一种船舶姿态3D实时监测系统技术方案

一种船舶姿态3D实时监测系统，属于船舶监测技术领域，该监测系统包含有双冗余PLC模块、双冗余交换机模块、传感器模块和系统显示终端，所述系统显示终端包括动态3D显示终端，所述传感器模块和双冗余PLC模块通过信号线连接，所述双冗余PLC模块和双冗余交换机模块通过双冗余以太网连接，所述双冗余交换机模块和动态3D显示终端通过双冗余以太网连接。该监测系统采用双冗余PLC模块、双冗余交换机模块、双冗余以太网，动态3D显示终端，能够实时显示船舶的动态3D姿态，且该监测系统具有较强的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于船舶监测
，特别是涉及一种船舶姿态3D实时监测系统。
技术介绍
目前，常规的船舶姿态监测系统主要有传感器、测控模块、网络模块和显示模块组成，系统一般无冗余结构。当模块故障或网络故障时，会影响系统功能的正常运行，从而对船舶舱室系统的平衡控制造成一定的风险，严重时甚至会影响到船舶的稳定性。显示模块为一台显示终端，即使配置多台显示终端，显示的信息内容与形式也完全相同。常规船舶采用数据列表和柱状图形式显示现场传感器采集的数据，因此系统只能通过静态、平面的形式反映船舶当前的纵横倾、吃水以及各种舱室的液位，操作人员无法生动、直观的感受船舶姿态。当船舶作业时，对船舶姿态的调整操作也不够便捷。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种船舶姿态3D实时监测系统，该监测系统能够实时、准确、可靠的监测与显示船舶静态2D姿态和动态3D姿态。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种船舶姿态3D实时监测系统，该监测系统包含有双冗余PLC模块、双冗余交换机模块、传感器模块和系统显示终端，所述系统显示终端包括动态3D显示终端，所述传感器模块和双冗余PLC模块通过信号线连接，所述双冗余PLC模块和双冗余交换机模块通过双冗余以太网连接，所述双冗余交换机模块和动态3D显示终端通过双冗余以太网连接，其中：所述传感器模块用于实时采集船舶姿态信息的模拟量，并发送给双冗余PLC模块，所述船舶姿态信息包含船舶纵倾信号、船舶横倾信号、船舶左艏吃水信号、船舶右艏吃水信号、船舶左艉吃水信号、船舶右艉吃水信号、压载舱液位信号；所述双冗余PLC模块对传感器模块发送的船舶姿态信息的模拟量进行模数转换为船舶姿态数字信号，再调制为以太网格式，然后传递给双冗余交换机模块；所述双冗余交换机模块将接收到的双冗余PLC模块的船舶姿态数字信号传递给动态3D显示终端；优选的，所述动态3D显示终端包含有3D姿态显示模块、数据配置模块、船体建模模块、参数采集处理模块，其中：所述船体建模模块对船体以及各舱室系统建立静态的3D模型并向数据配置模块输出静态的3D模型；所述参数采集处理模块接收、解调来自于双冗余交换机模块的船舶姿态数字信号，然后将解调后的船舶姿态数字信号输出给数据配置模块；所述数据配置模块接收来自船体建模模块的静态的3D模型和参数采集处理模块的船舶姿态数字信号，将静态3D模型和实时参数进行数据配置和耦合，并将耦合后生成的动态船舶3D模型输出给3D姿态显示模块；所述3D姿态显示模块用于将数据配置模块发送的耦合后生成的动态船舶3D模型进行显示。优选的，所述动态3D显示终端集成有3D视角切换/锁定模块、3D倾角放大模块和3D模式切换模块。所述3D视角切换/锁定模块用于采集操作人员所选择的3D视角切换/锁定命令，对3D姿态显示模块显示的相应图形进行视角切换或锁定处理。所述3D倾角放大模块用于采集操作人员所选择的3D倾角放大模块命令，对3D姿态显示模块显示的相应图形进行倾角放大处理。