船舶锚机远程通信系统设计
船舶内部通信系统
船舶内部通信系统一、船舶内部通信概述前面讲述的卫星通信和地面通信系统，是船舶与外界进行沟通联络的手段。
在船员的工作和生活中，也经常需要相互沟通联络，这就要求船舶内部要有一整套完善的、便利的通信系统来满足船员的需求。
船舶内部通信泛指在船舶内部进行的各种必要信息的传递，其涉及面很广。
就目前而言，大体上包括：船用程控电话系统、船用声力电话系统、船用指挥电话系统、船令广播系统、通用报警系统、应急传令钟系统、船用子母钟系统、监测报警装置和电视监控系统等等。
就安放位置和通信方式来讲，至少应确保驾驶台和机器控制室之间、驾驶台和舵机舱内操舵装置控制位置之间、驾驶台和无线电室之间、驾驶台和消防集中控制室之间的电话系统随时可用。
伴随科技水平的发展，局域网也开始在很多大型、超大型船舶上安装，从而实现船员间的无纸化办公，它也可以划归船内通信系统。
另外通过卫星船站等设施把船内局域网或者电话网络与岸上通信网络衔接，建设船岸间无缝隙网络连接已经成为发展趋势。
由于内容所限，在此只简要介绍船内电话通信系统和船令广播系统。
二、船内电话通信系统（一）船用程控电话系统1．船用程控电话系统的功能首先，电话交换机有四种基本呼叫任务，根据进出交换机的呼叫流向及发起呼叫的起源，可以将呼叫分为：本局呼叫、出局呼叫、入局呼叫和转移呼叫。
目前来看，船舶交换机主要完成本局呼叫，如果通过技术手段将其与SSB、VHF或者Inmarsat船站互联，它将具有出局和入局呼叫功能，这将是未来船舶通信的发展趋势。
而所谓程控电话也称自动电话，是指通过程控电话交换机交换信息的电话系统。
程控电话交换机也称为程控数字交换机或数字程控交换机，是利用预先编好的计算机程序来控制电话接续的交换机。
使用时，用户端电话的摘机、挂机状态由本地交换机自动检测。
用户摘机时，本地交换机立即给用户的话机回送拨号音，并接收用户话机产生的脉冲信号或双音多频拨号信号，随之完成从主叫到被叫号码的接续并保持连接。
船用锚机控制系统的设计
船用锚机控制系统的设计林文城【摘要】为解决早期船用锚机控制上存在的问题,开发出以三菱FX1N-14MT系列可编程控制器为核心的自动控制系统.该控制系统充分发挥了速度快、精度高、抗干扰能力强和调节方便等优点,以确保锚机安全高效的运行.【期刊名称】《武汉船舶职业技术学院学报》【年(卷),期】2018(017)001【总页数】3页(P8-10)【关键词】船用锚机;PLC;恒功率【作者】林文城【作者单位】厦门海洋职业技术学院,福建厦门 361012【正文语种】中文【中图分类】U664.4锚机是船舶重要的辅助设备之一，其主要作用是在锚地时抵御风和水流的共同作用而保持船舶在一定范围的海域内，同时在船舶靠离码头、系离浮筒、狭水道调头或应急减速等过程中也发挥重要作用。
锚机按照动力分为电动和液压，常见的工作方式有抛锚、作业和起锚，因篇幅所限，本文只研究收锚时液压锚机的控制方式。
对于液压锚机而言，收锚时均采用恒功率的液压泵或液压马达来控制。
早期液压锚机是由双向定量液压泵、换向阀和有级变量液压马达等组成的闭式系统，其控制系统是根据液压系统的压力(即负载的大小)，人工或自动地调节有级变量液压马达的转速，如“低速重载”或“高速轻载”等，因收锚时负载变化大且快，故这种操纵方式容易造成液压泵电机频繁处于过载或欠载状态，整个系统存在稳定性差、精确度低和耗能大等不足之处，且大幅度降低装置的使用寿命。
另一方面，变频技术在工控上迅猛发展，它可以大范围地实现电机转速的连续精确高效控制，而且显现出减少能量损耗、减轻电网冲击、降低油液温度和提高油液寿命等优势。
基于以上考虑，为了改善此类型锚机的运行效果，本文将建立基于PLC的液压泵电机恒功率变频控制系统，来保证在负载剧烈波动时锚机安全且高效的运行。
