【正文】 控報(bào)警系統(tǒng) 的信息傳遞機(jī)制進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)要的描述，并基于此提出了雙 CAN 冗余熱備份技術(shù)來(lái)保證 監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng) 的可靠性和穩(wěn)定性。 船舶中需要 監(jiān)測(cè)的 所有 信息和參數(shù)的報(bào)警閾值都存儲(chǔ)在 本地 數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)某個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超出報(bào)警閾值時(shí)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行報(bào)警顯示，并將報(bào)警信息發(fā)送到船內(nèi)各區(qū)域的復(fù)視器和相應(yīng)報(bào)警燈。 第二章 通信方式及相關(guān)技術(shù)原理分析 5 第二章 通信方式及相關(guān)技術(shù)原理分析 監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)采用的是基于 CAN(Controller Area Network)總線的 FCS 系統(tǒng)， CAN 總線以其通信速率高、可靠性高、連接方便和性價(jià)比優(yōu)等特點(diǎn)成為現(xiàn)場(chǎng)總線的推薦標(biāo)準(zhǔn)之一。 第五章延伸報(bào)警板系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 。 第三章研究了監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)軟件的架 構(gòu)和流程執(zhí)行的邏輯分析，并描述了系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)。 章節(jié)安排 本論文的內(nèi)容 做 如下編排 ： 第一章主要介紹了研究目的，國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，主要廠商及產(chǎn)品和發(fā)展歷史，以及內(nèi)容安排。因?yàn)榫哂薪y(tǒng)一的技術(shù)東南大學(xué)碩士學(xué)位論文 4 標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議，使得不同廠商產(chǎn)品具有互操作性和信息交換 [16]。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（ FCS）是在 DCS 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，它利用現(xiàn)場(chǎng)總線作為各個(gè)子系統(tǒng)的內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)了各個(gè)測(cè)控設(shè)備間的互聯(lián) [15]。 20 世紀(jì) 80 年代后，由于微處理器在控制領(lǐng)域的大規(guī)模使用，各種儀器儀表中都嵌入了微處理器，從而每個(gè)微處理器都能被指定任務(wù)，互相之間通過(guò)具有網(wǎng)關(guān)的專用網(wǎng)絡(luò)通信，網(wǎng)關(guān)程序需要用戶自己編寫。它的出現(xiàn)得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展和結(jié)合，從而成為目前最先進(jìn)的過(guò)程控制系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)具有很高的可靠性。目前最新的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)型號(hào)為 SB2020。主要從事開發(fā)、生產(chǎn)船舶電氣及船舶自動(dòng)化設(shè)備，主要針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的中小船舶配套和挖泥船舶的配套，年平均承接 100 條左右的民船訂單，以低成本和價(jià)格優(yōu)勢(shì)在國(guó)內(nèi)中小船廠、設(shè)計(jì)院推薦自己的產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有較大的影響力。 ? 上海駟博集團(tuán) ： 公 司成立于 1992 年，總公司設(shè)在上海，由總公司和三個(gè)子公司組成。 2020 年度銷售收入約合人民幣 億元。業(yè)務(wù)涉及廣泛的自動(dòng)化系統(tǒng)，通信導(dǎo)航系統(tǒng)，配電和動(dòng)力及推進(jìn)系統(tǒng)。第一章 緒論 3 康斯伯格目前的機(jī)艙監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)主要分為 KChief 600 和 KChief 700船舶自動(dòng)化系統(tǒng)，前者主要為標(biāo)準(zhǔn)商船的安全性和可靠性設(shè)計(jì)，后者能夠滿足復(fù)雜船只的定制化需求。產(chǎn)品涵蓋商船隊(duì)、海工、海底、海運(yùn)信息技術(shù)、仿真、工序自動(dòng)化、漁業(yè)及漁業(yè)研究及石油天然氣工業(yè)，為客戶提供動(dòng)力定位及航行系統(tǒng)、自動(dòng)控制、貨運(yùn)管理系統(tǒng)及液位傳感器、海事訓(xùn)練仿真及位置參考系統(tǒng)、 VDR、AIS、雷達(dá)等（幾乎涵蓋海洋電子各大領(lǐng)域）。現(xiàn)場(chǎng)總線分布式系統(tǒng)最初是由加拿大海軍研發(fā)，并于 1988 年首次將其應(yīng)用于巡邏護(hù)衛(wèi)艦上 [12]。 進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代，集散型控制系統(tǒng)逐步演變，形成了一種新的技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)總線式全分布式系統(tǒng)（ Fieldbus Control SystemFCS）。先后出 現(xiàn)過(guò)集中型控制系統(tǒng)，分散型控制系統(tǒng)以及集散型控制系統(tǒng)（ DCS）。 到了 20 世紀(jì) 60 年代中后期，隨著電子工業(yè)的發(fā)展和晶體管可靠性的進(jìn)一步提高，為了滿足船舶運(yùn)行過(guò)程中的無(wú)人值守的需求，船舶電子開始出現(xiàn)使用電、氣驅(qū)動(dòng)以及集成電子模塊組合邏輯控制的機(jī)艙監(jiān)視報(bào)警系統(tǒng)。在 20 世紀(jì) 60 年代以前，工業(yè)控制還以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ) [4]，在船舶中沒有集中的 監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng) ，只有單項(xiàng)調(diào)節(jié)控制裝置在機(jī)艙中得以應(yīng)用 [5]，使用的監(jiān)測(cè)工具也以常規(guī)儀表盤為主。本論文主要針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理，通信方式，軟件架構(gòu)，安全保障等方面進(jìn)行了分析和討論，并 詳細(xì)描述了系統(tǒng)模塊化 [2][3]的相關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程。造船廠也無(wú)法負(fù)擔(dān)自己直接投資生產(chǎn)配套產(chǎn)品的人才，時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本，他們需要一些有相對(duì)比較強(qiáng)的人才和科研實(shí)力的企業(yè)來(lái)開發(fā)價(jià)格適中，功能強(qiáng)大的產(chǎn)品。 規(guī)劃中明確了船舶配套業(yè)（主要為船舶電子）作為重點(diǎn)領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向。目前，新造船只基本都需要配備船舶監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，舊船改造時(shí)也往 往增加船舶監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，因此市場(chǎng)對(duì)船舶監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的需求較大。為了及時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，提高發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的及時(shí)性，降低營(yíng)運(yùn)成本，減輕船員工作強(qiáng)度，需要全面及時(shí)的機(jī)艙自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警設(shè)備。