舰船稳性实时监测系统研究与设计

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安装 、 理 、 护 的复 杂性 。为 简化 设计 ， 到各种 系 管 维 达 统共享 设 备及 资源 ， 型船 舶 已开始 提 出一体 化 网络 大
系统建 设 需求 ， 通 过建 立 标 准 化 的信 息 系 统构 架 ， 即
使 现有 各种 业务 都 能有效 地 集成 为一 体 ， 现信 息 的 实
。
。
同时 ， 船 对 稳性 监 测 系 统 的需 求 ， 是针 对 于 军 不 小倾 斜或 是 正浮 状态 的数 据记 录 ， 足要 在恶 劣状 况 而 下对 舰船 安全 做 出贡 献 。所 以 ， 对 以 上 需 求 ， 设 针 本
计 稳 性监 测 系统 应具 有 如下特 性 ：
数 据采 集部 分用 于实 现传 感器 信 号的实 时采 集 、 处 理 以 及数据 传输 。 由液 舱安 装 的液位 传感 器 、 具 数据 采集／ 制功 能 的 工 １ 控 ０模 块 、Ｃ通 汛程 序 Ｐ 成 。按 照 工业 数 据采 集及 控制 系统 的标 准 设 汁 ， 采川 工业 级 １ ０模 块 ， 使用 现场 总线 控制 系统 的布线 方式 ，
要 求 。但舰 船在 实 际使 用 过 程 中可 能 因为 人员 设 备
移 动 、 载变 化 、 劣风 浪作用 等 因素 的影 响 ， 稳性 配 恶 使 降低 ， 出设 计人 员 之 前 的 预 期 范 围 ， 超 以致 发 生 倾 覆 事故 。尤 其在 执 行军 事任 务 时 ， 任务 重要 性及 紧 迫性 常常 迫使 军舰 冒极 大 的风 险 出航 ， 是在 出现 紧 急情 或 况 时不 能 随意 抛弃 舰上 的设 备及 物 品 。这 时 ， 一套 准
系 统 。 同 时 ， 能 与 其 他 系统 进 行数 据 交 换 ， 计 并 建 立 了公 共数 据 库 ， 于存 储 相 关 数 据 。在 稳 性 计 算 部 分 中 ， 对 为 设 用 针 军 舰 稳 性 计 算 精 度 及 效 率 要 求 很 高 的特 点 ， 出 了一 种 适 合 大 纵 横 倾 角耦 合 情 况 下 求 解 稳 性 的 计 算 方 法 。 提
图 ２
数 据 米集 系统 结 构
Ｆｉ ． Ｔｈ ｔｕ ｔ ｒ ｆ ｄ ｔ ａ ｑｕ ｓ ｔ ｎ ｓ ｓ ｅ ｇ２ ｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ａ ａ ｃ ｉ ｉｉ ｙ ｔ ｍ ｏ
数 据 采 集 设 备 数 据 采 集 及 处 理
工 作 时 ， 感器 实时 将测 量 的数据 转化 为 一 系列 传
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构 如 图 ２所 示 。 ห้องสมุดไป่ตู้
３ ）系统 兼 容性 强 ： 系 统 软 硬 件 结 构 及 数 据 传 本
输流 程应 按 照 目前通 用 的 系统构 架设 计 ， 样可 以轻 这 松接 入舰 船 总体 信 息化 系统 ， 实现 与其 他 分 系统无 并
障碍 的数据 交 流 。
ｌ 系 统 总体 设 计
模 拟信 号 ， 经过 数据 采 集 模 块 的转换 处理 之后 ， 过 通 现 场总 线 和数据 接 口软件 传输 到公 共 数据 库 『 ， ｝ 供 Ｉ
他 系统 共享 调用 。
舰船共享数据库
２ １ 数 据 采 集 设 备 ． 本 设 计 选 择 ｒ采 用 Ｒ ４ ５接 口 ， 持 Ｍ ｄ ｕ Ｓ８ 支 ｏｂｓ 议 的工 业 Ｉ Ｏ模 块 来 实 现 数 据 采 集 功 能 ， 块 具 有 １ 模 ６
０ 引 言
稳 性是 舰船 最 重要 的性 能之一 ， 舰船 航行 安全 是
确、 高效 的稳 性监 测 系 统 就 显 得 十分 必 要 ， 能让 舰 船
操作 人 员实 时精 确地 了解 舰船 稳性 状况 ， 以便 做 出正
确 的判 断 。
的基 本 保 障。舰 船设 计建 造 时 ， 发及 建造单 位 会对 研 各 种典 型 载况进 行 计算 并 保 证 满 足 规 定 的 稳 性衡 准
