1. 研究目的与意义（文献综述）

1．目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1研究目的

为了弥补和完善新一代碟式分离机在实验过程中的数据记录、监测和分析，建立一套国产的可扩展的碟式分离实验监测报警软件，针对国产碟式分离机可靠性问题，选用了电主轴代替皮带传动驱动分油机工作，为了提升新一代碟式分离机的品牌质量和实船应用推广，通过对碟式分离机建模与仿真，进一步分析分油机的性能，从而对碟式分离机的设备选型、系统设计和性能等提出优化建议。为此，本课题以工业和信息化部高技术船舶科研项目《新一代碟式分离机质量品牌提升》为依托，开展碟式分离机实验过程中的监测报警软件设计。

1.2研究意义

分油机是船舶柴油机的燃油系统和滑油系统中必备的辅机设备。大型海船的柴油机普遍采用低质燃油，以降低燃油成本。低质燃油必须使用分油机净化，以快速除去其中的水分和杂质，此外柴油机的曲轴箱滑油也需要定期使用分油机净化。处于故障状态的分油机必然会使油净化的品质变差，燃油与滑油的净化质量将直接影响柴油机的可靠运行和使用寿命，所以确保分油机的正常。运行成为船舶柴油机安全运行的必要条件之一。

因分油机使用时起停频繁、结构复杂，故障因素繁多且相互交错。当故障出现时，普遍采用人工诊断和凭经验拆检分油机的方式来查找故障。这样不但效率低下，还会因人为失误而不能够准确判断故障原因，或装复不符合要求而引发新故障。为了保证分油机的正常运行，准确快速判断故障原因，需要开展分油机故障诊断技术的研究，特别是船舶分油机智能故障诊断系统的研究，从状态参数实时监控的角度提高其运行可靠性。

船舶工业及其自动化是船舶科学技术的重要组成部分，该技术在船舶上的日益发展和广泛应用是提升我国综合海运实力的必然要求。2013年中下旬，国务院颁布《船舶工业加快结构调整促进转型升级实施方案（２０１３~２０１５年》，强调要严格控制船舶业新增产能，通过优化组织结构、兼并重组、转型转产等，整合优势产能，淘汰落后产能，推进产业布局调整。经过近两年的调研数据表明，船舶工业自动化水平将直接影响整个国家航运业的发展状况，然而我国的船舶自动化发展水平相较国际发达国家还存在一定的差距。２０１４年１~７月，中国船企虽然凭借承接散货船订单量等优势维持较好的经营业绩，但受航运市场连续下跌的影响，承接新船订单量一度呈现疲软态势 ，截至２０１５年１~２月份，这一局面仍未有所好转。因此，为扭转我国航运业连年衰减的状况，并加大船舶自动化等高新技术发展力度，同年３月25日，国务院总理李克强主持召开国务院常务会议，审议通过了《中国制造2025》，并将海洋工程装备及高新技术船舶列入《中国制造2025》重点建设的十大领域。会后，业内专家指出，未来造船业和海工装备制造业必然是融自动化、智能化、信息化与新科技为一体的新业态，船舶自动化必将推动船舶、海工装备制造实现智能化、数字化、集成化与精细化，是船舶、海工行业的发展方向。以上事实表明，随着国家各项政策和改革意见的提出，我国船舶自动化将在推动造船业向科技更加创新、技术更加先进、管理更加规范的方向发展的过程中起到决定性作用。

1.3国内外研究现状分析

国外研制轮机模拟器比较早，并且发展很快，但价格也比较高。比较著名的厂家有挪威的康斯博格公司、德国的西门子公司和日本的三菱公司，其产品性能处于世界领先水平。随着我国科技飞速发展，我国科研人员也逐渐加入到研发轮机模拟器的行列中，虽然相较国外起步晚、实验条件较差，但是在国外研究成果的基础上进行研究，发展比较快。胡军模拟了分油机故障现象，在． Net开发环境下，以Visual C 编程语言开发燃油净化系统仿真软件，但其模拟故障简单，界面沉浸感不强。鲍军晖利用 VB 编程语言对分油机系统进行了编程、建模和界面开发，但其引用的仿真数据控制模型与实际有一定的差别，且界面不完善。严华采用 PLC 控制开发了船舶分油机模拟仿真系统，能反应分油机系统的工作过程，但主要以硬件为主，费用高且维护消耗大。

