断系统RMMD、哈尔滨工业大学研制的微计算机化机组故障诊断与状态监视专家系统MMMDES等。

1.3 无线通信技术现状

近年来，随着电子技术、计算机技术的发展，无线通信技术蓬勃发展，出现了各种标准的无线数据传输标准。无线通信是利用电磁波信号在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。无线通信的成本低、无物理线路、无电缆铺设及环境适应性强等优点使其相较于传统通信更便捷，拓展性更强。常用的短距离无线通信技术如Zig-Bee、蓝牙（Bluetooth）、无线宽带（Wi-Fi）、超宽带（UWB）和近场通信（NFC）等适用于日常生活或工业应用当中。然而对于偏远地区如海域及大湖泊，则需要远距离无线传输技术提高技术人员的工作条件，保证问题的及时解决。目前无线通讯技术主要有GPRS/CDMA、数传电台、扩频微波、无线网桥及卫星通信、短波通信技术等。GPRS应用较多，其是由中国移动开发运营的一种基于GSM通信系统的无线分组交换技术，是介于第二代和第三代之间的技术，通常称为2.5G。利用包交换就将数据封装成许多独立的包，再将这些包一个一个传送出去，有资料需要传送时才会占用频宽，而且是以资料量计价，有效的提高网络的利用率。而现阶段4G等移动通信飞速发展，因其具有数据传送率高、覆盖面广阔、可升级性强等优点，不需要建设通信网架，建设成本低等优势，从其他传统电力通信中脱引而出，在工程应用中具有巨大的优势。

表1 4G与GPRS技术对比

方案 名称	通信 方式	监控范围	传输速率	建设 成本	运营 成本	应用场合
GPRS在线监测	GPRS	大	21.4kbit/s～85.6kbit/s	较低	较低	适合简单 参数的传输
4G在线监测	4G无线网络	大	144kbit/s～2Mbit/s	较低	较低	可用于多媒体信息传输

由表1可看出，4G传输速度相较于GPRS最大提高了20倍左右，而4G本身上传或下载速度最高可达到100Mb/s。同时，4G传输的信息种类繁多，可通过不同媒介获取信息，包括视频、音频或其他信号等。4G的优势不言而喻，相信在未来4G通信工程技术将会在工程应用方面产生更加深远的影响。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 课题研究内容及目标

1. 学习光伏技术基础，熟悉船用光伏发电系统结构和相关设备的通讯协议；

2. 光伏发电监控装置功能和结构设计，电气原理图设计；

3. 研究计划与安排

1-3周，完成开题报告；

4-7周，完成英文文献翻译；

7-9周，完成系统方案、功能设计，设备论证和选型；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]张春燕.基于gprs的太阳能游览船舶无线监控管理系统研[d].集美大学,2014.

[2]王东,穆武第,张广政.基于3g网络的远程无线监控系统设[j].电视技术,2012,36(05):106-109.

[3]李浩良,骆潘钿,魏征.基于4g网络的配电网远程监控系统[j].电世界,2018,59(12):37-39.