稳 性计 算 程 序
实现浮 态及 稳性 计算， 提供计 算结果 及相应决策建议
路 ＡＩ 输入 ， 适合 各 种 数 据 测 控 的成 用 模 块 传 感 器 问采 用 二 线 接 法 ， 感 器 输 ｆ 端 正 极 接 Ａ ｌＡ ｌ 传 ｝ ｛ ｌ— ｌ６ 中的 １ ， 个 负极 接 Ａ Ｃ Ｍ。各 个 １ ＩＯ ０模 块 问按 照 串联
收 稿 日期 ： ０ １ ０ ３ ２ １ — ５— １ 作者简 介 ： 陈启 楠 （ ９４一） 男 ， 士 研 究 生 ， １８ ， 硕 主要 研究 方 向 为 船 舶 自动 化 。
・
４ ０・
舰
船
科
学
技
术
第３ ３卷
化 ， 既 求 船 动 系 应 用 准 数 采 系 设 謦＿竺 发。 要 舰 自 化 统 采 标 ２ 据 集 统 计 ＿架 理 的 研 构
第３ ３卷 增 刊
２ １丘 ０１
舰
船
科
学
技
术
Ｖｏ ． ３， ｕ ｐ ｅ ｎ １ ３ Ｓ ｐ ｌ ｍｅ ｔ
２ ０１１
Ｓ Ｐ ＣＩ ＨＩ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨ Ｎ０Ｌ０ＧＹ
舰船稳性实时监测 系统研究与设计
陈启 楠
（ 国舰船 研 究 院 ， 京 １ ０ ９ ） 中 北 ０ １２
摘 要 ： 根据当前海军装备发展形势 以及信息 化系统的功能 需求 ， 已有船 体应力监测 系统 的基础 上 ， 计 在 设
了 稳性 实 时 监 测 系 统 。全 系 统 按 照 通 用 标 准设 计 ， 可 以独 立 运 行 ， 测 舰 船 稳 性 情 况 ， 可作 为 上 层 系 统 的子 系 统 既 监 也 使 用 。 其 中 ， 据 采 集 部 分 采 用 现 场 总 线 控 制 网络 技 术 ， 用 工 业 数 据 采 集 模 块 ， 立 了 实 用 性 很 强 的数 据 采 集 控 制 数 使 建
关 键词 ： 数据 采 集监控 系统 ； 据库 ； 性计 算 数 稳
中 图 分 类 号 ： Ｕ ６ ． ２ ６ １２ 文献 标识 码 ： Ａ 文章编 号 ： １７ ６ ２—７ ４ （ ０ １ Ｓ一 ０ ９— ４ Ｄ ：０ ３ ０ ／．ｓｎ １ ７ ６９ ２ １ ） ０ ３ ０ ｏＩ １ ． ４ ４ ｊｉ ． ６ ２—７ ４ ． ０ １ Ｓ ０ ０ ｓ ６ ９ ２ ｌ ． ． １
稳 性实 时 监测 系 统 负 责 对 舰 船 运行 中 的 稳 性情 况进 行 实 时监 测 ， 提供 浮 态 、 性 等一 系列 数 据 ， 并 稳 对
保证 舰船 安 全行 驶 起 到 至 关 重 要 的作 用 。其 结 构 如
图 １所 示 。
传感器 提供液舱液位信 息， 生相应模拟信 号 产
１ ）适用 于 大倾斜 状 况 ： 据 军船 的需 求 ， 系统 根 本 需要 精确 计算 大 纵横 倾 角耦合 状 况下 的舰 船 稳性 。 ２ ）计算 具 有稳定 性 、 高效 性 ： 由军船 使 用 需求 决
定， 系统 必须 具 有很 高 的工作 效率 以及稳 定性 。
将１ ０模 块 串联接 成现 场 总线 网络 。数 据采 集 系统结
随 着信 息 化 技 术 的发 展 ， 型船 舶设 备 信 息 化 、 大
智 能化 程度 不断 提 高 ， 息 传 输 普遍 采 取 网络 形 式 ， 信
由于船 舶上各 子 网络 彼此 独立 ， 具有 不 同运行 、 撑 、 支 管理 和 维护体 系 ， 电缆 数量 多 ， 布线 复杂 ， 因而增加 了
ｅ ｔｂｉｈ ｎ ｆａ ｓｒ ｎ ｒ ｃｉａ ａａ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｎ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ． ｄ，ｎ ａ ｃ ｒ ａ ｅ ｗｉ ｈ ｔ ｅ ｙ ｔｍｓ ｓａ ｌ ｍｅ ｔｏ ｔｏ ｇｐ ａ ｔｃ ｌｄ ｔ ｃ ｕ ｓｔ ｎ ａ ｄ ｃ ｎｒ ｌｓ ｓｅ Ａｎ ｉ ｃ ｏｄ ｎｃ ｔ ｔ ｅ ｏｈ ｒｓ ｓｅ ｓ ｉ ｈ