Жмуров Денис Борисович Система удалённого мониторинга расхода Волгонефть

Система удалённого мониторинга расхода
топлива на речных и морских транспортных судах
Волгонефть
Сухогрузы
Нефтерудовоз
Речной катер
Разработчик – к.т.н. Жмуров Денис Борисович
Цель работы заключается в разработке системы, осуществляющей в
автоматическом режиме измерение и передачу на диспетчерский сервер
значений совокупности параметров, каждый из которых находится в
прямой или косвенной зависимости с уровнем расхода топлива
транспортным судном.
Дополнительные функциональные возможности:
•обеспечение дуплексной факсимильной связи между диспетчерским
центром и капитаном судна;
•позиционирование судна на укрупнённой карте (масштаб: в 1 см – 200
км) и на детализированной карте (масштаб: в 1 см – 10 км).
Измеряемые параметры:
уровень топлива в цистернах основного запаса;
частоты вращения левого и правого валопроводов;
температура груза (для судов типа «Волгонефть»);
пройденное расстояние.
УПРОЩЁННАЯ СТРУКТУРА СИСТЕМЫ
Диспетчерский центр
Интернет
Сервер
Спутниковый
канал Inmarsat
...
Наземная приёмопередающая станция (LES)
Судно
Локальные и удалённые пользователи
Машинное отделение
Рубка
Контроллер
RS-232
M90-19-B1A
Капитан
судна
RS-232
Информационный
канал
Реле макс. и мин.
уровня
Питание
Топливный
бак
Световая индикация
«Ёмкость полна»
Световая индикация
«Ёмкость пуста»
Аналоговый
сигнал с датчика
уровня топлива
Сигналы с
датчиков
оборотов
Импульсный
сигнал
Двигатель 1
Бесконтактные
выключатели
Кабель-канал
Сигналы с реле
датчика уровня
Двигатель 2
ИНФОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
Локальный
пользователь 1
...
Локальный
пользователь M
Локальная
вычислительная сеть
Диспетчерский
сервер
Интернет
Удалённый
пользователь K
Спутниковый
канал 1
...
Спутниковый
канал N
АРМ капитана
судна 1
...
АРМ капитана
судна N
Контроллер 1
Д1
...
Дq
Контроллер n
Д1
Удалённый
пользователь 1
...
...
Дr
АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
Оборудование, устанавливаемое на судне
Бесконтактный
выключатель ЛВ
Бесконтактный
выключатель ПВ
Контроллер
Датчик уровня
топлива
Температурные
датчики
ПЭВМ
Адаптер
Терминал
Inmarsat
АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
Оборудование диспетчерского центра
Пользовательская
ЭВМ 1
Точка доступа в
Интернет
Диспетчерский
сервер
Локальная
вычислительная
сеть
...
Пользовательская
ЭВМ k
АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
Измерение частоты вращения валопровода
Схема монтажа электрического
бесконтактного выключателя
2
3
1
U пит U инф '0'
Алгоритм измерения
1. Последовательность импульсов
(сигнал Uинф) подаётся на
высокоскоростной вход
микроконтроллера.
2. Микроконтроллер автоматически
измеряет частоту импульсов.
3. Вычисление частоты вращения
валопровода с использованием
соотношения:
4
1 – валопровод в разрезе, 2 – магнит, 3 –
бесконтактный выключатель, 4 - кронштейн
где
f им п
Fв 
 60,
Nм
Fв - частота вращения валопровода (об/мин);
f им п - частота импульсов;
N м - количество магнитов.
АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
Измерение температуры груза
Схема подключения температурных датчиков
стандарта MICROLAN
ПЭВМ
Адаптер
MICROLAN
Сеть температурных датчиков стандарта
MICROLAN состоит из 32 датчиков и адаптера.
Сеть состоит из 8 сегментов, по 3 датчика в
каждом.
Сегмент датчиков монтируется на
металлическом шесте, который помещается в
грузовой танк.
Датчики на шесте располагаются через
одинаковые промежутки.
Технические характеристики
температурных датчиков
Диапазон измеряемых
температур от минус 55° C
до +125° C
Разрешающая
способность встроенного
АЦП - 12 разрядов
Абсолютная погрешность
преобразования < 0,5° C (в
диапазоне контролируемых
температур -10° C до +85°
C).