1 控制系统的硬件选择本控制系统的PLC选用三菱FX1N-14MT作为下位机，现场数据由模块转换后传输至PLC，根据PLC数据处理的结果，控制执行机构动作保证船用锚机功率维持在某数值上。
船舶锚机电动控制
文献综述船舶电动锚机的控制摘要：锚机是船舶中不可缺少的部件,锚机电动机能否实现可靠的控制,是保证船舶能否安全航行的重要措施.在分析船用交流三速锚机控制系统的性能要求基础上,对继电器控制的锚机用较先进的PLC进行改进，使船舶锚机控制更加完善关键词：三速锚机；PLC 控制；系统设计1引言目前船舶电力设备电动锚机仍然以交流三速锚机在船舶上的应用较为广泛，但大多采用继电器接触器控制，系统中的活动触点多，线路复杂，主令控制器工作电流较大，可靠性差，需经常维护保养。
为了克服继电控制系统的缺陷，采用PLC可编程控制器对交流三速锚机控制线路进行改造，使控制系统的能耗和可靠性都得到进一步提高。
2船舶电动锚机的介绍船舶锚机可分为:汽动、电动、电动- 液压和内燃机驱动等几种,目前以电动锚机应用最为广泛。
虽然船舶上现在推广应用微机控制系统,但由于电动锚机所需电流和消耗功率大(功率约1000KW以上) ,其控制系统仍然多为时间继电器- 接触器系统。
电动锚机由于有可动部分和触点,故障率较高。
三速电动锚机是利用凸轮控制器控制辅电路中接触器、继电器电磁线圈电路，同时利用接触器的常开触头的吸合来控制主电路中电动机的正反、低速、中速和高速运转。
3 PLC技术的介绍可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。
但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。
4 PLC的工作原理当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。
船舶通信系统概述.doc
1 第 1章船舶通信系统概述第一节船舶通信系统基本概念船舶通信系统主要指GMDSS 系统，GMDSS 是全球海上遇险与安全系统（Global Maritime Distress and Safety System）的英文缩写。
GMDSS 是在现代无线电通信技术的基础上，为适应海上搜救与安全通信，满足海上通信的需要而建立起来的遇险和安全通信系统，该系统也满足船舶的常规通信业务。
多年来，船舶通信系统经过了多次的变革。
由于现代数字通信与导航技术的发展，包括卫星通信、卫星导航、大规模集成电路和微处理技术的发展，使新型的海上通信系统的建立不但必要而且也成为可能。
国际海事组织（ IMO ）于 1988 年 11 月在伦敦总部召开了会议，审议通过了对作为现行系统法律依据的《 1974 年国际海上人命安全公约》及《1979 年 SOLAS 议定书》的修正案，即SOLAS 公约 1988 年修正案。
修正案把 GMDSS 引入了公约，并在 SOLAS 公约中规定了 GMDSS自然生效的条款，使公约生效（即GMDSS 开始实施）的日期选定为1992 年 2 月 1 日（所谓“自然生效”即为若无三分之二以上的成员国或占世界船舶总吨位50%以上的船东对公约提出疑义，则在规定之日自然生效，无需再召开另一次会议做出决议）。
决议规定：为保障海上人命安全，改善海上遇险和安全无线电通信，与搜救协调组织相结合，建立一个采用最新通信技术的全球海上遇险和安全系统。
GMDSS 建立的主要目的是，当船舶遇险时能够向岸上的搜救协调中心（ RCC）发出报警，救助协调中心能立即协调搜救行动。
按照国际搜救公约有关规定，所有船舶有义务援助任何其他遇险的船舶。
