船用高精度液位遥测及控制系统的设计

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1、学校代码：10289分类号：TP274密级：公开学号：139070002江苏科技大学专业硕士学位论文（全日制专业学位）船用高精度液位遥测及控制系统的设计研究生姓名陶峰导师姓名刘庆华申请学位类别工程硕士学位授予单位江苏科技大学学科专业电子与通信工程论文提交日期2015年12月30日研究方向车船测控技术论文答辩日期2016年3月26日答辩委员会主席吴陈评阅人盲审盲审2015年12月30日分类号：TP274密级：公开学号：139070002工程硕士学位论文船用高精度液位遥测及控制系统的设计学生姓名陶峰指导教师刘庆华副教授江苏科技大学二O

2、一六年三月AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDesignofHighPrecisionLevelGaugingandControlSystemforMarineSubmittedbyTaoFengSupervisedbyLiuQing-huaJiangsuUniversityofScienceandTechnologyMarch,2016江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导

3、师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日摘要摘要随着船舶自动化水平的提高，液位遥测系统成为船舶配套系统中的重要组成部分，在目前新建的船舶上应用越来越广泛。通过液位遥测系统可以监控船舱的液位、舱容、温度、压力等参数并对异常情况进行报警。其中，液位和舱容值是船舶监测参数中的一项重要指标，通过调节船舱的液位值可以改变船舶的

4、运行姿态。为了精确控制船舶的运行姿态和保障船舶的运行安全，液位测量值的精度要求越来越高。本文结合压力式与雷达式液位测量方法，分别从液位测量原理和系统精确测量原理、系统硬件和软件设计、验证性试验分析设计了一套高精度的液位遥测及控制系统。试验结果都表明本文设计的系统精确度高，稳定性强，具有良好的实际应用价值。本文完成的主要内容包括：1.分析了压力式和雷达式液位测量原理。然后，在对比两种液位测量方法的基础上给出了基于这两种液位测量方法的液位遥测系统框架图。2.分析影响液位遥测系统测量精度的主要原因，对船舱液位和舱容的精确测量作了详细阐述

5、。液位的精确测量主要分为对传感器测量值的预处理、船舶横纵倾液位值的修正以及对波动液位的滤波处理。其中，详细介绍了采用扩展卡尔曼滤波和低通滤波方法实现对波动液位的滤波处理过程。另外，提出了一种基于多传感器融合的精确液位测量方法；舱容的精确测量则主要是对舱容表采取分段拟合的方法重新获取精确的舱容曲线。3.在给出液位遥测及控制系统架构的基础上，详细说明了其各个子系统的工作原理、硬件设备的选型以及接线方式。4.针对不同的硬件连接完成了基于DCONUtility软件的系统数据采集模块的设置和基于TRACEMODE6组态软件的上位机监测与控制

6、程序的设计。另外，在C#.NET平台开发了一套液位遥测及控制系统的历史测量、控制以及异常报警参数的查询界面。5.对设计的系统采用两种方式进行试验验证。一方面，通过单舱液位测量验证系统测量的精确度。另一方面，为了进一步验证系统的可行性和精确度，将本文设计的系统运用于浮动船坞模型进行试验验证。关键词：液位遥测；扩展卡尔曼滤波；低通滤波；多传感器融合；TRACEMODE6；IAbstractAbstractWiththedevelopmentofshipautomation,levelgaugingsystemisbecomingani

7、mportantpartofshipsupportingsystem.Itiswidelyappliedinnewshipbuiltinrecentyears.Level,cabinvolume,temperature,pressureandotherparameterscanbemeasuredbylevelgaugingsystemandthesystemcanalsoalarmforabnormalsituation.Levelandcapacityvalueareimportantindicatorsofvesselmon

8、itoringparameters,therunningpostureoftheshipcanbechangedbyadjustingthecabinlevelvalue.Inordertocontroltherunningpostureaccur