船舶机舱智能监控系统的设计研究

2011-05-11王宏智高学东贾小平

制造业自动化 2011年7期

关键词：解码器服务器端云台

王宏智，高学东，贾小平，赵扬

（1. 北京科技大学，北京 100083 ；2. 青岛远洋船员学院，青岛 266071 ）

船舶机舱智能监控系统的设计研究

王宏智1,2，高学东1，贾小平2，赵扬1

（1. 北京科技大学，北京 100083 ；2. 青岛远洋船员学院，青岛 266071 ）

0 引言

智能监控系统通过实时监控和录象能及时、准确地反映和记录被监控现场的实时状态，满足了人们对安全性的要求，因此智能监控系统得以广泛的应用。随着网络技术的飞速发展，通过网络可对监控现场实现远程、集中监控，从而进一步节省人力、物力，实现恶劣场所的无人值守。将先进的智能监控技术应用到船舶机舱远程监控系统，借助于数据传输、电子邮件等各种通信手段，执行船与岸，船与船之间对话，进行各种信息交流、咨询、设备维护、故障诊断、资料查阅、备件查询、船舶管理等业务活动，从而最大程度地提高船舶航行的安全性、可行性和经济性。

1 船舶机舱智能监控系统

船舶机舱智能监控系统提供了一个综合视频、音频、多种数据交互的多角度、多业务、多层面的多维船舶监、控、管一体化平台。它提供船舶内部视频资源的采集、压缩、存储等功能。能将捕获的视频流经压缩单元(H.264/MPEG4)处理后经船内常规网络和卫星无线网络实时传输到岸地，同时将采集的各种机舱状态信号实时的传输到各个船舶监管人员房间的PC机，用以实时监控显示、数据分析等，监控系统框架结构图如图1所示。

图1 船舶智能监控系统框架结构图

网络视频技术的介入为船舶提供了一个更为多元化的工作环境，利用这样的特点和优势，相关工作人员可以根据需要，在日常的工作中开展多种多样的视讯应用，如开展船岸办公会议、船岸远程管理、船舶远程故障诊断，触发报警（利用移动侦测技术）等，提高船舶的安全性、协同性和运输效率。

2 机舱实时数据分析

由图1可知，智能监控系统除了实时监控之外，另一个主要功能就是它采集来的数据信息可以供机舱管理人员来进行分析和比较。图2是软件的组成结构图，可以看出显示软件主要完成机舱内各种数据及警报的实时显示和历史数据的查询功能。主要由三部分组成：主机及辅助系统显示、电站及相关系统显示、航海数据显示。主机及辅助系统显示又分为燃油系统、滑油系统、冷却水系统、增压系统、压缩空气系统等。每个部分设计成友好的人机界面，方便机舱管理人员的操作，对于主机及辅助系统的重要参数设有实时图形显示系统方便机舱管理人员比较分析，同时对于这些重要的参数设有实时的曲线绘制，方便机舱管理人员对不同气缸不同时间的参数值进行比较，给船舶机舱管理人员的工作带来很多的便利，例如图3所示为某时主机各参数的数字量显示，我们可以清楚地看到个参数的值。

图2 系统软件结构图

图3 某时主机各参数的数字量显示

服务器端软件主要由数据备存，机舱巡检系统数据模块组成。机舱巡检系统模块负责采集来自机舱巡检系统的RS485总线MODBUS协议的数据，以组播的UDP方式送到各个Web页面显示。数据备存系统负责存储采集到的数据到中央SQL－Server数据库。热备冗余切换模块负责主备两台工控机的热备切换，并且两个计算机间的模块也可以实现热备切换。

3 系统开发过程中的技术难点

3.1 云台控制

云台及解码器(解码器是监控系统中的前端控制设备，通过解码器可实现对万向云台、变焦镜头、辅助开关等设备的控制)装在摄像机端(即服务器端)，如果想在控件端(即网页客户端)控制云台的动作，则必须通过网络向服务器端发送动作控制命令，而且要在服务器端集成串口通信功能，根据解码器设定的地址及协议向解码器发出动作指令，然后由解码器来驱动云台完成要求的动作。

本系统采用的解码器协议为PELCO-D，该协议的具体格式如表1和表2所示：