在 GMDSS 实施前，当遇险船舶发出遇险报告之后，要等附近的其他船舶前来援助；这种依靠近距离船舶通信系统的方法，在航行船舶较rtep1 ahC船舶通信系统多的海区证明有效，但在航行船舶较少的海区却有某些不足之处；另外，在世界某些地区，岸上当局提供的援助也有局限性。
船舶通信系统设计方案
船舶通信系统设计方案I. 简介船舶通信系统是一种关键的技术设备，用于在海上通信、追踪和管理船只。
本文将就船舶通信系统的设计方案进行探讨。
II. 系统架构船舶通信系统的架构应该考虑以下几个关键要素：1. 数据传输：船舶之间的通信需要快速和可靠的数据传输。
因此，我们建议将卫星通信技术与无线局域网技术相结合，以实现高速的数据传输。
2. 船舶追踪：为了实现对船只的有效管理和定位，应该在系统中集成全球卫星定位系统（GPS）和自动识别系统（AIS）。
GPS用于定位船只，AIS用于识别和追踪船只。
3. 紧急救援功能：船舶通信系统应该具备紧急呼叫和求救功能，以确保在紧急情况下能够及时寻求帮助。
这可以通过集成应急按钮和紧急援助电话等功能实现。
4. 数据存储与处理：系统应该具备数据存储和处理的能力，以便对通信记录、船只信息和其他数据进行分析和管理。
III. 主要技术组件为了实现上述的系统架构，我们建议采用以下主要技术组件：1. 卫星通信设备：选择一种可靠的卫星通信设备，确保在海上的通信畅通无阻。
该设备应具备高速数据传输的能力和良好的抗干扰性能。
2. 无线局域网设备：为船舶内部的通信提供无线连接。
通过安装无线网络设备，船员可以方便地在船上的各个区域进行通信和数据共享。
3. 全球卫星定位系统设备：集成GPS设备，以获取船只的准确位置信息。
这有助于提高船只的管理效率和安全性。
4. 自动识别系统设备：集成AIS设备，用于识别和追踪船只。
这有助于实时监控海上交通、避免碰撞和提供船只信息。
5. 紧急呼叫装置：安装紧急呼叫按钮和紧急援助电话等设备，以便在紧急情况下能够及时寻求帮助。
6. 数据存储和处理设备：选择适当的数据存储设备和处理器，以实现对通信记录、船只信息和其他数据的管理和分析。
IV. 系统功能与特点船舶通信系统的设计方案应具备以下功能和特点：1. 高速数据传输：通过卫星通信和无线局域网技术，实现快速、稳定的数据传输，以满足船舶之间的通信需求。
船舶内部通信系统介绍
2.1.1 广播中心处理单元是广播系统的核心部件，它由微处理器组成， 它由大量的故障安全和备用元件组成，以确保系统的可靠性。它具 有如下特性： - 应急故障返回安全的特性 - 主或热备用或完全的双冗余回路以确保可靠性 - 故障事件的记录
2.1.2 放大器有自己内部电源，故障保护和超声负载传感器去检查放大 器的功能和喇叭回路的完整性，它具有以下特性： - 内部电源过载将强迫切断 - 温度控制， - 软起动使系统的起动电流减少
自动电话总的框图如下(厂家提供)：
2. 1自动电话交换机： • 一般船用48，64线自动电话交换机；
• 其中一般规格书要求4-8门电话同时通话是对电话交换机的要求，一般 来讲，所有的电话厂家都能做到了全通话； • 电话的优先级一般有驾驶室-集控室-船长室-轮机长室，我们通按电话 上的某个号来实现这个功能 • 电话还具有PAGEING功能，也就是通过自动电话来实现对全船的喊 话，也是通过按电话上的某个号来实现这个功能
2. 系统构成： 声力电话系统由以下几个部件组成： 2.1 声力电话接线箱 2.2 声力电话 2.3 声力电话报警设备 2.4 声力电话小房 2.5 声力电话号码表
2. 1声力电话接线箱： • 一般来讲，声力电话完全可以不用接线箱，由一部声力电话连接至另 一部声力电话，一部一部串连即可，但为了将来车间接线方便，我们 会为本系统提供接线箱，来实现到每个声力电话仅有一根电话。
2. 系统构成： 对讲系统由以下几个部件组成： 2.1对讲主站 2.2对讲便携子站 2.3接口
对讲总的框图如下(厂家提供)：
