海巡船综合网络系统及模糊控制的研究

论文摘要

海洋是未来世界各国重点开发的领域，海洋资源包括海洋渔业，海底矿藏，附属岛屿及海上运输通道等多种形式。对海洋资源进行有效监管和开发事关我国海洋发展战略和领土安全的全局部署。尽管目前我国沿海各海事局都配备了相应的海事巡逻船，但是多数船舶吨位较小，装备落后，已经不能满足当前海事监管的需要。为此交通部在广东海事局建造了目前我国吨位最大、设备最先进的3000吨级海事巡逻船“海巡31”。该船采用两台四冲程直列柴油机作为主动力装置，最大航速可达22节以上，在18节航速下续航能力为6000海里，自持力达40天。除了必需的动力设备及生活辅助设施外，“海巡31”上还配备了舰载直升机、卫星通信设备及视频采集、传输等非常规设备用以提高其海事巡逻能力。为了保证船舶上所有设备的正常运转，就需要设计一套安全、快速的船舶综合网络系统作为设备监控与数据传输的可靠保障基础。 “海巡31”综合网络系统集成了船舶监控网络、视频监管系统与船舶办公自动化系统。考虑到船舶环境存在较强的电磁干扰及航行中的颠簸、振动、摇摆等情况，船舶网络必须满足抗干扰性、抗振动性的要求，以保证网络良好、可靠的运行行。该网络采用三层结构，上层通过海事通信卫星与海事局指挥中心相连，中层通信网络为目前广泛应用的千兆以太网，不仅利用光纤信道的高速物理层接口的优点，还可向后兼容传统的网络通信介质，同时保持了IEEE802.3以太网的帧格式，并支持通过CSMA／CD协议的全双工和半双工传输。根据现场设备不同的数据传输接口的不同，现场控制网络采用工业控制总线如CAN总线，Profibus，RS-232总线，RS-485总线等与现场控制设备连接，并以互为主备的现场工控机负责现场的各种形式的数据的采集。通过卫星实现船、岸与舰载直升机之间的无线通讯，采用F站的MPDS接口（RS-232串口），并与一台拨号上网专用计算机的串口RS-232相连接，实现全船的共享上网。考虑到安全因素，整个网络系统共设计了三层冗余：交换机链路冗余，服务器双机热备份和线路链路冗余，从而保证了整个系统不会因为某台设备或线路出现故障而导致全船网络中断。 船舶综合监控网络系统软件开发采用C／S与B／S混合结构，主要由三部分组成：客户层子系统、中间层子系统和现场子系统。客户层由运行浏览器的客户端

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 课题的来源及意义
• 研究的背景与现状
• 研究内容
• 第1章 海巡船局域网设计
• 1.1 船舶局域网的特定环境
• 1.2 网络传输介质选择
• 1.2.1 数据传输介质种类
• 1.2.2 通信传输介质的选择
• 1.3 网络主干通信协议选择
• 1.4 海巡船局域网的架构
• 1.5 局域网链路冗余设计
• 1.6 存储区域网系统技术
• 1.7 服务器群集技术
• 1.7.1 服务器集群
• 1.7.2 服务器群集的配置
• 第2章 船舶监控系统构成及设计
• 2.1 系统构成
• 2.2 系统设计
• 2.2.1 开发环境
• 2.2.2 软件体系结构选择
• 2.2.3 使用UML技术对监控系统客户端进行设计
• 第3章 监控系统软件技术及代码实现
• 3.1 主要界面设计与实现
• 3.1.1 自定义控件UML模型
• 3.1.2 自定义控件代码实现
• 3.1.3 界面的组织
• 3.2 界面间数据通讯程序设计实现
• 3.3 通讯层网络程序设计实现
• 3.3.1 通讯技术选择
• 3.3.2 通讯协议选择
• 3.4 数据逻辑处理层程序设计实现
• 3.5 客户端程序运行界面
• 3.5.1 航海信息显示界面
• 3.5.2 主机相关信息显示界面
• 3.5.3 电力系统信息显示界面
• 3.5.4 损管信息显示界面
• 第4章 船舶监控系统服务器端软件设计及实现
• 4.1 串口设备联网服务器
• 4.2 服务器端各功能子模块设计开发
• 4.2.1 航海数据采集程序设计开发
• 4.2.2 主机数据采集程序设计开发
• 4.2.3 辅助系统采集程序设计开发
• 4.2.4 损管系统采集程序设计开发
• 第5章 数据库访问与管理子系统设计
• 5.1 数据库平台选择
• 5.2 数据库访问技术选择
• 5.3 数据库设计
• 5.4 查询界面设计
• 第6章 船舶视频监管系统与办公自动化系统
• 6.1 船舶视频监控系统的设计与实现
• 6.1.1 系统总体设计方案
• 6.1.2 视频采集功能的实现
• 6.1.3 视频录像的实现
• 6.1.4 基于串口通信技术云台控制功能的实现
• 6.1.5 整体网络监控系统实现的功能
• 6.1.6 基于Intranet/Internet的录像存储
• 6.2 视频会议系统的设计与实现
• 6.2.1 网络视频会议的设计实现
• 6.2.2 视频编解码的实现
• 6.3 红外光电取证系统
• 6.4 船舶办公自动化工作流模型
• 6.4.1 工作流过程建模
• 6.4.2 工作流模型图
• 6.5 系统的功能模块与实现
• 6.5.1 工作流控制
• 6.5.2 与关系型数据库的交互
• 第7章 典型模糊PID控制器的解析研究
• 7.1 基本形式
• 7.1.1 按输入变量分类
• 7.1.2 按模糊模型类型分类
• 7.1.3 按模糊规则输入输出关系分类
• 7.1.4 按模糊规则输出量类型分类
• 7.1.5 按输出变量分类
• 7.2 典型模糊PID控制器的插值形式
• 7.2.1 单输入单输出典型Mamdani模糊控制器的插值形式
• 7.2.2 典型模糊PID控制器的结构
• 7.2.3 典型模糊PID控制器的插值形式
• 7.3 典型模糊PID控制器的参数优化
• 7.3.1 采用遗传算法优化模糊控制器参数的一般方法
• 7.3.2 插值形式在模糊控制器优化设计中的应用
• 7.4 优化设计和仿真实例
• 7.5 本章小节
• 第8章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 致谢
• 研究生履历