摘 要

随着纯电动船舶的不断发展，对纯电动船舶监控系统的可靠性，安全性的需求在不断增加，本文从纯电动船舶的设备选型、纯电动船舶的网络方案设计对纯电动船舶的监控系统开展研究。认识到现有的船舶监控系统在各个方面的不足之处，在本课题的研究中，对纯电动船舶监控系统和网络系统提出了设计以及优化，对纯电动船舶监控系统故障率的降低以及纯电动船舶监控系统工作效率的提升有着重大的研究意义。

本文的具体研究分析纯电动船舶系统的结构组成，工作原理。本课题主要研究纯电动船舶的监控系统，因此，本课题主要对纯电动船舶的动力系统进行分析。

研究分析纯电动船舶监控系统网络方案。结合现有的多种监控系统网络方案，提出结合多种网络方案优点的纯电动船舶监控系统网络方案。

对纯电动船舶动力系统设备进行选型。

设计出纯电动船舶监控报警数据库，建立了纯电动船舶监控报警系统。设计的纯电动船舶监控报警数据库包括：监测点参数数据库、监测点报警数据库、实时监测数据库、报警历史数据库。绘制出监控报警系统的流程图，并进行数据库界面的设计。

关键词：纯电动船舶；网络方案选型；设备选型；数据库；监控报警

Abstract

With the continuous development of pure electric ship, the demand for reliability and safety of pure electric ship monitoring system is increasing. This paper studies the monitoring system of pure electric ship from the equipment selection of pure electric ship and the network design of pure electric ship. Recognizing the shortcomings of the existing ship monitoring system in various aspects, in the research of this topic, the design and optimization of the pure electric ship monitoring system and network system are put forward, which is of great significance to the reduction of the failure rate of the pure electric ship monitoring system and the improvement of the working efficiency of the pure electric ship monitoring system.

In this paper, the structure and working principle of pure electric ship system are studied and analyzed. This topic mainly studies the monitoring system of pure electric ship. Therefore, this topic mainly analyses the power system of pure electric ship.

The network scheme of pure electric ship monitoring system is studied and analyzed. Combining with the existing network schemes of various monitoring systems, this paper proposes a network scheme of pure electric ship monitoring system, which combines the advantages of various network schemes.

Selection of pure electric ship power system equipment.

The monitoring and alarming database of pure electric ship is designed, and the monitoring and alarming system of pure electric ship is established. The database of monitoring and alarming for pure electric ship includes: parameter database of monitoring point, alarming database of monitoring point, real-time monitoring database and alarming history database. Draw the flow chart of the monitoring and alarm system, and design the database interface.

Key words: pure electric ship; network scheme selection; equipment selection; database; monitoring and alarming