2.1对讲主站 对讲主站：是整个系统的核心部分，由微处理器控制电路、子站接口电 路、话筒放大器、功率放大器等组成。 面板上设有键盘、指示灯。 按键分功能键和子站键，子站键用于呼叫及应答各子站，相应的指示灯 指示其状态。 主站一般设4-20路子站电路，可根据客户要求订制多路子站
码头RCMS系统拓扑结构说明
RCMS 系统拓扑结构说明一、 卸船机远程访问拓扑结构（ABB ）注：卸船机PLC 和上位机软件都采用了ABB 软件，在与ABB 公司技术人员沟通后决定控制采用上述控制通信系统，可以满足RCMS 系统要求并且在控制安全性方面有所考虑，主要以信息访问为主。
系统搭建要求：1. 首先保证卸船机与#2变电所光缆通讯正常，机上与变电所光电转换器正常工作。
2. 卸船机PLC 及大机上位机（机上）需要与中控采集工控机在一个网段中，建议参考地址在附件1中。
3. RCMS 系统中，机上需要传输到地面的变量详细信息：变量名、地址、变量类型（离散（Bool ）、整型、实型）、变量说明（中文释义）、变量所属PLC （CPU ）或上位机IP 地址。
（附件2中有举例说明）4. 确认好上述工作后，需要ABB 技术人员到厂做机上设置，并与中控采集系统进行沟通核对。
ABB PLCABB 组态软件 ABB OPC Server卸船机HMI上位机Intouch OPC Clint中控HMIDCOM 设置二、 装船机与斗轮机远程访问拓扑结构（西门子）注：装船机及斗轮机采用西门子PLC （与控制系统PLC 品牌相同），所以在该大机通讯中我们采用控制系统正在使用的DAserver 进行信息通讯采集。
系统搭建要求：1. 首先保证装船机与#2变电所光缆通讯正常，斗轮机与#3变电所光缆通讯正常，机上与各变电所光电转换器正常工作。
2．大机PLC 及大机上位机（机上）需要与中控采集工控机在一个网段中，建议参考地址在附件1中。
3．RCMS 系统中，机上需要传输到地面的变量详细信息：变量名、地址、变量类型（离散（Bool ）、整型、实型）、变量说明（中文释义）、变量所属PLC （CPU ）或上位机IP 地址。
（附件2中有举例说明）4．确认好上述工作后，需要装船机及斗轮机技术人员与中控采集系统进行沟通核对。
SL 与S/R 与组态软件 西门子 PLC装船机与斗轮机上位机Intouch DAServer中控HMI附件1.上述控制系统是基于以太网传输的，所以控制系统中的大机及大机上位机需要与中控上位机系统在一个网段中，）附件2.需要大机提供的变量详细信息举例如下：变量名地址变量类型变量说明变量所属PLC及IP MB_BC3A_ST_ERR M 10.1BOOL。
移动船舶微波通信关键技术研究
I G I T C W技术 研究Technology Study38DIGITCW2024.021 研究背景随着油田行业数字化技术浪潮的兴起，海上设施向信息化、无人化、智能化的方向发展。
基于先进可靠的无线通信技术，FPSO 上的工控网络、视频网络和生产网络的数据需向中心平台传输，实现FPSO 上的高速数据承载、高便捷性接入和全面信息化的建设。
FPSO 由单点平台、海底管线、系泊装置和储油轮组成。
储油轮随着风向、海流流向的改变绕单点转动。
在转动过程中，FPSO 需要调整天线，以保障海上作业的通信安全。
由于海上作业环境复杂，存在信号衰减、干扰等问题，传统的通信技术难以保障通信质量，需要新的通信技术。
因此，本文重点研究了通过天线自动跟踪、双链路自动切换等关键技术建设智能微波链路，实现FPSO 与平台的稳定宽带无线通信[1]。
2 海上无线通信环境特点基于海上石油平台以及FPSO 的特殊环境，在FPSO与海上石油平台之间的无线通信系统，为满足数据可靠通信要求需要解决的问题包括但不限于以下几点。
