船舶管道智能监控系统

船舶管道智能监控系统

该智能监控系统综合应用数据采集技术、IC卡技术、数据库管理技术、计算机网络技术以及RS-485现场总线技术，实现对船舶油、水、气供应数据的自动控制；同时利用传感器和控制设备对油水气的运行状态参数进行实时监控，实现对其供给过程的智能管理。

1 智能监控系统的结构组成

系统结构见图1。其中，供油监控子系统主要包括供油智能控制箱、供油管路智能控制及传感器(主要包括流量计、电液阀、温度变送器、压力变送器、油气浓度探测器)；供水监控子系统主要包括供水智能控制箱、供水管路智能控制设备(主要有远传水表、电磁阀)等；供气监控子系统主要包括供气智能控制箱；传输部分主要为电缆；主控制台主要包括：显示器、控制计算机、控制软件及控制台等。

图1船舶供给智能监控系统结构示意图

2 监控系统的主要技术指标与功能

2 .1 主要技术指标

主要技术参数包括供油计量误差≤0.3 %，供水计量误差≤1 %，供气计量误差≤0.5 %，压力、流量参数检测误差≤0.5 %；IC读卡响应时间≤0.5 s；故障报警响应时间≤1 s；平均修复时间<1h；每个供气、供水监控箱可为4艘船舶同时供气和供水。

2 .2 主要功能

1)供油监控子系统的功能。供油监控子系统硬件由泵房供油监控单元和码头供油监控箱两部分组成，功能分别为：

(1)泵房供油控制单元。可对发油管路的油品自动进行定量加油，自动计量累积、记录船舶供油量；自动控制供油管路上阀门的启闭；自动监测供油管路的温度、泵房油气浓度参数；当泵房现场油气浓度超过设定极限时，自动发出报警信号；可实现定量加油(定量由上

位机设定)；当机器启动后，10 s没有接收到流量计发出的流量信号(如阀门没有打开，或者流量计卡死)时，自动切断电液阀，并发出报警信号；将供油现场工作参数(流量、温度、可燃气体浓度及阀门启闭状态等)传送到主控制室，进行集中显示、管理等。

(2)供油监控箱。读取IC卡身份号并传送给主控制计算机，接收计算机传来的IC卡身份识别的判断信号；发油现场环境温度和油气浓度的实时监测采集；同步显示实际船舶加油量；当现场油气浓度超过设定限值时，自动发出报警信号；将船舶管道工作参数(环境温度、可燃气体浓度等)传送到主控制室，进行集中显示、管理等。

2)供水监控子系统的功能。主控制台配合实现对4路供水管路设备调度、启闭的自动控制；实现对输水管路内流量工作参数的实时自动检测；实现对单船供水量的自动计量和管理；实现对供水设备的安全保护与报警。

3)供气监控子系统的功能。实时监测供气单元运行(气压、流量、温度等)情况；监控各供气单元接触器的开关状态；并对船舶供气量进行自动计量和管理；实现对供气管道的过气压、过流量的自动保护和报警。

3 监控系统的硬件设计与软件开发

3 .1 主控制台设计

主控制台由监视器、主控计算机、现场总线通信接口、报警装置、控制台及相应控制软件等组成。其中主控设备采用商用计算机，对各种控制点采用脉冲编码的微机控制方式，系统的运行控制和功能操作在控制台上进行，油、水、气供给监控中心共用一个控制台；现场总线通信接口采用RS-485现场总线技术，自动实现主控计算机与各监控子系统之间的实时数据通信；监控软件采用VC ++平台编写和模块化设计，其结构如图2所示，它包含数据通信接口程序、监测点配置程序、读入网络监测参数程序、数据分析处理程序、控制信号输出程序、报警显示模块、数据管理和多形态数据显示、统计报表输出等。软件的主要功能如图2所示。

图 2 监控软件的结构图

1)对系统配置组态和对用户信息进行管理。

2)接收船舶管道各监控子系统检测到的系统实时工作参数，并分别对这些数据进行相应处理后保存到对应的数据库中。

3)以流程图、数据表等方式显示系统工作的物理参数和工作状态。

4)当系统工作参数超过系统设定的范围时，发出报警信息，指示报警点和报警数据，并自动发出控制信号。

5)提供友好的输入界面，实现对码头油、水、气的供应管路的自动调度。

6)管理系统运行参数，对各船统计年、季度、月的油、水、气供应量，并打印出报表。

3 .2 供油、供水和供气监控子系统的硬件设计

1)供油监控子系统。泵房供油监控单元设计为单路定量自动供油控制单元，可实现泵房内油品管路的自动定量发油、计量、控制的能力。管路主要部件包括：1台隔爆型单路供油控制器，1套带隔爆发讯器的流量计，1台隔爆电液阀，1只隔爆温度变送器，1台隔爆式油气浓度变送器。供油监控箱主要由防爆型外壳及控制器(含数据采集模块、通信模块、控制模块、键盘、IC读卡器、显示单元、报警单元)等组成。

2)供水和供气监控子系统。供水监控子系统主要由供水监控箱及管路设备单元组成。供水监控箱由箱体、IC卡刷卡区、显示区、功能键区、报警单元、数据采集单元组成；供气监控子系统主要由气体传输部分、供气指示、数据采集、控制输出、数据通讯、IC读卡器等部分组成。

3 .3 信号传输部分的设计

系统的控制信号采用多芯线(RVSP 2×0 .5)直接传输，现场总线采用环形连接方式。另外，传输线路路由设计参照船舶管道监控子系统传输线路路由设计；供油监控硬件部分所有信号线、控制线、电源线必须穿管敷设；所有线缆进入监控箱和仪表前均应穿过防爆扰线管。