Максимальная задержка
АЦП ~750мс
Длина уникального
идентификатора 64
разряда
Отсутствие внешнего
питания
ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
Структура программного обеспечения системы
Пользователи
Рабочее место пользователя
Комплекс измерительного
оборудования
Графический интерфейс пользователя
Критерии
выборки
данных
Электрические
сигналы
Контроллер
Локальные вычислительные
сети и Интернет
Данные в
формате
внутреннего
протокола
АРМ
SQL-запросы
DDE-сервер Unitronics
Спутниковый
канал
Отчёты,
сообщения
Диспетчерский
сервер
Выборка
данных
База данных значений
параметров судов
Сообщения
Рабочая программа
капитана судна
Графическое
изображение
Программный модуль
отображения судов
на карте мира
Программный модуль
генерации отчётов
Управляющая
программа контроллера
Unitronics
Мгновенные
значения
параметров
Критерии
выборки
данных
Выборка
данных
SQL-запросы
Значения измеряемых
параметров, сообщения
Программный модуль
обновления базы
данных
Координаты
судов
База данных
географических
координат судов
Координаты судов
ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
Схема алгоритма программы АРМ капитана судна
Начало
1
Установка связи с контроллером, проверка
уровня сигнала терминала спутниковой
системы, загрузка параметров конфигурации
Инициализация
устройств
2
6
Текущ_час=
=Hr?
Обновление
экранных
индикаторов
Нет
15
Отпр_сообщ?
Да
3
Есть DDEсвязь?
Да
7
19
Пришло
сообщ?
Нет
Вычисление
среднего
уровня
Формирование
сообщения
Нет
Да
Да
16
Основные функции:
20
Сигнализация
сообщения
Нет
4
Временная
остановка
процесса
5
Установка связи
с контроллером
8
Определение
времени работы
валопроводов
9
17
Запись
сообщения в
локальную БД
21
Запись
сообщения в
локальную БД
18
Определение
средней частоты вращения
Отправка
сообщения
10
Определение
координат
судна
22
Завершение
работы?
Да
11
Форматирование данных и
отправка
Конец
12
Hr=Hr+1
13
Нет
Hr=24
Да
14
Hr=0
Нет
1. слежение за состоянием связи с
контроллером и уровнем сигнала,
принимаемого со спутника;
2. автоматическая отправка отчёта в
начале каждого часа;
3. отправка текстового сообщения на
диспетчерский сервер в произвольный
момент времени по желанию капитана
судна;
4. получение и немедленное
отображение входящего сообщения.
ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
Схема доступа к данным клиентского приложения
База данных
Операционная система
Структурированный
файл данных
Информация с датчиков
и координаты судна 1
Провайдер баз данных
Microsoft.Jet.OLEDB.4.0
...
Информация с датчиков
и координаты судна N
Клиентское приложение
Компонент
TADOConnection,
обеспечивающий связь
с базой данных
Сообщения экипажа судна
Справочник информации по
судам
Справочник настроек
параметров отображения
информации
Структурированный
файл данных
Справочник параметров
географических карт
Данные топографической
привязки
Компонент TTable справочник
информации о судах
Компонент TQuery для
запросов по переписке
с судами
Компонент TQuery для
запросов по
контролируемым
параметрам судов
Компонент TQuery для
запросов по
позиционированию
судов на картах
Экранные компоненты интерфейса для доступа и отображения данных
ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
Экранная форма отображения показаний датчиков
ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
Экранная форма отображения судна на укрупнённой карте
Обозначение
координат
судна
ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
Экранная форма отображения судна на детализированной карте
Обозначение
координат судна
и вывод
информации
ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
Экранная форма отображения судна на спутниковой карте
Обозначение
координат судна и
вывод информации
ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
Экранная форма отображения судна на векторной карте
Google
РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ
Комплекс измерительного оборудования установлен на трёх судах:
- «Волгонефть-53»;
- «Нефтерудовоз 59М»;
- «Нефтерудовоз 34».
Время непрерывной эксплуатации системы – апрель-октябрь 2008 г.
Количество пользователей – 10 человек, каждый имеет возможность
доступа к данным через локальную сеть офиса или Интернет
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
Расширение функциональных возможностей ПО:
• разработка подсистемы статистического анализа данных;
• разработка подсистемы удалённого обновления ПО АРМ капитана;
• организация дистанционного управления компонентами мобильной части
системы;
СПАСИБО
ЗА ВНИМАНИЕ!
Жду Ваших вопросов!