分析嵌入式监视仪表在船舶自动化电站的应用

王海松

广东交通职业技术学院 广东广州 510800

摘要：近几年，我国经济、科技水平都有了明显提升，交通行业作为推动经济发展的重要行业，也随之发展。船舶作为一种常见的交通工具，在近几年逐渐实现自动化，这一技能大幅度推动了传播的通信、传感器、电子、电脑操作技术的优化与完善，嵌入式监视仪表就是新时期下船舶具备的新功能，为船舶自动化提供了充足动力。本文将结合实际情况，对嵌入式监视仪表在船舶自动化电站中的应用进行详细分析，以期为今后开展的有关工作提供借鉴与参考。

关键词：嵌入式监视仪表；船舶自动化电站；应用

与陆地系统相比，自动化电站电力系统，能够单独应用在船舶上，由于船舶所提供的运行环境特殊、空间具有局限性，为自动化电站运行带来较大难度，需要采用先进技术支撑自动化电站的正常运行。嵌入式监视仪表本身就具有一定的优势，可实现自动化监测，具有较高的应用价值。因此，联系实际分析嵌入式监视仪表在船舶自动化电站中的应用是十分必要的。

1. 嵌入式监视仪表概述

一种新型的仪表DCS系统，因为其对恶劣环境的高耐受性以及自身工作的高可靠性、安全性等特点而在恶劣工业现场和有本质安全要求的应用场合有着广泛的应用前景。嵌入式监视仪表则是指应用于监控方面的仪表，能够适应恶劣的运行环境，船舶作为海上重要的交通工具，需要应对恶劣环境，在这一过程中，对设备的自身性能有着较高要求，嵌入式监视仪表恰好符合现阶段船舶自动化电站的工作需求，具有较高的应用价值^[1]。

2. 船舶电站系统发展现状

目前，国外对船舶电站检测能力方面的研究较为久远，已经形成了相对发达的实验室，部分重要的制船国家还专门为研制部门、高等院校提供了研究资金支持，比如美国加州学校、俄罗斯的圣彼得堡大海职业专科学院等等，不仅具有充足的资金，同时还有着一定量的技术支持。这些都为船舶电站系统的研究创造了有力条件，为其实现自动化奠定基础。船舶电站系统最初是由“WOODWARD”公司在1995年创建的系统，可以对电站、柴油机、频载、监测系统等进行综合控制，随着时代的快速发展，没有还有其他公司相继推出了智能化电站控制系统POWERCONVIAND，真正意义上实现了船舶电站的全自动化发展^[2]。与发达国家相比，我国在这一方面的研究较为薄弱，除了缺少专门的技术以外，各项研究还缺少充足的资金支持，这些都为我国船舶电站自动化发展带来较大阻碍，需要在今后加大扶持力度，掌握领先科技水平，提高我国综合实际，推动航运快速发展。

3. 嵌入式监视仪表在船舶自动化电站中的具体应用

基于上述分析，可以了解到嵌入式监视仪表在船舶自动化电站中的应用有助于提高其电站性能，且能够面对恶劣的运行环境，为船舶出行提供充足保障。为此，在今后发展的过程中，必须要根据船舶的实际情况，合理应用嵌入式见识仪表，使其重要作用能够充分发挥。

1. 硬件线路

嵌入式监视仪表的主要目的，是要对电站各项设备的运行状况与参数进行严密测量与监视，一旦发现问题能够及时采取有效措施加以处理，对于保证自动化电站的稳定运行有着重要意义。然而，受到各个方面因素的影响，通常情况相爱大信号难以直接坐到这一点，因此需要应用高精度互感器，同时对线路进行调整，比如改变电压、纠正相位等，都是需要引起重视的重要工作内容，在处理结束以后，信息将会直接进入到DSP进行信息搜索与解决，经过处理的信号会由STM32完成控制、显示、存储、上位机之间的通讯。在实际应用中，能够充分发挥其自身的数字信号处理能力与事件管理能力，利用感应器收集采集仪器仪表，完成数学运算、分析处理，以确保嵌入式监视仪表能够处于正常运行状态，并通过数据处理与对比分析，为后续开展的有关工作提供借鉴与参考^[3]。

