1. 研究目的与意义（文献综述）

研究的目的:
近年来国内外对柴油机排放标准日趋严格，人们对环境问题也越来越重视。柴油机在排气后会产生大量的氮氧化合物（NOx）、硫氧化物（SOx）和颗粒物（PM）等，船舶尾气排放污染问题越来越严重，如何有效的监测柴油机尾气排放的物理量是我们解决污染问题的关键。为了实现对船舶尾气排放物理量精确、可靠的监测和控制，以及减少网络连接线和船舶系统的故障、误报警等，船舶监测系统设计采用CAN总线控制系统是其最好的选择，它具有很高的网络安全性、通讯可靠性、开放性、实时性和低成本性。因此，建立一个基于CAN总线的船舶监控网络用于监测船舶尾气排放中的物理量是极有必要的。
国内外的研究现状：
在国际上，国际海事组织（IMO）于1997年通过了MARPOL73/78公约附则VI-防止船舶造成大气污染规则，该规则已于2005年5月19日正式生效。2008年10月，在MEPC58次会议上通过了附则VI的修正案，该修正案对船舶有害气体的排放提出了更加严格的要求，并明确了氮氧化物排放限值的三个阶段，即TierI、TierII和TierIII。根据目前的技术水平，仅仅依靠柴油机自身减排技术已经很难满足TierIII的标准，这就必须要通过后处理技术来实现这个目标。在氮氧化物后处理技术中，SCR是被公认为最成熟、最有效的措施。结合船舶柴油机废气排放规则的现状，CAN总线网络在船舶系统上的应用也越来越广泛。
CAN总线作为目前使用相应广泛的控制器局域网，是一种多主方式的串行通信总线。20世纪80年代，德国的Bosch提出了CAN，用于汽车内部测量与执行部件间的数据通信。1993年，CAN的国际标准ISO11898公布之后，CAN协议被广泛应用于各类自动化控制领域。1994年，美国汽车工程师协会在CAN的基础上制定了SAEJ1939标准，用于巴士和卡车的控制和通信网络。在20世纪90年代末，欧洲在计算机串行通信技术上的发展和工业现场总线监测控制技术在船舶的应用，使得国外大多数船舶在船舶重要设备上基本实现了数据化信息化控制管理，同时还实现了船舶现场控制层网络与工业以太网之间的重要信息的相互连通功能。开创了网络船舶系统应用的新纪元，此后CAN网络被广泛应用于船舶的远程控制、巡回检测、电站监控以及火宅报警系统中。
CAN 网络在船舶监控系统中的成功应用，为解决船舶设备级传感器、执行器、控制模块的互连网络通信问题提供了新的思路。目前，船舶上所使用的Office 类型的LAN 网和以太网都无法很好地提供设备级的数据集成传输。以往的解决方法是增加输入接线或添加专门的通信设备。然而,增加输入接线会使网络节点的造价提高,同时使系统的可靠性降低添加专门通信设备的方法则会因数据通信标准不统一，而造成数据不兼容性冲突。CAN 网络很好地解决了这个问题，它定义了设备级数据传输协议标准，并由CAN 控制器硬件完成协议的功能和服务。同时，在制订CAN 协议过程中充分考虑了设备级通信的环境要求及监控系统的实时性要求，设计了多种可靠性保护机制和用于通信介质访问控制的独特的仲裁机制，保证了通信的可靠性。
研究的意义：
但长期以来，我国船舶尾气污染造成的影响巨大，使得国内对于船舶尾气污染物排放特性、污染监测技术等方面的研究相对缺乏。在上述背景下，在基于CAN总线协议的基础上，开展设计研究船舶尾气排放在线检测系统，将柴油机排放的物理量以数字化，网络化，智能化的形式形象的展现出来，对于实时监测船舶尾气排放污染，保证船舶的正常运行和降低环境污染非常必要。