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状分析 1

1.3论文内容及结构 2

第2章 纯电动船舶监控系统网络方案设计 5

2.1 纯电动船舶监控系统分类设计 5

2.2 基于CAN总线监控系统网络方案设计 5

2.2.1 CAN总线简介 5

2.2.2 CAN总线协议 5

2.2.3 CAN总线报文帧的结构 6

2.2.4 CAN总线网络监控系统结构 10

2.3基于PROFIBUS-DP总线监控系统网络方案设计 11

2.3.1 Profibus总线简介 11

2.3.2 PROFIBUS总线协议 11

2.3.3 PROFIBUS-DP网络监控系统结构 11

2.4 基于以太网监控系统网络方案设计 12

2.4.1 以太网 13

2.4.2 TCP/IP协议 13

2.5 三种监控系统网络优缺点 13

2.6 纯电动船舶监控系统网络方案设计 14

2.6.1 纯电动船舶监控系统结构设计 14

2.6.2 纯电动船舶监控系统网络通信设计 14

第3章 纯电动船舶监控系统设备选型 16

3.1动力电池系统选型 16

3.2直流驱动系统选型 16

3.2.1 直流配电板选型 17

3.2.2 推进逆变器选型 17

3.2.3电源逆变器选型 18

3.2.4 推进电机选型 19

3.2.5隔离变压器选型 20

3.2.6交流配电板选型 20

第4章 纯电动船舶监控报警系统设计 22

4.1 报警系统开发软件 22

4.1.1 Visual C 6.0软件开发 22

4.1.2 数据库技术 22

4.1.3 数据库访问技术 23

4.2 监控报警数据库设计 23

4.2.1 监测点参数数据库表单设计 24

4.2.2 监测点报警数据库表单设计 24

4.2.3 实时监测数据库表单设计 26

4.2.4 报警历史数据库表单设计 26

4.3 数据库的设计 27

4.3.1 数据库框架结构 27

4.4 监控报警程序设计 27

4.4.2 纯电动船舶监控报警过程 27

4.5.4 监控报警的人机界面 30

第5章 结论 33

5.1 本文的总结 33

5.2 本文的展望 34

致 谢 35

参考文献 36

第1章 绪论

本章概述了纯电动船舶网络与监控系统选型方案的背景和意义。

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景及意义

纯电动船舶与传统船舶推进方式有差别，纯电动船舶为电力推进，传统船舶为机械推进。电力推进船舶具备经济性，安全性等优点，是船舶动力推进发展的方向。推进电机的功率级别和发电机的容量不断提高，加上船舶航行过程中海上环境的特殊以及变化，需要电力推进船舶的电力推进监控系统具备更好的开放性、可操作性、分散性以及能够更好得适应环境^[1]。电力推进监控系统应用了计算机通信网络技术、控制技术、计算机信息技术，并更加集成化、智能化、模块化，这使得船舶电力推进监控系统更加完善，技术科学性也越来越好^[2]。

电力推进监控系统对船舶直流驱动系统、船舶动力系统、船舶自动化系统、船舶电池充电系统等分系统进行参数监测、实时报警、综合信息管理。并且，对设备进行远程控制。电力推进监控系统在船舶系统中安装多个监控点，监控点所采集的数字量以及模拟量，通过现场总线以及工业以太网等网络传递给远程监控设备，使上位机能够对各种船舶设备进行控制，以保障纯电动船舶的安全性，持续性^[3]。

本文基于纯电动船舶电力推进系统，构建纯电动船舶网络与监控系统的选型方案设计。

1.2 国内外研究现状分析

（1）国外发展状况

上世纪末，计算机技术和通信网络技术开始普及，计算机信网络技术在国外的船舶有关领域的设备监测控制系统和船舶信息管理得到应用。船舶监控系统经历了三个阶段：集中型监控系统、集散型监控系统、分布式现场总线监控系统^[4]。

集中型监控系统分为模拟监控系统和数字监控系统。20世纪60年代，模拟监控系统采集的是模拟量信息，集中监控室内的计算机在船舶中的动力系统和设备进行监控时容易受到环境的影响，并且精度不高；上世纪中下期，集中式数字监控系统开始普及，系统采集的是数字量信息，避免了模拟量信息带来的误差，并且提升了系统的稳定性^[4]。

集散型控制系统在上世纪末期开始普及，它的主要特征是管理与控制分离。上位机主要进行监控管理，若干下位机主要进行现场控制，放置在现场，上下位机之间通过网络互相传递信息^[5]。

在20世纪80年代，分布式现场总线监控系统渐渐完善，分布式现场总线控制系统的特征是各个传感器和控制器连接到现场总线上，并通过现场总线互相通信传输。将各个控制模块设置到现场设备中，因此，系统实现各种功能就不需要依靠监控计算机，监测控制可以直接在现场实现^[6]。

1. 国内发展状况

在国内，船舶研究所以及船舶研究学校对纯电动船舶系统的学习和创新，相对于国外都比较晚，因此，对电力推进船舶的监控系统的研究还不够完善。现今，国内的船舶监控设备的厂家只有单一功能的独立的监控系统可以供应。各种独立的分系统之间由局域网相连，来进行数据的交换，从而难以进行信息的综合管理和共享^[7]。

国内自主研发的船舶监控系统产品基本为集散型监控系统，如：网络型船舶监控系统；基于无线以太网技术的船舶监控系统等。

1.3论文内容及结构

第2章 纯电动船舶监控系统网络方案设计

2.1 纯电动船舶监控系统分类设计

纯电动船舶动力系统由动力电池系统、直流驱动系统、自动化系统、电池充电系统组成。将纯电动船舶监控系统分为这四类，本课题主要研究动力电池系统和直流驱动系统。动力系统单线图如图2.1 所示。

动力系统采用左右舷独立分区供电的系统结构。两条推进支路应完全独立，当一套推进支路发生故障时，余下一套推进支路仍可以正常运行。

动力电池组通过直流配电板向全船供电，母线电压DC630V。推挤逆变器驱动推进电机，推进电机集成在吊舱推进器中。全船日用负荷由电源逆变器提供AC400V交流电。

设备组成见表2.1。

2.2 基于CAN总线监控系统网络方案设计

2.2.1 CAN总线简介

CAN现场总线最先为BOSCH研发，它的特征是可以在网络中连接多个设备。CAN总线在汽车的控制，民用飞机的控制以及工业生产自动化生产线等领域中都有着突出的表现。CAN总线分为CAN_High和CAN_Low两条网络线路, 两条线路之间的电位之差决定了显性和隐性电平^[8]。随着CAN总线越来越普及，应用化程度越高，CAN总线网络的协议不兼容问题越来越引起人们的重视，于是飞利浦公司率先规定CAN2.0技术规范，这个技术规范全面定义了CAN总线通信报文格式。CAN现场总线网络的特点如下：

