基于WSN的电力推进船舶电气设备过热监测系统研制

针对目前电力推进船舶普遍采用有线进行电气设备过热监测的局限性,结合无线传感器网络(WSN)技术,研制了一种基于WSN的电力推进船舶电气设备过热监测系统。设计并制作了中心节点和传感器节点的硬件,编写了过热监测的软件并创新性的采用软件动态休眠节能和发射功率控制的方案,有效的延长了系统的使用寿命。结果表明该系统实现了电气设备过热的精确测量,实验室数据测试证明其和有线测量可以达到同样的精度。     

基于无线网络的船舶电气设备过热监测系统

由于船舶机舱内变压器、变频器和配电器等关键电气设备的工作电流大,长时间运行或者设备局部出现故障时可能导致电气设备的异常温升,因此,对船舶电气设备的温度监测是一种非常有效的系统监测方法.本文结合红外测温传感器和热敏电阻传感器技术,利用Zigbee无线网络的数据传输特性,开发了一种船舶电气设备过热监测系统,分别对过热监测系...     

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。     

无线网络下船舶运行状态远程监控系统

为了提高船舶运行的稳定和安全性,需要对船舶的运行状态进行实时监测,设计无线网络下船舶运行状态远程监控系统,系统包括船舶运行状态特征采集模块、AD转换模块、总线传输模块、无线网络通信模块、集成控制模块和人机交互模块等,采用远程卫星通信和无线传感器网络组网技术进行船舶通信网络构建,基于H.323协议和IETF的SIP会话初始化协议进行船舶无线网络通信的信令设计。采用多点多线程控制方法进行船舶运行状态的监控指令的集中执行,在集成GCC编译环境中进行监控系统的应用程序开发和交叉编译,采用异构、层次化的中间件技术进行监控系统的软件平台设计,实现船舶监控系统的网络接入服务和状态实时监控服务。系统测试结果表明,设计的船舶运行状态远程监控系统能实时监测船舶的运行状态特征,系统自适应性和可靠性较好。     

基于ZigBee电力推进船舶电气设备温度监测系统

本文针对电力推进船舶电气设备温度监测存在的问题,设计了基于ZigBee技术的温度监测系统。该系统以CC2430为主控芯片,以DS18B20为测温传感器,采用ZigBee协议,实现温度无线采集和传输。本文主要介绍了系统的总体结构设计,各节点的硬件和软件设计,以及上位机监测软件的设计。该系统具有组网简单,价格低廉,易于扩展等优点。     

基于热红外图像的船舶电气设备状态异常检测研究

可靠掌握电气设备的运行状态,是保证船舶安全航行的基础。因此,提出基于热红外图像的船舶电气设备状态异常检测方法。该方法依据红外成像技术获取船舶电气设备成像,获取其热红外图像结果,并计算电气设备温度概率密度函数,以此描述电气设备的温度分布特征。将该概率密度函数计算结果输入具备增量学习的宽度学习算法中,完成船舶电气设备不同异常状态检测。测试结果显示,将温度概率密度作为电气设备状态异常检测依据,能够更好地区分电气设备的正常放热以及故障升温;AUC的测试结果均在0.94以上,可确定电气设备运行过程中的不同程度异常状态。     

多目标遗传算法在船舶网络资源调度中的应用

海上无线网络作为船舶导航、通信的媒介,其信道质量和信号传输效率有着重要意义,由于海上无线通信网络无法建立基站且船舶不断的移动位置,因此,提高船舶无线网络资源的利用率,合理的调配无线网络资源是一项热点研究。本文介绍一种基于多目标遗传算法的船舶网络资源调配方法,分别从算法原理、资源调度流程以及仿真测试等方面进行介绍。     