所述3D模式切换模块用于采集操作人员所选择的3D实景/半实景切换命令，对3D姿态显示模块显示的相应图形进行3D实景/半实景切换处理。优选的，所述系统显示终端还包括2D显示终端，所述2D显示终端与双冗余交换机模块通过双冗余以太网连接，所述双冗余交换机模块将接收到的双冗余PLC模块的船舶姿态数字信号传递给2D显示终端，2D显示终端根据从双冗余交换机模块获取的船舶姿态数字信号，采用数据列表和柱状图形式对船舶的姿态信息进行监测和显示。2D显示终端和动态3D显示终端相互独立且互为冗余备份，当一个显示终端发生故障时，不会影响另一显示终端的正常运行。且两套显示系统之间没有相互联动关系。优选的，该监测系统还包含有测控柜和用于给该监测系统供电的UPS电源，所述双冗余PLC模块和UPS电源安装在测控柜内。UPS电源可以给该监测系统提供稳定的电源保障，提高了该监测系统的可靠性和稳定性。优选的所述双冗余PLC模块包含有PLC模块甲和PLC模块乙，PLC模块甲和PLC模块乙将接收到的传感器模块发送的船舶姿态信息的模拟量进行模数转换为船舶姿态数字信号，再调制为以太网格式的船舶姿态数字信号，然后将调制后的船舶姿态数字信号传递给双冗余交换机模块。优选的，所述双冗余交换机模块包含有交换机甲和交换机乙，所述交换机甲和交换机乙上均设置有与第三方连接的接口，所述交换机甲和交换机乙将接收到的双冗余PLC模块的船舶姿态数字信号传递给2D显示终端和动态3D显示终端；2D显示终端和动态3D显示终端优先采集交换机甲传递来的来自PLC模块甲的船舶姿态数字信号，若2D显示终端和/或动态3D显示终端采集不到交换机甲传递来的来自PLC模块甲的船舶姿态数字信号，则2D显示终端和动态3D显示终端自动采集交换机甲传递来的来自PLC模块乙的船舶姿态数字信号；若2D显示终端和/或动态3D显示终端采集不到交换机甲传递来的来自PLC模块甲或PLC模块乙的船舶姿态数字信号，则2D显示终端和动态3D显示终端自动采集交换机乙传递来的来自PLC模块甲的船舶姿态数字信号；若2D显示终端和/或动态3D显示终端采集不到交换机甲传递来的来自PLC模块甲或PLC模块乙的船舶姿态数字信号，也采集不到交换机乙传递来的来自PLC模块甲的船舶姿态数字信号，则2D显示终端和动态3D显示终端自动采集交换机乙传递来的来自PLC模块乙的船舶姿态数字信号。优选的，该监测系统还包含有一个以上与双冗余PLC模块连接的遥控阀门模块。优选的，所述遥控阀门模块包含有遥控阀门、控制继电器和阀门驱动装置，所述控制继电器和双冗余PLC模块连接，所述阀门驱动装置既和遥控阀门连接，也和控制继电器连接。操作人员根据系统显示终端显示的图像和数据，对遥控阀门发出开/关指令，该指令以指令数字信号形式经由双冗余交换机模块、双冗余PLC模块传递至控制继电器。控制继电器根据接收到的指令数字信号，通过阀门驱动装置操纵阀门开/关以实现对各舱室液位的控制。阀门驱动装置将阀门开/关状态以阀门状态数字信号形式经由控制继电器传递给PLC模块甲和PLC模块乙，PLC模块甲和PLC模块乙将接收到的阀门状态数字信号传递给交换机甲和交换机乙。交换机甲和交换机乙将接收到的阀门状态数字信号传递给2D显示终端和动态3D显示终端。2D显示终端和动态3D显示终端优先采集交换机甲传递来的来自PLC模块甲的阀门状态数字信号，若2D显示终端和/或动态3D显示终端采集不到交换机甲传递来的来自PLC模块甲的阀门状态数字信号，则2D显示终端和动态3D显示终端自动采集交换机甲传递来的来自PLC模块乙的阀门状态数字信号；若2D显示终端和/或动态3D显示终端采集不到交换机甲传递来的来自PLC模块甲或PLC模块乙的阀门状态数字信号，则2D显示终端和动态3D显示终端自动采集交换机乙传递来的来自PLC模块甲的阀门状态数字信号；若2D显示终端和/或动态3D显示终端采集不到交换机甲传递来的来自PLC模块甲或PLC模块乙的阀门状态数字信号，也采集不到交换机乙传递来的来自PLC模块甲的阀门状态数字信号，则2D显示终端和动态3D显示终端自动采集交换机乙传递来的来自PLC模块乙的阀门状态数字信号。