海上补给试验测试研究范文

《机电设备》2014年第二期

1海上补给试验数据采集系统设计

海上补给试验数据采集系统完成补给系统运行状态监测，监测数据分析功能，监测装置运行状态是否达到设计要求。动态数据采集系统为分析系统提供可靠实验分析数据。传感器内部的敏感元件在实现把补给试验非电量信号转换为微小的电量信号的功能，传感器内部的放大器把这个微小的电量信号线性放大到4mA～20mA的电流信号。由于传感器安装的位置远离控制室，如果把这个4mA～20mA的模拟量电流信号直接传送到控制室，较长的传输线就类似于天线，产生感应出较大幅值的干扰信号，测量信号精度无法保证。所以这个4mA～20mA的模拟量电流信号可就近传送到模拟量数据采集器。模拟量数据采集器先通过内部的模拟/数字量转换器，把4mA～20mA的模拟量电流信号转换成数字量信号。转换成数字量信号后不论长距离传输还是多次复制都不会使信号失真了。然后模拟量数据采集器再把数字量信号上传到CAN总线。以上工作原理如图2所示。海上补给试验数据系统的数据传输采用CAN总线传输的方式，CAN总线传输的物理载体是一根屏蔽双绞线，但CAN总线的传输协议可使多路信号分时复用此根双绞线。CAN总线信号通过总线数据采集器转换为以太网TCP/IP协议，经由网络交换机上传到监控主机(图3)。海上补给试验数据采集系统的设计的技术要求和参数如下：1)测试系统设计模拟量测量通道63个，频率测量通道14个。2)数据采集系统中数据采集模块通道测量电压、电流精度要求：±0.04%满量程。3)模块工作温度：-40℃~+85℃。4)位移传感器测量精度：±0.05%满量程。5)拉力传感器测量精度：±0.5%满量程。6)旋转编码器测量精度：±0.36°。7)压力传感器测量精度：±1%满量程。8)数据采集模块每通道采样率达到1000赫兹。9)数据采集模块通道测量范围：电压：±60V，电流：±100mA。10)流量传感器测量精度：±1%满量程。11)采用分布式数据采集模块。12)测量数据同步。

2海上补给试验监控系统设计

视频监控系统的网络摄像头安装在现场，用于监视各绞车、液压机组、高架索和货物传输过程的状态，视频信号经过网络摄像头转换为工业级以太网TCP/IP协议数据，安装在测试控制台的视频管理服务器、硬盘录像机、网络视频解码器从以太网获取数据。网络视频解码器从网络上获取压缩视频数据流，将数字信号转换还原为模拟信号，输出到高清液晶屏。监视设备实现整个实验场地的视频信息监视、记录、回放显示等功能；网络摄像头实现现场视频信号的数字量转换并上传到网络；网络视频路由器实现视频网络信息交换和控制；视频管理服务器负责中心配置视频信息访问管理权限；硬盘录像机负责录像数据存储；显示屏显示图像信息，如图4所示。海上补给试验视频监控系统的设计的技术要求和参数如下：1)视频监控系统16个摄像头。2)摄像头每秒采集图像24帧。3)所有视频存储容量60d。4)图像解析度：600TVL。5)摄像头网络协议：TCP/IP，HTTP，SNMP，UDP，NTP。6)摄像头网络接口：RJ-45，10M/100MBase-T自适应。

3海上补给试验系统软件功能

海上补给试验系统的数据采集系统软件功能，操控软件稳定可靠、浅显易懂。传感器信号即插即量，无需编程。中文人机界面友好，使用简便、可靠性高，允许用户手动设定和保存全部测量参数。同时可以进行自动实时分析和反馈，进行资料显示、完成报告和数据存储等。系统可设置和测试数据可同时保存在计算机内或者设备的存储卡里面。数据采集系统无需计算机也可以自行上电开机运行。软件可显示多种数据曲线，显示模式为：时间曲线、柱型显示、数据显示、三维显示。对应于复杂的通道功能设定，可实现不同通道的相同设置一次设定。对于不经常使用的通道设定功能可以设置为隐藏，使设定界面更简洁。数据采集系统可同时存储512路模拟量信号和数字量信号，信号(通道)采样率：1kHz，软件启动时间2s；同时可显示所有数据曲线，同时存储采集数据。

可执行程序不需要编译环境，分为测量功能设定模块、运行控制模块、数据显示模块、数据存储模块。功能设定模块主要完成测量通道测量范围设定、测量通道采样率设定、定义通道名称、线性转换斜率设定、定义测量物理量单位等功能。运行控制模块实现采集过程开始、停止功能，同时具有试验配置信息管理功能。数据显示模块主要功能显示采集数据。包括设定显示模式、设定显示窗体数、数据特征获取功能。显示模式包括时间曲线、数字显示、三维显示和柱状图显示等。数据特征获取功能包括数据间隔时间、斜率和幅值等。数据存储模块功能包括：设定数据传输缓冲区大小、数据存储物理位置、数据存储格式和数据存储目录位置等，如图5所示。

4结论

在海上补给试验测试与监控系统的设计与实现中，设计与研制了补给设备的测试系统、监控系统。这有助于设计人员对于新型设备的性能参数，补给系统运行特性的深入分析和总结，对我国海上船舶航行中的横向干货和液货补给系统的发展具有重要战略意义。

作者：韩旗单位：海军驻704所军代表室