2. 研究的基本内容与方案

研究设计的基本内容：
can(controller area network)称为控制器局域网，属于总线式通信网络，can总线通信技术具有可靠性、实用性和灵活性的特点，利用can总线技术实现监控系统各功能模块的现场总线通信，这样不仅可以降低系统的复杂程度，提高系统开发效率，而且可以拓宽监控系统的应用范围，并适应了海军装备部对舰船监控系统的“网络化”、“智能化”、“模块化”、“通用化”等要求。can总线协议只定义了iso参考模型中的最低两层即物理层和数据链路，没有规定媒体的连接单元以及其驻留媒体，也没有规定应用层，应用层以及相应的应用层接口的协议为通讯和应用过程提供了一个清晰定义的分界。

图1.can总线流程图

3. 研究计划与安排

1-2周 文献查阅及撰写开题报告；
3-4周 熟悉柴油机排放的物理量以及CAN协议；
5-8周 熟练使用Sukon人机交互系统，包括基本设置、脚本编写等；
9-12周 完成柴油机排放物理量在Sukon人机交互系统上的显示，物理量变化、曲线变化趋势等；
13-14周 毕业设计论文撰写及答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]杨极，程钊.柴油发动机尾气排放后处理技术的研究发展[J].内燃机，2007（4）：15-48.
[2]庞海龙，邓成林，姚光涛，等.船用柴油机有害物排放控制技术[J].船舶工程，2011（33）：21-24,32.
[3]刘鸿锋，徐灏，陈瑶姬，季经伟.船舶柴油机排气状况及污染物治理探讨[J].资源节约与环保，2016（11）：189-191.
[4]孙树文，杨建武，张慧慧，朱海志.基于CAN总线的分布式监控系统智能节点设计[J].嵌入式网络技术与应用，2006，22（8）：55-57.
[5]饶运涛，邹继军，郑勇芸.现场总线CAN原理与应用技术[M].北京：北京航天航空大学出版社，2006：18-38.
[6]刘易. 船用柴油机监控系统CAN总线协议设计与研究[D].哈尔滨工程大学，2010.
[7]许明华.基于CAN总线的船舶自动化系统的研究与设计[J].中国造船，2013，53（2）：185-191.
[8]张雪红，冯雪丽.CAN总线在船用柴油机通信系统中的应用研究[J].舰船科学技术，2016（2A）:70-72.
[9]王秋苹.基于CAN总线船舶数据采集模块的设计与实现[D].大连海事大学，2017
[10]王丽丽.基于SCR技术的柴油机尾气处理系统设计[D].烟台大学，2011.
[11]侯文俊.SCR系统降低柴油机NOx排放的试验研究[D].大连：大连理工大学.2011:12-13.
[12]赵明哲，张跃文，仉大志，慕盛全.SCR技术在船舶柴油机上的应用[J].船舶工程，2013（1）：51-54，67.
[13]宋国富，张艳艳，雷吉林.柴油机后处理技术的发展现状及趋势[J].内燃机，2013（10）：1-4.
[14]张建才.基于柴油机排气后处理的排放控制技术应用研究[J].汽车实用技术,2015(8):56-59.
[15]Jasmin Celic,Aleksandar Cuculic,Marko Valcic.Remote Sensing for Ship Emissions Monitoring in Adriatic Ports: An Approach.54th International Symposium ELMAR-2012, 12-14 September 2012, Zadar, Croatia.
[16]Fazhong S, Salamin Y, Jing D, Yongzhi S, Jiangtao H, Changzhi L, et al. Noncontact measurement of complex permittivity based on the principle of mid-range wireless power transfer. Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on. 2014;62(3):669-78.
[17]Chuang Wang,Xinmei Yuan,Jian Zhang.On-board Detection of SCR System Insufficient and Improper Reductant by Magnetically Coupled Resonators.tate Key Laboratory of Automobile Dynamic Simulation, Jilin University, Changchun, Jilin.2015.
[18]Zhang Wanheng, Zhang Hongpeng, Zhang Man.etc.SCR Tail Gas Treatment of Marine Diesel Engine based on Optimization of Catalyst Structure.2017.4th International Materials,Machinery and Civil Engineering Conference(MATMCE 2017).