但我國(guó)船舶的配套設(shè)備研發(fā)滯后，質(zhì)量和性能均不能滿足我國(guó)船舶工業(yè)的需求，尤其是許多關(guān)鍵設(shè)備仍然依賴進(jìn)口，這就極大的壓縮了我國(guó)造船企業(yè)的利潤(rùn)率，嚴(yán) 重影響了船舶產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，成為制約我國(guó)船舶工業(yè)發(fā)展的障礙 [1]。s Monitoring and Alarm System, and basically met the requirements of the ship critical equipment monitoring alarm, the centralized alarm, the configuration of monitoring points and remote realtime alarm. The system has friendly interface, high security and reliability, realtime alarm, and it has good engineering applications. Keywords: CAN bus, data frame, alarm process, UI, extended alarm board 目錄 I 目錄 摘要 ..................................................................................................................................I Abstract ........................................................................................................................... II 目錄 ..................................................................................................................................I 第一章 緒論 .................................................................................................................... 1 研究背景 ............................................................................................................ 1 研究動(dòng)機(jī)與目的 .................................................................................................. 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn) 狀 .................................................................................................. 2 發(fā)展歷史 ................................................................................................... 2 國(guó)內(nèi)外主要廠商及產(chǎn)品 .............................................................................. 2 DCS 和 FCS ............................................................................................... 3 章節(jié)安排 ............................................................................................................ 4 第二章 通信方式及相關(guān)技術(shù)原理分析 .............................................................................. 5 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) ..................................................................................................... 5 現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展歷史及標(biāo)準(zhǔn)化 ....................................................................... 5 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)特點(diǎn) ..................................................................................... 6 監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)組網(wǎng)方案選擇 ....................................................................... 6 CAN 總線 ............................................................................................................ 7 CAN 的一些基本概念和特點(diǎn) ...................................................................... 8 四種數(shù)據(jù)幀及幀結(jié)構(gòu) ................................................................................. 9 信息傳遞機(jī)制 ................................................................................................... 12 雙 CAN 冗余熱備份技術(shù) ................................................................................... 12 本章小結(jié) .......................................................................................................... 13 第三章 監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的分析與實(shí)現(xiàn) ............................................................................... 14 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)要求 ..................................................................................... 14 主要功能技術(shù)指標(biāo) ................................................................................... 14 產(chǎn)品行業(yè)規(guī)范 要求 ................................................................................... 15 系統(tǒng)硬件架構(gòu) ................................................................................................... 15 系統(tǒng)軟件架構(gòu) ................................................................................................... 18 軟件需求 ................................................................................................. 19 軟件設(shè)計(jì)的規(guī)范及要求 ............................................................................ 19 軟件體系結(jié)構(gòu) .......................................................................................... 19 人機(jī)界面功能模塊具體劃分 ..........................................................