（1）运动状态下通信稳定性难保障。
FPSO 在转动作业的过程中船体有横向和纵向摆动，且船舶朝向不断变化，在此过程中的无线链路需要保障信号的稳定性。
（2）FPSO 自身的遮挡。
当FPSO 转动时，自身大桅和火炬等有可能处于收发天线之间，在微波可视距离上形成物理遮挡。
（3）海面对无线电波传输的影响。
FPSO 在海面上进行作业时，通信遇到的阻碍较少，电波传播的障碍相对较小。
这是因为海面上的障碍物较少，电波可以更自由地传播。
与陆地相比，海上的电波传播余地更大，且损耗较小。
然而，需要注意的是，海面条件会对无线电磁波产生一些不同的影响。
具体而言，海面会导致电波发生折射、反射以及多径效应，这些效应在海上比在陆地上更为显著，不同的无线电传播路径可能会造成信号的相互影响，另外海面高湿、高雾环境，还存在气吸收衰减、云雾衰减，以及雨衰等不利因素[2]。
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船舶锚机远程通信系统设计
的介绍
1、申请项目的必要性、目的及意义
浙江海域锚地众多，锚地中船舶锚机操作基本上凭经验人工完成,锚泊系统的自动控制与安全性水平不高，结果使近年来船舶走锚事故以及此引起的撞船、撞桥事故不断增多。
为提高锚机远程通信与控制水平，应用所学专业知识，本项目计划设计制作一套单片机通信系统。
使操作人员远程控制收放锚操作。
本项目旨在使操作人员从危险的工作环境和艰苦的值锚更作业中解脱出来，提高锚机控制的安全性，对产学研相结合具有积极意义。
2、项目的背景、主要内容、技术水平及应用范围
以上述锚地安全问题为背景，本项目首先研究锚机启动、运行、停车等操作特点，然后设计一套锚机远程控制与通信装置。
根据科技查新，目前该领域仅有的驳船遥控器，其设计方案基于专用集成芯片，价格高，灵活性不强；而且通信距离受限,一般只有几十米，因此推广性受到制约。
本项目的核心硬件选用高性价比的单片机芯片，外接通信模块，具有远程通信、易升级、易推广等优点。
本项目先以舟山地区无动力船的锚机控制为对象，设计成功后应用范围可逐步推广到其它地区。
发送器简介
船舶锚机远程通信系统的发送器是船舶锚机远程通信中不可缺少的重要主成部分，通过它控制无线通讯模块可以远程对接收器发送一系列控制信号，进而控制船舶锚机的运行，它的功能就像是一个消息发送器。
使用它可以让船舶锚机的控制人员在远程控制锚机的上升和下降，以及上升和下降的速度，使操作人员从危险的工作环境和艰苦的值锚更作业中解脱出来，提高锚机控制的安全性。
该设计的船舶锚机远程通信系统发送器主要具有几部分组成：发送模块，控制模块，以及显示模块。
这三大部分的联合使用可以达到人机交互的操作目的，同时使发送器的使用更加直观，更加方便，更加高效。
功能和原理
本部分是基于无线射频通信的船舶锚机远程通信系统。
它的工作过程为：锚机的控制人员按照液晶显示屏上的信息提示，通过按键选择相应的功能，单片机再将相应的功能转化为相应的命令通过无线射频模块发送消息命令来控制锚机的运行。
基本组成
为实现上述功能，本系统的基本组成框图如下图所示：
进入程序通过上下按键选择所需的命令通过按键选择相关信息并存储全部存完后发送
使用了STC89C52RC作为主控器，RF2401作为无线发送模块，12864作为液晶显示模块。
12864 RF2401 发送模块 STC89c52 单片机按键 LCD 显示
2.接收器简介船舶锚机远程通信系统的接收器是船舶锚机远程通信中另一个不可缺少的重要主成部分，通过它控制无线通讯模块可以远程接收到发送端的控制信号，传递给单片机，进而控制船舶锚机的运行，它的功能就像是一个消息接收器。
使用它可以让船舶锚机的控制人员在远程控制锚机的上升和下降，以及上升和下降的速度，使操作人员从危险的工作环境和艰苦的值锚更作业中解脱出来，提高锚机控制的安全性。