1. CAN总线网络通信介质大多为双绞铜线和光钎，能够通过转换器相互连接。
2. CAN总线网络不同的传输方式之间可以相互转化。
3. CAN总线网络不区分主站和从站，在总线网络上的任何节点都能够按规定向总线传递信息。
4. CAN总线网络的传输数率非常高。
5. CAN总线网络数据为波特率在不同的传输距离有不同的表现，在传输距离为10KM的网络中，数据波特率为5Kbit/s;在距离为40m时，波特率有1Mbit/s；
6. CAN数据报文中包括数据的优先级信息和节点的地址。优先级信息决定了哪个数据优先向总线传输数据信息。

2.2.2 CAN总线协议

CAN总线协议以OSI网络模型来构建，但是，CAN总线协议只保留了网络模型的物理层、数据链路层和顶层的应用层三层^[9]。

物理层规定了信号的传输方式、位的时序、位的编码和同步方式等规则。

数据链路层由MAC和LLC构成。LLC具有数据传输和远程数据询问功能, 确定报文已接受。MAC具有报文分帧、回应、错误识别和定义的功能。表2.2是CAN协议的结构与功能。

2.2.3 CAN总线报文帧的结构

CAN报文的帧由数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间空隙组成^[10]。数据帧和远程帧是由用户进行设置，错误帧、过载帧和帧间空隙是通过CAN硬件设置。表2.3是CAN总线帧的分类及作用。

图2.1 纯电动船舶电力推进系统结构图

表2.1 纯电动船舶动力系统设备组成

序号	分系统	设备名称	主要参数	数量
1	动力电池系统	动力电池组	锂电池动力电池 1.1MWh DC630V	2套
2		电池充放电控制柜	DC-DC 变换器	2台
3		电池管理系统	系统模块 主控模块 从控模块	2套
4	直流驱动系统	直流配电板	隔离开关 熔断器	2套
5		推进逆变器	水冷 滤波输出柜	2套
6		电源逆变器	水冷 滤波输出柜	2套
7		水冷柜	水-水交换器 双泵冗余 膨胀水箱 液位指示	2台
8		吊舱推进器	AC380V 200kW 推式 永磁推进电机 转舵变频柜	2套
9		隔离变压器	AC380V/AC400V 125kVA 自然冷却	2台
10		交流配电板	AC380V AC220V	1套
11	自动化系统	能量管理系统	系统管理单元 电站管理单元 HMI UPS	1套
12		推进控制系统	推进遥控面板 推进控制柜 以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。 相关图片展示： 您需要先支付 80元 才能查看全部内容！立即支付 ﰊ PREVIOUS NEXT ﰋ 您可能感兴趣的文章 1160箱集装箱船动力装置设计开题报告 离心泵结构振动与声辐射特性研究文献综述 基于GIS油港码头模型实现的研究文献综述 1100TEU船配载系统设计研究文献综述 微颗粒对水润滑尾轴承性能影响分析文献综述 设备刚度和转动惯量对船舶振动性能的影响分析文献综述 450箱集装箱船动装设计开题报告 最少拍计算机控制系统的设计方法研究文献综述 离心泵结构设计及建模研究开题报告 基于GIS油港码头模型实现的研究开题报告 最新文档 华北地区夏季降水多年、少年近地层水汽场及风场分布特征开题报告 天山地区典型流域降雪分布研究文献综述 2016年台风狮子山路径突变原因的初步分析开题报告 北京和寿县地区边界层急流观测与模型的对比文献综述 具有双Kelvin波结构MJO活动的再分析开题报告 基于单片机的温控风扇设计文献综述 1961-2015年江苏省气候资源的时空分布规律开题报告 智能搬运机器人文献综述 基于类型的电影推荐系统文献综述 Bi6S2O15的合成及其降解有机污染的研究开题报告 不确定时滞奇异摄动系统的鲁棒控制器设计文献综述 小型双模SIW滤波器的研究与设计开题报告 我国绿色出行政策执行研究——以南京市为例文献综述 试论李碧华小说中的爱情悲剧开题报告 基于FPGA的电子相册设计文献综述 企业微信 推荐栏目 本站简介 人才招聘 版权声明 免责声明 毕业论文网 教育 科研 学术文档分享平台 专注服务十二年 可信/实名双认证 老牌网站值得信赖 Copyright © 2010-2022 毕业论文网 站点地图  企业微信 