我国的船舶机舱自动化技术的发展起步较国外比较落后。２０世纪７０年代中后期，六机部科技局在南京召开了＂机舱自动化座谈会＂，会议中明确确认了机舱自动化技术在船舶发展中的重要地位，自此开始，我国的船机自动化之路正式开启。但是在八十年代以前，由于技术水平和人们观念的不足，高新技术掌握在国外发达国家之中，所当时的发展异常缓慢。在早期的艰难发展过程中，由于当时国外的机舱自动化技术发展速度较快，我国借鉴了当时国际船舶化舱监控报警的宝贵经验，并参考了当时主流的设计规范，就是这样逐步跟进并紧随国际趋势及发展潮流，我国的机舱自动化发展持续进行并逐渐进入正轨。进入八十年代以后，海军率先在舰船规范中作出明文规定，新建造的舰船必须装备有监控报警系统。至此，大型舰船逐步实现机舱自动化控制。在船舶的民用方面，为了増加经济效益，降低运行的成本，改善船员工作环境，减少船员，在引进国外先进设备的同时，积极选用国内自主研发设备以满足实际需要，为国内船舶自动化的发展提供了经济支持和保障。进入二十一世纪以后，船舶监控报警系统己成为我国船舶自动化控制的必备装置，新建造的大型船舶全部都采用了现场总线型全分布式的监控报警系统设计，从而实现了信息的集中监控与集中处理。并且，随着自动控制技术的发展和半导体技术的深入应用，以超低能耗、极少污染为优点的新型船用自动化控制系统将成为我国船舶机舱自动化系统发展的主要趋势。

船舶机舱自动化早期在国外可追溯到20世纪50年代，是一项伴随着船舶制造业、计算机网络及智能化设备逐步发展壮大起来的一项新兴技术。当时主要采用单元装置自动化方式对机舱设备进行参数的自动调节与控制，是船舶机舱自动化发展的最初级阶段。２０世纪６０年代开始，日本、丹麦等国率先在机舱中设立了集中监控室，标志着船舶机舱监控报警系统正式进入集中型控制系统（Centralized Control System, CCS）阶段。CCS的结构框架如图

进入７０年代开始，由于CCS铺设的大量电缆造价过于昂贵，并且主计算机一旦遭遇故障，将造成整个系统的功能瘫痪且难以维修，美国霍尼韦尔公司(Honeywell）提出了集散型控制系统（Distributed Control System，DCS）的概念框架，并推出了世界上第一套DCS系统TDC2000。TD2000下设多台微机或控制器，将监控任务划分多个单元模块执行，通过数据通信技术把这些模块单元连接，搭建成网络式结构化的系统与CCS相比，DCS可以节省大量的屏蔽电绳，大幅减少了设备造价昂贵问题，并且系统结构网络化，从而便于维护和管理，从根本上提高了机舱监控系统的总体性和可靠性。DCS的结构如图所示。DCS代表了20世纪八、九十年代的世界先进水平，诸如挪威NORCONTROL公司的Datachief 1000系统、日本SOHDENSHA公司的CAT系统都是上个世纪船舶监测报警系统中的经典产品。然而，由于DCS传输模拟信号在机舱复杂环境下容易受到干扰，并且厂商生产标准不同、网络封闭，造成了设备的互换性、互操作性以及扩展性非常差，以至于成本高昂。

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2. 研究的基本内容与方案

2．研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

1 设计内容

（1）新一代碟式分离机数据采集模块设计；

（2）新一代碟式分离机数据处理模块设计；

（3）新一代碟式分离机数据报警模块设计；

（4）新一代碟式分离机数据分析模块设计；

（5）软件著作权申请。

2 设计目标

（1）完成数据采集过程中的A/D、D/A程序设计。

（2）完成采集数据的数据库和管理功能程序设计。

（3）完成采集数据的报警数据库和管理功能程序设计。

（4）完成采集数据的人机界面设计（表格、图形、趋势图等）。

3 拟采用的技术方案及措施

A/D、D/A程序设计

随着数字技术，特别是信息技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别、处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路--模数和数模转换器。

将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称A/D转换器或ADC,Analog to Digital Converter）；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器（简称D/A转换器或DAC,Digital to Analog Converter）；A/D转换器和D/A转换器已成为信息系统中不可缺少的接口电路。

为确保系统处理结果的精确度，A/D转换器和D/A转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测，A/D与D/A转换器还要求具有较高的转换速度。转换精度与转换速度是衡量A/D与D/A转换器的重要技术指标。随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的A/D和D/A转换器，它们具有愈来愈先进的技术指标。

2.数据库和管理功能

数据库系统DBS（ Data Base System，简称DBS）是一个实际可运行的存储、维护和应用系统提供数据的软件系统，是存储介质、处理对象和管理系统的集合体。它通常由软件、数据库和数据管理员组成。其软件主要包括操作系统、各种宿主语言、实用程序以及数据库管理系统。数据库由数据库管理系统统一管理，数据的插入、修改和检索均要通过数据库管理系统进行。

数据库系统的个体含义是指一个具体的数据库管理系统软件和用它建立起来的数据库；它的学科含义是指研究、开发、建立、维护和应用数据库系统所涉及的理论、方法、技术所构成的学科。在这一含义下，数据库系统是软件研究领域的一个重要分支，常称为数据库领域。

3. 研究计划与安排

2019年2月,资料和文献搜集、阅读和整理，完成开题报告；

2019年3月，完成中英文翻译，完成毕业设计内容的初步设计和详细设计大纲；

2019年4月，毕业课题内容设计，完成核心内容的归纳整理、问题解决和关键技术实现；

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献

[1]李沁生,于家凤.基于som神经网络的船舶分油机故障诊断研究[j].船电技术,2016,36(11):10-12 18.

[2]刘凯.船舶分油机常见故障的表现及处理方法分析[j].科技风,2016(12):150.