该设计的船舶锚机远程通信系统发送器主要具有几部分组成：接收模块，控制模块，以及显示模块。
这三大部分的联合使用可以达到人机交互的操作目的，同时使接收器的使用更加直观，更加方便，更加高效。
功能和原理
本次设计是基于无线射频通信的船舶锚机远程通信系统。
它的工作过程为：射频模块随时接受主控器发过来的各种控制命令。
首先对这些指令进
行判断处理，并保存。
将处理好的数据使用SPI通讯方式给单片机，再单片机打开直流电动机，并按给定的转速开始运转，直到下一个命令来临。
基本组成
为实现上述功能，本系统的基本组成框图如下图所示：图系统总框图
电源转化模块STC89C52 接收模块直流电动机单片机 12864 LCD 3.器材选择
使用STC89C52RC系列单片机芯片就可以很好的充当设计的中心控制模块，通过这个单片机就可以实现船舶锚机远程通信的功能。
当然仅仅一块单片机是不够的，要达到人机交互的目的就需要有输入和输出过称，将信息内容展现出来或者送入程序之中，所以按键就用来作为信息输入，而LCD 12864就可以用来作为显示相关的信息，为用户提供直观的消息。
这样的几部分在硬件方面来说已经可以满足一个小型的操作系统的要求。
那么再加上无线模块部分RF2401，船舶锚机远程通讯系统的硬件方面就基本可以了。
其中STC89C52RC，12864以及RF2401这三个主要部分的器件他们都可以在市场上购买到。
而且价格便宜，这也为设计大大节约了成本。
1.单片机
STC89C52RC/RD+系列单片机具有无法解密/低功耗,超低价/高速,高可靠/强抗静电,强抗干扰等特点。
其指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择，最新的D本版内部集成MAX810专用复位电路。
本设计将围绕单片机技术进行，包括单片机最基本的设计系统，即单片机电源、程序存储器、数据存储器及I/O 电路等。
对单片机定时器，存储器和外部扩展功能的设定可参照相关资料。
2射频模块
本设计使用的RF2401小功率无线数传模块，是一种中短距离无线数据传输产品，它体积小，功耗低，稳定性及可靠性极高，能方便为用户提供双向的数据信号传输、检测和控制。
适合水电气三表、停车场咪表、智能卡、门禁考勤、电子衡器、无线排队、楼宇控制、货场物流、防盗报警、智能仪器仪表、无功补偿、智能教学设备、体质检测智能设备、测量设备、汽车黑匣子、自动控制、家居智能化等领域的数据控制和数据抄录。
它采用抄表频段工作频率，无需申请频点，高抗干扰能力和低误码率，传输距离远，透明的数据传输，多信道，多速率，高速无线通讯和大的数据缓冲区等一些列特点，适用于设计的控制通信系统。
3.液晶显示模块LCD
LCD为英文Liquid Crystal Display的缩写，液晶显示器，是一种数字显示技术，可以通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图像，可以显示字母、数字符号、中文字型及图形，具有绘图及文字画面混合显示功能。
它具有上/下/左/右移动当前显示屏以及清除屏幕的功能，光标的显示、闪烁可以自控制，并且可以使用并口、串口两种控制线，用户使用方便。
与传统的阴极射线管相比，LCD占用空间小，低功耗，低辐射，无闪烁，降低视觉疲劳。
4.直流电动机
直流电动机分为有刷和无刷两种。
有刷电机，电刷是电流换向装置，是经常处于磨损情况下的，时间长了就磨坏了。
而无刷电机没有这个机构，不用刷。
相对于有刷的而言较耐磨。
但无刷电机的换向采用了电子控制装置，价格较贵，且调速稳速控制器的设计较复杂。
从投料仪的耐用角度考虑应该采用无刷电机。
但考虑到作为毕业设计的时间和工作量，本设计采用有刷电机。