2. 参数处理

监视参数的科学设计与分析，能够有效提高嵌入式监视仪表工作效率，实现多元信息收集与整理。首先，应保证系统的信息收集、分析、转化电流与电压的数据序列能力没在相关软件功能的帮助下，还可以更好的转变电压、电流实部、虚部，最后结合计算公式来完成计算。船舶电网中通常需要监视电压、电流等各项详细的数据信息，在设计参数时必须要将这些内容充分考量在内，而后加以分析，切实的从电力质量与实际角度出发，真正为船舶实现电站自动化提供遥测、遥信、遥控、遥调等基本工作，具有重要意义^[4]。在此基础上，监视参数的数据处理的软件实现重点有数字滤波与迅速运算。软件滤波能够充分借助FIR 与 IIR 处置，这个装置利用FIR波。各种参量的监视需要大量的数据计算，为了能够达到快速计算，进而达到实时显示的目的，除了需要硬件上采用快速的处理芯片外，在软件上采用快速傅立叶变换。通过上述一系列操作，最终确定一切监视所需要的参数信息，最终保证整体化设计能够更加符合嵌入式监视仪表在船舶自动化中的有效应用。

3. 显示程序设计

通常情况下，嵌入式仪表界面的设计，会由uCGUI来完成，属于一个专门用于嵌入式应用图形支持的软件，可以被广泛应用于任何一个图形的LCD设计，同时提供一个有效的处理器和LCD控制器图形用户接口，在单项任务、多项任务系统情境下都可以完成自身工作。与此同时，uCGUI设计还具有模块化特征，将不同模块下的不同层面构成，用户只需要完成LCD驱动程序设计与应用设计，就能够较好的操控系统，使系统能够充分发挥作用^[5]。

4. 嵌入式系统终端

结合现阶段船舶自动化电站的使用情况来看，主要会应用到Linux操作系统，内核2.6版本的嵌入式系统，这一系统内核能够较高程度的实现模块化，同时具有较多功能，利用条件编译取舍、裁剪有关内容，也可以独立编译动态安装，最终形成“可安装模块”。为了适应船舶自动化电站的运行需求，满足多项功能，这一系统终端会应用ATMEL-AT91SAM9260工业级处理器，最新ARM926EJ—S内核，具备8KB指令以及8KB数据缓存，主频190MHz时性能高达2IOMIPS，包含了8KBSRAM以及32KB—ROM，在最高处理器或总线速度下可实现单周期访问。对于这一处理器而言，可以看出很多类型的控制器都能够借助结构含括，一系列的静态存储器、SDRAM等都为监视仪表更好的完成工作创造了有力条件，提高监视仪表的自身性能，最大程度上保证自动化电站的性能^[6]。

结束语：

综上所述，在科技时代背景下船舶已经基本具备自动化电站，为其安全行驶奠定了良好基础，然而由于船舶航行往往需要面对恶劣天气，电站缺少良好的运行环境，为了充分了解自动化电站的运行状况，就可以将嵌入式监视仪表应用其中。这也就要求在融入嵌入式监视仪表的过程中，从硬件线路、参数处理、显示程序设计、嵌入式系统终端等几个方面展开工作，保证监视仪表在安装以后能够正常使用。

参考文献：

[1]张龙.嵌入式监视仪表在船舶自动化电站的应用[J].电工技术:理论与实践,2015,000(003):124-124.

[2]田军.嵌入式控制器在船舶电站监控系统中的应用研究[D].集美大学,2008.

[3]王磊,韩有辉,孙传虎.嵌入式监视仪表在船舶自动化电站的应用[J].科学与财富,2016(3).

[4]王德龙.基于嵌入式的船舶电站网络监控系统设计[D].2016.

[5]倪依纯,刘维亭.船舶电站嵌入式监控系统软件的设计研究[J].船舶工程,2011(05):45-47.

[6]李孝祖.嵌入式船舶主机监控及报警系统设计及实现[D].