液貨船貨艙監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設計與實現(xiàn)

(武漢理工大學 能源與動力工程學院，武漢 430063)

液化石油氣是一種可燃性氣體，這一特點決定了液貨船的安全性至關重要。液貨船液貨監(jiān)控系統(tǒng)是保證船舶安全的重要手段，承擔著對液貨系統(tǒng)中液貨艙液化氣的主要參數(shù)進行監(jiān)測和越限報警的任務[1]。利用Visual C++6.0進行程序編寫，完成該系統(tǒng)的軟件設計與實現(xiàn)。

1 系統(tǒng)監(jiān)測參數(shù)

貨艙的液體溫度、氣體溫度、壓力和液位等參數(shù)對船舶安全航行至關重要，當某些參數(shù)越限以后要產(chǎn)生報警。

1) 液位。液位≥95%貨艙滿載液位時，高位報警；液位≥98%貨艙滿載液位時，高高位報警。

2) 液相溫度。液相溫度≥32℃時，高溫報警；液相溫度≥45℃時，高高溫報警。

3) 汽相溫度。汽相溫度≥32℃時，高溫報警；汽相溫度≥45℃時，高高溫報警。

4) 壓力。壓力≤0.05 MPa時，低壓報警；壓力≥1.45 MPa時，高壓報警。

2 軟件中物理參數(shù)值計算方法

利用接口函數(shù)從數(shù)據(jù)采集卡相應通道地址中獲取各通道模擬量實測電壓值，各通道數(shù)據(jù)1 s取8次計算平均值，通過算法規(guī)則將此數(shù)據(jù)轉換為界面中顯示的各實際值。當實測換算所得參數(shù)值大于設定報警值時，軟件即分別在屏幕顯示界面和監(jiān)控機箱面板發(fā)出報警信號。電壓值換算為物理參數(shù)實際值的計算模型及報警設定值舉例說明如下：

實時運行貨艙液位高度顯示值計算模型：

LHI=(VLHI2.00)×(H0I/VLHFI)

式中：H0I——實船不同貨艙的設計裝載滿量程液位高度;

LHI——各船不同貨艙的實時裝載顯示液位高度，由傳感器實時運行測量所得與程序運算結果顯示；

VLHI——各船不同貨艙的液位傳感器實時運行實測電壓值。

VLHFI=VLmax-VLmin

其中:VLmax，VLmin——實船各不同貨艙液位傳感器采集實測最大、最小電壓標示值。

由于任何傳感器的最小電壓測量值是2V，所以在此換算公式中VLHI要減去2.00V。液位報警值設定：高報警LHHI=95%貨艙滿載液位高度，高高報警LHHHI=98%貨艙滿載液位高度。

3 數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)存儲類型

下位機報警歷史數(shù)據(jù)存入到access數(shù)據(jù)庫dioaio.mdb的dioaio表中供用戶查詢[2]。數(shù)據(jù)庫中各子段名稱、數(shù)據(jù)類型及含義見表1。

上位機有兩個數(shù)據(jù)庫，報警歷史數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫。上位機報警歷史數(shù)據(jù)與下位機相同，上位機實時數(shù)據(jù)存儲在access數(shù)據(jù)moniter_system.mdb的cabin1表,cabin2表,cabin3表,cabin4表中， 4個表分別對應1到4艙的數(shù)據(jù)。表2給出cabin1表中的字段名稱，數(shù)據(jù)類型及含義，其他表類同。

表1 下位機數(shù)據(jù)庫

表2 上位機數(shù)據(jù)庫

4 程序功能框架

本監(jiān)控系統(tǒng)的應用程序包括下位機實時監(jiān)控軟件和上位機實時顯示軟件。上、下位機構成客戶機/服務器(C/S)工作模式。下位機為服務器，上位機為客戶機。上、下位機的程序功能見圖1。

圖1 上、下位機程序功能框圖

下位機通過所設計的模擬量數(shù)據(jù)采集卡采集到各個傳感器傳上來的電壓值，經(jīng)過算法處理以后得到各艙參數(shù)的物理值，并在主界面上顯示各個點的電壓值和物理實際值。通過按鍵來控制各種界面的顯示，當按下某一按鍵后，就顯示相對應的界面。并可以通過軟件控制DIO卡，對監(jiān)控機箱面板上的報警指示燈和報警聲音進行控制。當系統(tǒng)產(chǎn)生報警以后，報警的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，報警顯示界面從數(shù)據(jù)庫讀出報警值，并在界面上進行顯示，并可查詢歷史報警數(shù)據(jù)。通過TCP/IP協(xié)議通信模塊把各艙各參數(shù)的物理實際值傳送給上位機[3]。

同時通過所設計的DIO開關量卡不斷掃描監(jiān)控機箱上的按鍵板，以實現(xiàn)管理人員對上述屏幕界面的選擇顯示；而且軟件也不斷診測各艙貨泵故障、艙底水高位等節(jié)點的狀態(tài)信號，當發(fā)現(xiàn)有相關故障信息發(fā)生時，使控制機箱面板發(fā)出相應的報警聲光信號。

上位機程序通過TCP/IP協(xié)議通信模塊接收下位機傳送過來的各艙各參數(shù)的物理實際值后，在主界面上進行顯示，也可以通過主界面上的選擇按鈕，分別進入各艙液位顯示界面、各艙液相溫度顯示界面、各艙汽相溫度顯示界面和各艙壓力顯示界面。上位機創(chuàng)建了兩個數(shù)據(jù)庫，一個是存放的報警數(shù)據(jù)，報警顯示界面從數(shù)據(jù)庫讀出報警值，并在界面上進行顯示，并可查詢歷史報警數(shù)據(jù)。另一個是存放的實時數(shù)據(jù)，實時數(shù)據(jù)曲線界面可以實時的顯示當前物理參數(shù)值所生成的曲線，對當前狀態(tài)進行監(jiān)控。

用戶通過上位機主界面可以實時掌握液貨船各艙的液位、液相溫度、氣相溫度和壓力四種參數(shù)值。并且可以通過主界面上的按鈕進入各個子界面。

[1] 吳 敏,李 景,王永驟.液化氣運輸船液貨監(jiān)控系統(tǒng)的設計研究[J].艦船電子工程,2002(6)：26-30.

[2] 徐紅梅.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及其發(fā)展趨勢[J].微型機與應用,2006(10)：83-84.

[3] 朱寶亮,任長明.嵌入式系統(tǒng)與TCP/IP協(xié)議棧的開發(fā)[J].微處理機,2009(1)：155-160.