基于人工智能技术的船舶电气设备自动控制系统

为确保船舶电气设备稳定运行,设计基于人工智能技术的船舶电气设备自动控制系统,提升自动控制效果。利用模拟量输入模块采集船舶电气设备信息,经由模拟扩展子模块处理后传输至处理器模块内;通过数字量输入模块采集船舶电力设备开关状态的数字信号,经由开关信号检测电路处理后,传输至处理器模块内;处理器模块采用中央处理器预处理采集的设备信息与开关状态数字信号;PID径向基函数神经网络控制器,依据预处理后的设备信息与开关状态数字信号,输出船舶电气设备自动控制量;数字量输出模块依据设备控制量,经由驱动电路与开关阀驱动电路,自动控制船舶电气设备及其开关状态;利用触摸显示模块呈现船舶电气设备自动控制结果。实验证明,该系统可有效采集船舶电气设备信息,自动控制效果较优且无超调情况,具备较好的人机交互功能。     

船舶辅机电气设备红外故障自动检测系统设计

由于船舶辅机电气设备在故障检测时需要靠人工手段进行干预,存在检测精度的问题,为此提出并设计红外故障自动检测系统。采用FPGA芯片作为硬件系统的核心控制芯片,对电气故障图像进行匹配;利用故障检测算法,对电气设备内的故障进行自动识别与计算,实现红外故障自动检测。仿真实验结果表明,红外故障自动检测系统比传统故障检测系统的故障检测精度高24%,具备极高的有效性。     

多径干扰下船舶无线通信传输功率控制研究

受到多经干扰源信号的影响,船舶无线通信传输网络的传输效果并不理想。通过分析发现,信号稳定与否在于多径干扰下网络自身传输功率控制的稳定性,因此提出多径干扰下船舶无线通信传输功率控制方法。对船舶无线网络的多径干扰源下的网络链路进行干扰模型建立,获得网络干扰下的功率数据;引入传输功率节点选取算法,对干扰下的网络节点进行最优选取;将获取控制量写入控制策略,完成对多径干扰下船舶无线通信传输功率的精准控制研究。通过对比实验对提出设计进行稳定性的数据验证,证明在多径干扰下船舶无线通信传输功率的控制满足设计要求。     

基于视觉传达的船舶自动导航系统

为了提升自动导航效果,设计基于视觉传达的船舶自动导航系统。利用视觉传达技术采集船舶图像,通过回溯处理模块获取高精度图像信息;利用系统软件线程实现模块间通信,依据图像信息制定航行计划,依据高精度图像信息实现航线设置、航线偏移报警与保存航迹功能;采用船舶目标跟踪方法得到船舶的位置和航向角信息,利用人机交互模块完成海图漫游、查询与航线管理等操作。实验证明,该系统可合理设计船舶航线,航行轨迹跟踪精度高。     

基于双目视觉的船用爬壁监测机器人

针对船舶因受海水腐蚀而导致船舶使用寿命短、航行性能下降等问题,研发了一种基于双目视觉的船用爬壁监测机器人。首先设计了机器人爬行机构、电控模块、视觉模块、图像处理和传输模块等硬件部分,视觉模块根据不同视角间的物体图像像素匹配关系,运用三角测量原理计算出像素之间的偏移,以此来获取物体三维信息;再对机器人双目视觉系统进行测试和标定,并得到了实物测量物体的坐标值。实验结果证明,船用爬壁机器人能够有效地解决对船体的损伤监测问题,提高了船舶的寿命和安全性,降低了监测成本和时间。     

机器视觉视角下船舶无线通信系统定位技术

针对传统基于视觉显著性和卷积神经网络定位技术、基于深度学习的输送带标记定位技术受到噪声信号影响,而导致定位精准度低的问题,提出机器视觉视角下船舶无线通信系统定位技术。根据机器视觉视角定位原理,计算实际延时,获取总节点数量。分析在真实环境下存在的干扰情况,构建信号损耗模型,计算从节点处接收端采集信号强度。分析图像噪声特性,处理带标记输送带图像,使用卡尔曼滤波去噪方式剔除噪声数据,完成无线通信系统定位。由实验结果可知,该系统定位精准度最高为98%,能够对船舶无线通信系统精准定位。     

基于3G-Internet的内河船舶远程监测系统的设计

为了方便、有效地实施船舶的监测、诊断、操作和综合管理,设计了基于3G的分布式内河船舶远程监测系统。系统利用船载GPS定位模块和船舶运行状态参数采集模块,通过3G通讯模块和Internet网,将船舶的实时位置信息以及运行状态参数及时传输到船舶远程诊断与管理中心,再进行数据库管理,综合诊断和决策,设计交互式Web应用程序,并通过Web服务器发布Internet网,授权用户可以登陆诊断中心网站,依据自己的权限进行船舶的综合管理。     

