基于大数据的舰船远程实时监控系统

由于在利用原有系统进行舰船远程实时监控时,在数据变化周期为0.5～2.4 s的范围内,存在图像传输速率较低的问题,因此提出一种基于大数据的舰船远程实时监控系统。系统的硬件构成为冗余模块、控制模块、自适应网卡模块。其中冗余模块由冗余电源、冗余机架、主机架、CNBR总线构成,控制模块选用的微控制芯片型号为STM23F704ZGT5,自适应网卡模块由网络变压器的JR54头与PHY芯片构成。系统的软件构成为监控模块、数据库模块。监控模块由数据打印和管理单元、报警显示单元、数据多形态显示单元等单元构成,数据库模块的开发语言为VC++,其操作与访问技术为ADO技术。通过硬件与软件相结合实现舰船的远程实时监控。为证明该系统的图像传输速率性能,将其与原有系统进行对比实验。实验结果证明该系统的图像传输速率最高,实现了数据传输性能的提升。     

考虑功能需求的船舶导航显控台交互系统设计

国内船舶导航显控台功能虽然已经到达了较高的水平,但交互功能方面无法满足目前船舶导航需求,故提出考虑功能需求的船舶导航显控台交互系统设计研究。将功能需求考虑在船舶导航显控台交互系统设计中,硬件单元包含主板单元与显示屏单元,软件模块包含交互功能需求分析模块、交互平台设计原则模块与人机交互界面设计模块。通过上述硬件单元与软件模块的设计,实现了船舶导航显控台交互系统的运行。实验数据表明:该系统交互指令响应时间较短,交互功能更强。     

基于虚拟现实的舰船工作状态智能监测系统

舰船工作状态监测是提升海上战力的关键,但是舰船设备种类、结构的复杂化,导致工作状态监测通信时间延迟较长,无法满足现今舰船稳定航行的需求,应用虚拟现实技术设计新的舰船工作状态智能监测系统。设计系统硬件包括数据处理板单元、管理板单元与通信链路单元,软件包括虚拟现实场景搭建模块、交互界面模块及其状态监测与报警模块。通过上述硬件单元与软件模块的设计,实现了舰船工作状态智能监测系统的运行。实验数据显示:应用虚拟现实技术后,用户能够实时与平台进行交互,缩短了通信时间延迟,充分表明了设计系统具有更好的应用性能。     

基于RFID技术的船舶分布式实时通信系统设计

传统船舶通信系统通信速率较差,难以精准进行数据处理和传输,使得船舶无线通信系统的实时性变差,覆盖的范围缩小。为了解决这些问题,提出了基于RFID技术的船舶分布式实时通信系统的设计方案。对船舶通信系统中央控制模块、定位信息的采集模块以及通信单元等模块进行优化处理,以便进行精准的数据采集和处理,简化系统操作流程,实现扩大该通信系统的覆盖范围,提高系统的收敛性能。经实验的结果表明,利用该方案能够有效地提高船舶分布式通信系统的速率和精度,提高系统运行的实时性。     

计算机视觉技术下舰船生活舱空间导识系统设计

由于应用技术的制约,传统的舰船生活舱空间导识系统的应用效果较差,难以满足现今舰船的作业需求,故在计算机视觉技术的支持下,设计新的舰船生活舱空间导识系统。该系统中,硬件单元包含生活舱空间导识系统框架搭建单元、空间信息获取硬件选取单元及其计算机视觉技术硬件选取单元,软件模块包含计算机视觉模型构建模块、空间视觉环境划分模块及其生活舱空间导识模块。通过硬件单元与软件模块设计,实现了舰船生活舱空间导识系统的运行。实验结果表明,与传统系统相比,本文系统的最大舰船生活舱空间寻路效率更高,证明其应用性能更佳。     

分布式船舶通信信号系统的优化设计

传统船舶通信信号系统不仅复杂性高,而且性能差。为此优化设计了一种分布式船舶通信信号系统。分析了当前常见船舶通信信号系统的弊端,给出分布式船舶通信信号系统中地面系统和船载系统的实施方案,依据差异原则设计系统结构。介绍了系统通信控制服务器设计过程,硬件安装选用简单易实现的CBCI插卡方式。分析了容错与安全管理单元设计过程,给出FPGA内部结构和通信模块设计过程,通过通信信号供电单元为系统供电。软件设计主要包括通信接口软件与信号控制算法设计。实验结果表明,所设计系统性能优。     

