王宏智，高學東，賈小平，趙 揚

（1. 北京科技大學，北京 100083 ；2. 青島遠洋船員學院，青島 266071 ）

船舶機艙智能監(jiān)控系統(tǒng)的設計研究

王宏智1,2，高學東1，賈小平2，趙 揚1

（1. 北京科技大學，北京 100083 ；2. 青島遠洋船員學院，青島 266071 ）

0 引言

智能監(jiān)控系統(tǒng)通過實時監(jiān)控和錄象能及時、準確地反映和記錄被監(jiān)控現(xiàn)場的實時狀態(tài)，滿足了人們對安全性的要求，因此智能監(jiān)控系統(tǒng)得以廣泛的應用。隨著網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，通過網(wǎng)絡可對監(jiān)控現(xiàn)場實現(xiàn)遠程、集中監(jiān)控，從而進一步節(jié)省人力、物力，實現(xiàn)惡劣場所的無人值守。將先進的智能監(jiān)控技術應用到船舶機艙遠程監(jiān)控系統(tǒng)，借助于數(shù)據(jù)傳輸、電子郵件等各種通信手段，執(zhí)行船與岸，船與船之間對話，進行各種信息交流、咨詢、設備維護、故障診斷、資料查閱、備件查詢、船舶管理等業(yè)務活動，從而最大程度地提高船舶航行的安全性、可行性和經濟性。

1 船舶機艙智能監(jiān)控系統(tǒng)

船舶機艙智能監(jiān)控系統(tǒng)提供了一個綜合視頻、音頻、多種數(shù)據(jù)交互的多角度、多業(yè)務、多層面的多維船舶監(jiān)、控、管一體化平臺。它提供船舶內部視頻資源的采集、壓縮、存儲等功能。能將捕獲的視頻流經壓縮單元(H.264/MPEG4)處理后經船內常規(guī)網(wǎng)絡和衛(wèi)星無線網(wǎng)絡實時傳輸?shù)桨兜?，同時將采集的各種機艙狀態(tài)信號實時的傳輸?shù)礁鱾€船舶監(jiān)管人員房間的PC機，用以實時監(jiān)控顯示、數(shù)據(jù)分析等，監(jiān)控系統(tǒng)框架結構圖如圖1所示。

圖1 船舶智能監(jiān)控系統(tǒng)框架結構圖

網(wǎng)絡視頻技術的介入為船舶提供了一個更為多元化的工作環(huán)境，利用這樣的特點和優(yōu)勢，相關工作人員可以根據(jù)需要，在日常的工作中開展多種多樣的視訊應用，如開展船岸辦公會議、船岸遠程管理、船舶遠程故障診斷，觸發(fā)報警（利用移動偵測技術）等，提高船舶的安全性、協(xié)同性和運輸效率。

2 機艙實時數(shù)據(jù)分析

由圖1可知，智能監(jiān)控系統(tǒng)除了實時監(jiān)控之外，另一個主要功能就是它采集來的數(shù)據(jù)信息可以供機艙管理人員來進行分析和比較。圖2是軟件的組成結構圖，可以看出顯示軟件主要完成機艙內各種數(shù)據(jù)及警報的實時顯示和歷史數(shù)據(jù)的查詢功能。主要由三部分組成：主機及輔助系統(tǒng)顯示、電站及相關系統(tǒng)顯示、航海數(shù)據(jù)顯示。主機及輔助系統(tǒng)顯示又分為燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等。每個部分設計成友好的人機界面，方便機艙管理人員的操作，對于主機及輔助系統(tǒng)的重要參數(shù)設有實時圖形顯示系統(tǒng)方便機艙管理人員比較分析，同時對于這些重要的參數(shù)設有實時的曲線繪制，方便機艙管理人員對不同氣缸不同時間的參數(shù)值進行比較，給船舶機艙管理人員的工作帶來很多的便利，例如圖3所示為某時主機各參數(shù)的數(shù)字量顯示，我們可以清楚地看到個參數(shù)的值。