利用视觉图像的吃水线检测报警系统研究

传统船舶吃水线检测报警系统多采用液体感应检测方式,来实现船舶吃水线位置的实时检测报警。但此种方法受到天气环境与水文状态因素的影响较大,经常出现船舶吃水线检测报警位置与实际吃水线位置误差较大的问题。因此,本文提出利用视觉图像的吃水线检测报警系统的研究。通过创建基于视觉检测技术的检测硬件平台,实现对船舶吃水线视觉图像检测数据的采集;同时引入多维度水线特征识别算法,对采集的水线位置图像数据进行多维度特征分析计算,得到准确的船舶吃水线位置图像,解决报警准确度低的问题。最后利用仿真实验方式,对比证明设计系统的可行性与有效性。     

图像处理技术在船舶航行障碍物识别中的应用

为了提高船舶航行避障能力,提出基于图像分块特征匹配和视觉跟踪识别的船舶航行障碍物识别技术。采用点跟踪匹配和动态帧点检测的方法进行船舶航行障碍物识别的红外图像信息采集,对采集的船舶航行障碍物红外视觉图像进行区域组合检测和融合处理,提取图像的差异性和突变性特征点,根据特征点的分布情况采用视觉跟踪识别方法实现对船舶航行障碍物识别。测试表明,该方法对船舶航行障碍物识别的动态跟踪能力较好,识别可靠性和精度较高。     

无线网络船用电气设备带电检测研究

船舶装备了大量的电气设备,这些电气设备在提升船舶自动化、智能化的同时,也带来了一定的运行安全风险,电气设备的短路、漏电等故障会导致设备起火等事故。针对这一问题,本文开发一种基于无线网络的船用电气设备带电检测系统,分别从带电检测技术的原理、无线网络节点设计和带电检测系统开发等方面进行详细研究,为改善船用电气设备的可靠性提供参考。     

基于虚拟现实的船舶三维图像重建方法

通过对船舶三维图像重建处理,提高船舶动态检测识别能力,提出基于虚拟现实的船舶三维图像重建方法。根据船舶图像的空间位置概率分布,构建船舶三维图像的分类子网特征图模型,采用虚拟现实的三维重组技术实现对船舶三维图像重建过程中的纹理渲染和实体建模。在船舶三维图模型的Face Tools中选择虚拟现实重构的面类型,通过颜色、透明度和光照效果的动态渲染实现对船舶三维图像重建。实验表明该方法对船舶三维图像重建的视觉表达能力较好,重建的精密度水平较高。     

船舶智能供配电系统研究

基于智能量测技术、DSP技术、嵌入式技术开发电机管控、电量检测、绝缘监测及故障定位等多类型智能控制器。以单个控制器作为基础管控节点实现了设备级数据采集、状态感知、精准控制及设备互联,实现了船舶电气设备自主控制,状态监测。通过物联技术构建船舶设备综合管控网络平台,利用数据解耦、重构实现了船舶供配电系统的互联互通,对全船供配电系统进行综合检测与控制,实现"源-网-荷"的统一调度、控制监测及更高层级的智能化管理。     

基于Z-Stack协议栈的船舶机舱环境监测系统设计

为提高船舶机舱的安全性,针对传统有线监测方式存在布线困难、成本高和扩展性差的缺点,设计了一套基于Z-Stack协议栈的监测系统.该系统综合了Zigbee无线网络自行愈合、组网灵活和超低功耗的优点,以CC2530射频模块为基础组成网络节点,由传感器节点把测得的温湿度值、CO2浓度和空气流速等参数经路由器或直接传递到协调器,最终传至上位机监控界面来实时显示、记录数值.试验结果表明,该系统具有功耗低、稳定性高、可开发性强等特点,满足机舱里监测实时性和数据精度的要求,同时对提高船舶自动化水平具有一定的参考和借鉴意义.