基于视觉传达的船舶航行图像实时传输系统

为实现船舶航行图像的高效处理与传输,应用视觉传达思想设计一种船舶航行图像实时传输系统。系统由多个模块构成,其中通信模块采用LRIT系统进行通信。前端图像采集模块负责进行图像采集,通过IIC总线对图像解码芯片实施视觉传达配置,采用数字多媒体软件进行采集图像的视觉传达。指令和图像处理模块由通信协议处理单元、指令信息处理单元等构成。图像滤波模块使用的图像滤波处理算法为中值滤波算法,能够实现噪声的降低与图像质量的提升。对系统进行测试与分析,测试结果表明系统平均仅需2.375 s即可实现船舶航行图像的压缩,传输速度在70～85 MB/s之间,并且系统具备良好的滤波性能,可以满足实际船舶航行图像实时传输需求。     

基于DSP技术的船舶仪表系统

传统的船舶仪表系统存在着工作效率低、控制精度差的缺陷。为了解决上述问题,引入DSP技术对船舶仪表系统进行研究。依据船舶仪表面板设计船舶仪表系统框架,以此为基础,对系统硬件与软件进行具体设计。系统硬件为仪表组件模块、电路模块与控制模块;系统软件为信号采集与处理单元、操纵信号分析单元与报警单元。通过系统硬件与软件的设计实现了船舶仪表系统的运行。通过测试得到,与传统的船舶仪表系统相比较,设计的船舶仪表系统极大的提升了工作效率与控制精度,充分说明设计的船舶仪表系统具备更好的性能。     

有限传输路长的船舶匿名通信系统设计

船舶匿名通信系统信息传输延时长一直是传统船舶通信系统的主要弊端。对此设计有限传输路长船舶匿名通信系统。通信系统的硬件部分设计了内部芯片组和外部数字方位仪子模块、数字磁罗经子模块以及GPS通信信号接收机子模块;软件部分设计了1套高精度信号提取算法,可以将硬件部分传输的通讯信号进行算法加精,提取传输信息,实现高速率船舶匿名通信。实验证明,设计的船舶匿名通讯系统比传统通讯系统单位时间内信号传输率高20 G,固定通讯信息量传输时间减少2.2 s,可以有效减少船舶通讯延时。     

基于Zigbee网络的船舶机舱监控系统

现有船舶机舱监控系统由于网络通信质量差,导致其存在着通信距离短、系统功耗大的缺陷,因此提出基于Zigbee网络的船舶机舱监控系统研究。应用Zigbee网络技术设计船舶机舱监控系统,其硬件单元为数据采集单元、处理器选取单元与无线通信单元;软件模块为数据采集控制模块、报警输出模块与Zigbee网络节点程序模块。通过上述硬件单元与软件模块的设计,实现了船舶机舱监控系统的运行。设置Zigbee网络拓扑结构,制定系统报警规则,进行船舶机舱监控实验。实验结果显示,相较于现有系统,设计系统通信距离更远,系统功耗更低,充分证实了设计系统监控效果更好。     

船舶配电监测系统设计研究

针对船舶配电网络运行的监测手段和管理水平相对落后的问题,构建了船舶配电监测系统的结构形式,提出了配电监测系统设计方案,并对系统的组成和功能进行了说明。该系统采用集中数据管理,分层、分布式监测控制,采集全船配电网络的电量参数数据,通过CAN总线向系统终端传输,从而实现对全船配电网络实时集中监测和故障定位。     

基于CAN总线的船舶柴油机状态监测系统

针对传统船舶柴油机状态监测系统数据采集时间较长的问题,提出一种基于CAN总线的船舶柴油机状态监测系统,系统硬件包括测控节点模块、收发器模块;系统软件配置为柴油机状态监测软件,通过硬件与软件相结合实现了船舶柴油机的监测系统,为了证明该船舶柴油机状态监测系统的数据采集时间较短,将该系统与基于LonWorks总线的船舶柴油机状态监测系统、基于基金会现场总线的船舶柴油机状态监测系统、基于PROFIBUS总线的船舶柴油机状态监测系统进行对比实验,实验证明该系统的数据采集时间最短,说明该系统更适用于船舶柴油机的状态监测。     

基于C/S架构的离岸船舶信息管理模型

为了提高离岸船舶的实时管理和信息监控能力,提出基于云计算信息融合调度的离岸船舶信息管理模型,在嵌入式的Linux内核环境下进行的离岸船舶信息管理系统的软件设计。离岸船舶信息管理系统的开发包括信息调度算法设计、软件开发、通信网络模块开发3个部分,系统的功能模块主要包括了船舶数据库模块、程序加载模块、信息调度处理模块、通信模块和客户端与服务端模块等。在云计算环境下实现离岸船舶信息的交叉编译和多模控制,系统网络结构设计为C/S架构,实现船舶离岸信息管理和安全控制,在APP中对信息管理系统的业务逻辑进行封装,实现软件集成开发和通信测试。仿真结果表明,该系统能实现离岸船舶信息的有效管理,信息调度过程中的查全性和召回性能较好。     