圖2 系統(tǒng)軟件結構圖

圖3 某時主機各參數(shù)的數(shù)字量顯示

服務器端軟件主要由數(shù)據(jù)備存，機艙巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)模塊組成。機艙巡檢系統(tǒng)模塊負責采集來自機艙巡檢系統(tǒng)的RS485總線MODBUS協(xié)議的數(shù)據(jù)，以組播的UDP方式送到各個Web頁面顯示。數(shù)據(jù)備存系統(tǒng)負責存儲采集到的數(shù)據(jù)到中央SQL－Server數(shù)據(jù)庫。熱備冗余切換模塊負責主備兩臺工控機的熱備切換，并且兩個計算機間的模塊也可以實現(xiàn)熱備切換。

3 系統(tǒng)開發(fā)過程中的技術難點

3.1 云臺控制

云臺及解碼器(解碼器是監(jiān)控系統(tǒng)中的前端控制設備，通過解碼器可實現(xiàn)對萬向云臺、變焦鏡頭、輔助開關等設備的控制)裝在攝像機端(即服務器端)，如果想在控件端(即網(wǎng)頁客戶端)控制云臺的動作，則必須通過網(wǎng)絡向服務器端發(fā)送動作控制命令，而且要在服務器端集成串口通信功能，根據(jù)解碼器設定的地址及協(xié)議向解碼器發(fā)出動作指令，然后由解碼器來驅動云臺完成要求的動作。

本系統(tǒng)采用的解碼器協(xié)議為PELCO-D，該協(xié)議的具體格式如表1和表2所示：

表1 PELCO-D協(xié)議格式

表2 命令字設置

例如，想讓云臺向左轉，則可通過串口向解碼器發(fā)送字串FF 00 00 04 01 00 05。

3.2 串口通信設計

為避免直接用Windows API函數(shù)來編寫串口通信程序的煩瑣。本文提出了另一種封裝性很好的使用VC++ 6.0自帶的"Microsoft Communications Control"控件的編程方法，通過對該控件的正確使用，我們可以比較輕松地編寫出所需的串行通信程序。

當我們在服務器端建立了串口通信模塊后，我們就可以在客戶端“設置及參數(shù)調節(jié)”對話框按鈕的響應函數(shù)中利用UDP協(xié)議向服務器端發(fā)送對應的字串命今來控制云臺的動作了。

按照上文的思路將我們需要的功能控件一一開發(fā)完畢，再將它們打包嵌入網(wǎng)頁中，然后我們就可以把嵌入控件的網(wǎng)頁掛在服務器上為我們的客戶端瀏覽器提供基于Web的相關服務了,其實時監(jiān)控效果如圖4所示。

圖4 實時監(jiān)控效果圖

4 結束語

船舶機艙智能監(jiān)控系統(tǒng)易于實現(xiàn)，成本低，擴展性好，每個單獨的功能模塊都可應用于各種類型的船舶上以及相關的岸地部門。該系統(tǒng)的應用不僅可以提高船舶機艙監(jiān)控的效率和精度，而且還能把船舶管理人員從繁重的值班巡檢勞作中解脫出來，進而提高了船舶生產營運過程中的安全性和船舶運輸生產效率。

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The design of marine engine room intelligent surveillance and controlling system

WANG Hong-zhi1,2, GAO Xue-dong1, JIA Xiao-ping2, ZHAO Yang1

本文旨在將先進的智能監(jiān)控技術應用到船舶機艙管理領域，設計了出機艙智能監(jiān)控系統(tǒng)。該監(jiān)控系統(tǒng)將采集到的實時視頻信號、各種機艙設備實時狀態(tài)信號集成到網(wǎng)頁中，使船舶機艙監(jiān)管人員一目了然。

船舶機艙；監(jiān)控；數(shù)據(jù)采集

王宏智（1978 -），男，河北承德人，博士研究生，主要從事數(shù)據(jù)挖掘與船舶管理信息系統(tǒng)領域的研究工作。

TP277

A

1009-0134(2011)4(上)-0019-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.4(上).06

2010-10-27