基于CAN總線(xiàn)的封閉艙室大氣環(huán)境集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究.pdf

1、潛艇艙室是人員、武備、設(shè)備高度集中的密閉空間，隨著新型動(dòng)力的采用，大氣的污染已成為影響潛艇水下續(xù)航能力的重要因素之一。美國(guó)自1962年已將居住性從動(dòng)力、武備、觀通等諸多因素排序最后一位提高到了第二位，居住性的主要內(nèi)容是大氣質(zhì)量。改善潛艇的居住性，必須采取措施對(duì)艙室空氣進(jìn)行凈化和治理，對(duì)主要?dú)怏w污染成分進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量是采取凈化措施必須首先解決的問(wèn)題。同時(shí)由于潛艇艙室具有空間有限、密閉等特點(diǎn)，特別是在作戰(zhàn)狀態(tài)下，在長(zhǎng)時(shí)間水下航行，不能浮到水面

2、進(jìn)行氣體和污染物的排放。 當(dāng)前我國(guó)潛艇存在以下缺點(diǎn)和弊端：大氣環(huán)境分析儀、濾器、智能溫和濕度傳感器的布置分散，不利于操作人員的管理和操控；報(bào)警系統(tǒng)不集中，儀器在發(fā)生故障或是氣體濃度超標(biāo)后不能及時(shí)反映到操作人員那里，為事故的發(fā)生埋下了隱患；不能夠?qū)x器的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和存儲(chǔ)，不利于操作和管理人員分析儀器的工作規(guī)律和大氣濃度的對(duì)時(shí)間的規(guī)律，不方便對(duì)儀器的調(diào)試和數(shù)據(jù)分析。為了保證潛艇和艇員戰(zhàn)斗力、潛艇人員的安全和潛艇潛航能力，在潛艇內(nèi)部

3、實(shí)現(xiàn)基于CAN總線(xiàn)的對(duì)大氣環(huán)境的集中監(jiān)測(cè)管理，在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加數(shù)據(jù)集中復(fù)示功能、故障集中報(bào)警功能、數(shù)據(jù)集中管理、存儲(chǔ)和上傳功能，是目前我國(guó)潛艇自動(dòng)化發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。 本文首先詳細(xì)闡述潛艇大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要任務(wù)、功能模塊、總體設(shè)計(jì)方案以及其對(duì)軟硬件的要求。大氣環(huán)境集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN來(lái)構(gòu)建，基于CAN總線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)大氣分析儀與主機(jī)之間的通訊，通過(guò)選擇合適的支持CAN總線(xiàn)的相關(guān)器件來(lái)構(gòu)建復(fù)示儀的硬件系統(tǒng)，然后開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的系

4、統(tǒng)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)和儀器運(yùn)行狀態(tài)顯示、故障檢測(cè)以及實(shí)時(shí)報(bào)警等功能。通過(guò)可行性分析得到大氣環(huán)境集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)在技術(shù)上和硬件上均是可行的。 硬件是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心部分，課題在實(shí)現(xiàn)所有功能的前提下本著低成本的原則對(duì)一些重要硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。考慮系統(tǒng)構(gòu)建成本，開(kāi)發(fā)周期，以及Q系統(tǒng)的實(shí)際工作環(huán)境狀況，系統(tǒng)采用加固計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)集中顯示裝置。為實(shí)現(xiàn)濾器的集中顯示和管理，考慮設(shè)備的延續(xù)性和設(shè)備更新的成本和開(kāi)發(fā)周

5、期，設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的濾器信息采集單元來(lái)完成濾器的信息采集。為方便信號(hào)的采集，體現(xiàn)以艙室為單元進(jìn)行信息采集的設(shè)計(jì)思想，同時(shí)考慮系統(tǒng)布線(xiàn)的方便和美觀，開(kāi)發(fā)總線(xiàn)集線(xiàn)器來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)的總線(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于CAN總線(xiàn)來(lái)構(gòu)建，底層協(xié)議采用CAN2.0B，由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)屬于不太復(fù)雜CAN總線(xiàn)的控制網(wǎng)絡(luò)，故采用iCAN協(xié)議作為系統(tǒng)的高層協(xié)議，在iCAN協(xié)議下實(shí)現(xiàn)CAN報(bào)文的分配，數(shù)據(jù)的采集和對(duì)傳感器的控制。 軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)體現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)越性，監(jiān)