船舶用太阳能光伏板的光电转换效率优化系统设计

针对传统系统存在转换效率低的问题,提出了船舶用太阳能光伏板的光电转换效率优化系统设计。根据系统硬件结构框图,设计了以光生伏特效应原理制成的光伏板。利用电子互感器主绕组产生的较大负荷转换为较小负荷,以该负荷为基础,实时反映电器设备运行参数。接入光纤专线,设计全双工流控制和半双工被压控制的转换器;依据软件设计流程,获取太阳辐射影响系数,以该系数统计光伏板的不平衡量,获取太阳能光伏板反射后的电能,由此实现光电转换效率优化系统的设计。通过实验结果可知,该系统最高转换效率可达到86%,对船舶电力系统优化提供有效帮助。     

大型船舶分布式低压配电系统设计

为了提高大型船舶分布式低压配电的输出功率和配电效率,提出一种基于分散DSP控制的大型船舶分布式低压配电系统设计方法,采用T型等效电路模型进行低压配电系统的电路拓扑结构分析,计算配电系统的输出功率、传输效率与线圈阻抗和负载之间的关系,进行配电系统约束参量的优化解算。根据配电系统控制约束参量解算结果,采用DSP作为处理器核心单元进行系统的硬件设计,采用分散节能控制方法进行配电系统的传输功率增益控制,实现对系统的功率放大模块、控制模块以及阻抗匹配模块等功能模块的优化设计。系统测试结果表明,设计的大型船舶分布式低压配电系统具有很好的低压配电控制性能,输出的功率增益和传输效率较高。     

物联网环境下船舶无线实时通信系统设计

普通船舶无线实时通信系统,存在通信数据传输效率低下、系统稳定性不高等弊端。为有效解决此问题,设计物联网环境下新型船舶无线实时通信系统。通过系统框架设计、电路布线设计,完成新型无线实时通信系统硬件设计。通过软件框架结构设计、调制解调单元设计、基带处理和接口单元设计,完成新型无线实时通信系统软件设计。模拟系统运行环境设计对比实验结果表明,新型系统与普通系统相比,大幅提升通信数据传播效率,解决系统稳定性低下问题。     

船舶实时远程故障数据传输系统及其仿真

常规船舶故障数据传输系统,应用于船舶实时故障数据远程传输时,存在传输失真率较高的不足,为此提出船舶实时远程故障数据传输系统及其仿真。基于传输系统基础框架的搭建,构建故障数据传输平台,实现船舶实时远程故障数据传输系统的硬件设计;依托传输系统的通信设计与运行程序设计,完成软件设计,实现船舶实时远程故障数据传输系统设计。仿真实验数据表明,提出的故障数据传输系统较常规故障数据传输系统,传输失真率降低31.24%,适用于船舶实时远程故障数据传输系统及其仿真。     

数字化船舶通信网络监测信息安全存储系统设计

传统的存储系统在存储数字化船舶通信网络监测信息时,安全性很差。针对这一问题,设计了一种新的存储系统,重点加强了系统的安全性。存储系统设计从硬件和软件两部分展开,硬件部分设计了系统的主控模块、接口模块、通信模块和存储模块;软件分为主控层、算法层和接口层3个层次,对每个层次负责的具体工作进行了介绍。与传统存储系统进行对比实验,结果表明,设计的存储系统安全性能好,能够在船舶工作中发挥重要作用。     

基于射频识别技术的舰船分布式实时通信系统设计

针对传统通信系统在通信数据量较大时误码率过高的问题,设计射频识别技术的舰船分布式实时通信系统。以射频发射器芯片和PFGA芯片为核心,设计通信系统硬件部分的通信信号收发模块和控制模块。在设计的硬件部分基础上,设计通信系统的软件部分。在分布式结构的基础上,设计通信系统的分布式架构。使用升余弦滤波器对通信信号滤波处理,按照通信协议,实现实时通信,完成对射频识别技术的舰船分布式实时通信系统的设计。通过与基于GSM的无线通信系统和基于TS-LTE技术的无线通信系统的对比实验,证明了射频技术的通信系统误码率更低,性能更优。     

船舶轮机设备故障排除系统优化设计

传统的故障诊断系统是以主机为节点,无法精准的分析船舶各个设备的参数,为此提出船舶轮机设备故障排除系统优化设计。硬件部分主要优化设计了数据采集器、数据处理器和数据分析器,软件部分采用模糊查询的方式,将界面显示的故障原因输入到文本框中,并根据船舶轮机设备故障排除流程,对不同变化函数进行排除处理,由此,实现船舶轮机设备故障排除系统软件的优化。软、硬件结合完成船舶轮机设备故障排除系统的优化设计。在海上船舶轮机模拟实验台对所提的系统和传统的诊断系统进行对比实验,实验结果表明,该系统可以精准的分析船舶各个设备的参数。