海上補給試驗測試研究范文

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《機電設備》2014年第二期

1海上補給試驗數據采集系統設計

海上補給試驗數據采集系統完成補給系統運行狀態監測，監測數據分析功能，監測裝置運行狀態是否達到設計要求。動態數據采集系統為分析系統提供可靠實驗分析數據。傳感器內部的敏感元件在實現把補給試驗非電量信號轉換為微小的電量信號的功能，傳感器內部的放大器把這個微小的電量信號線性放大到4mA～20mA的電流信號。由于傳感器安裝的位置遠離控制室，如果把這個4mA～20mA的模擬量電流信號直接傳送到控制室，較長的傳輸線就類似于天線，產生感應出較大幅值的干擾信號，測量信號精度無法保證。所以這個4mA～20mA的模擬量電流信號可就近傳送到模擬量數據采集器。模擬量數據采集器先通過內部的模擬/數字量轉換器，把4mA～20mA的模擬量電流信號轉換成數字量信號。轉換成數字量信號后不論長距離傳輸還是多次復制都不會使信號失真了。然后模擬量數據采集器再把數字量信號上傳到CAN總線。以上工作原理如圖2所示。海上補給試驗數據系統的數據傳輸采用CAN總線傳輸的方式，CAN總線傳輸的物理載體是一根屏蔽雙絞線，但CAN總線的傳輸協議可使多路信號分時復用此根雙絞線。CAN總線信號通過總線數據采集器轉換為以太網TCP/IP協議，經由網絡交換機上傳到監控主機(圖3)。海上補給試驗數據采集系統的設計的技術要求和參數如下：1)測試系統設計模擬量測量通道63個，頻率測量通道14個。2)數據采集系統中數據采集模塊通道測量電壓、電流精度要求：±0.04%滿量程。3)模塊工作溫度：-40℃~+85℃。4)位移傳感器測量精度：±0.05%滿量程。5)拉力傳感器測量精度：±0.5%滿量程。6)旋轉編碼器測量精度：±0.36°。7)壓力傳感器測量精度：±1%滿量程。8)數據采集模塊每通道采樣率達到1000赫茲。9)數據采集模塊通道測量范圍：電壓：±60V，電流：±100mA。10)流量傳感器測量精度：±1%滿量程。11)采用分布式數據采集模塊。12)測量數據同步。

2海上補給試驗監控系統設計

視頻監控系統的網絡攝像頭安裝在現場，用于監視各絞車、液壓機組、高架索和貨物傳輸過程的狀態，視頻信號經過網絡攝像頭轉換為工業級以太網TCP/IP協議數據，安裝在測試控制臺的視頻管理服務器、硬盤錄像機、網絡視頻解碼器從以太網獲取數據。網絡視頻解碼器從網絡上獲取壓縮視頻數據流，將數字信號轉換還原為模擬信號，輸出到高清液晶屏。監視設備實現整個實驗場地的視頻信息監視、記錄、回放顯示等功能；網絡攝像頭實現現場視頻信號的數字量轉換并上傳到網絡；網絡視頻路由器實現視頻網絡信息交換和控制；視頻管理服務器負責中心配置視頻信息訪問管理權限；硬盤錄像機負責錄像數據存儲；顯示屏顯示圖像信息，如圖4所示。海上補給試驗視頻監控系統的設計的技術要求和參數如下：1)視頻監控系統16個攝像頭。2)攝像頭每秒采集圖像24幀。3)所有視頻存儲容量60d。4)圖像解析度：600TVL。5)攝像頭網絡協議：TCP/IP，HTTP，SNMP，UDP，NTP。6)攝像頭網絡接口：RJ-45，10M/100MBase-T自適應。

3海上補給試驗系統軟件功能

海上補給試驗系統的數據采集系統軟件功能，操控軟件穩定可靠、淺顯易懂。傳感器信號即插即量，無需編程。中文人機界面友好，使用簡便、可靠性高，允許用戶手動設定和保存全部測量參數。同時可以進行自動實時分析和反饋，進行資料顯示、完成報告和數據存儲等。系統可設置和測試數據可同時保存在計算機內或者設備的存儲卡里面。數據采集系統無需計算機也可以自行上電開機運行。軟件可顯示多種數據曲線，顯示模式為：時間曲線、柱型顯示、數據顯示、三維顯示。對應于復雜的通道功能設定，可實現不同通道的相同設置一次設定。對于不經常使用的通道設定功能可以設置為隱藏，使設定界面更簡潔。數據采集系統可同時存儲512路模擬量信號和數字量信號，信號(通道)采樣率：1kHz，軟件啟動時間2s；同時可顯示所有數據曲線，同時存儲采集數據。

可執行程序不需要編譯環境，分為測量功能設定模塊、運行控制模塊、數據顯示模塊、數據存儲模塊。功能設定模塊主要完成測量通道測量范圍設定、測量通道采樣率設定、定義通道名稱、線性轉換斜率設定、定義測量物理量單位等功能。運行控制模塊實現采集過程開始、停止功能，同時具有試驗配置信息管理功能。數據顯示模塊主要功能顯示采集數據。包括設定顯示模式、設定顯示窗體數、數據特征獲取功能。顯示模式包括時間曲線、數字顯示、三維顯示和柱狀圖顯示等。數據特征獲取功能包括數據間隔時間、斜率和幅值等。數據存儲模塊功能包括：設定數據傳輸緩沖區大小、數據存儲物理位置、數據存儲格式和數據存儲目錄位置等，如圖5所示。

4結論

在海上補給試驗測試與監控系統的設計與實現中，設計與研制了補給設備的測試系統、監控系統。這有助于設計人員對于新型設備的性能參數，補給系統運行特性的深入分析和總結，對我國海上船舶航行中的橫向干貨和液貨補給系統的發展具有重要戰略意義。

作者：韓旗單位：海軍駐704所軍代表室