2D显示终端和动态3D显示终端根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶姿态3D实时监测系统，其特征在于，该监测系统包含有双冗余PLC模块、双冗余交换机模块、传感器模块和系统显示终端，所述系统显示终端包括动态3D显示终端，所述传感器模块和双冗余PLC模块通过信号线连接，所述双冗余PLC模块和双冗余交换机模块通过双冗余以太网连接，所述双冗余交换机模块和动态3D显示终端通过双冗余以太网连接，其中：所述传感器模块用于实时采集船舶姿态信息的模拟量，并发送给双冗余PLC模块，所述船舶姿态信息包含船舶纵倾信号、船舶横倾信号、船舶左艏吃水信号、船舶右艏吃水信号、船舶左艉吃水信号、船舶右艉吃水信号、压载舱液位信号；所述双冗余PLC模块对传感器模块发送的船舶姿态信息的模拟量进行模数转换为船舶姿态数字信号,再调制为以太网格式的船舶姿态数字信号，然后传递给双冗余交换机模块；所述双冗余交换机模块将接收到的双冗余PLC模块的船舶姿态数字信号传递给动态3D显示终端；所述动态3D显示终端先对船体以及各舱室系统建立静态的3D模型，再将双冗余交换机模块发送的船舶姿态数字信号与静态的3D模型中船体以及各舱室系统的各个部位进行匹配，实现船舶姿态的3D动态调整与实时监测显示。

【技术特征摘要】
1.一种船舶姿态3D实时监测系统，其特征在于，该监测系统包含有双冗余PLC模块、双冗余交换机模块、传感器模块和系统显示终端，所述系统显示终端包括动态3D显示终端，所述传感器模块和双冗余PLC模块通过信号线连接，所述双冗余PLC模块和双冗余交换机模块通过双冗余以太网连接，所述双冗余交换机模块和动态3D显示终端通过双冗余以太网连接，其中：所述传感器模块用于实时采集船舶姿态信息的模拟量，并发送给双冗余PLC模块，所述船舶姿态信息包含船舶纵倾信号、船舶横倾信号、船舶左艏吃水信号、船舶右艏吃水信号、船舶左艉吃水信号、船舶右艉吃水信号、压载舱液位信号；所述双冗余PLC模块对传感器模块发送的船舶姿态信息的模拟量进行模数转换为船舶姿态数字信号,再调制为以太网格式的船舶姿态数字信号，然后传递给双冗余交换机模块；所述双冗余交换机模块将接收到的双冗余PLC模块的船舶姿态数字信号传递给动态3D显示终端；所述动态3D显示终端先对船体以及各舱室系统建立静态的3D模型，再将双冗余交换机模块发送的船舶姿态数字信号与静态的3D模型中船体以及各舱室系统的各个部位进行匹配，实现船舶姿态的3D动态调整与实时监测显示。2.根据权利要求1所述的一种船舶姿态3D实时监测系统，其特征在于，所述动态3D显示终端包含有3D姿态显示模块、数据配置模块、船体建模模块、参数采集处理模块，其中：所述船体建模模块对船体以及各舱室系统建立静态的3D模型并向数据配置模块输出静态的3D模型；所述参数采集处理模块接收、解调来自于双冗余交换机模块的船舶姿态数字信号，然后将解调后的船舶姿态数字信号输出给数据配置模块；所述数据配置模块接收来自船体建模模块的静态的3D模型和参数采集处理模块的船舶姿态数字信号，将静态3D模型和实时参数进行数据配置和耦合，并将耦合后生成的动态船舶3D模型输出给3D姿态显示模块；所述3D姿态显示模块用于将数据配置模块发送的耦合后生成的动态船舶3D模型进行显示。3.根据权利要求2所述的一种船舶姿态3D实时监测系统，其特征在于，所述动态3D显示终端集成有3D视角切换/锁定模块、3D倾角放大模块和3D模式切换模块。4.根据权利要求1所述的一种船舶姿态3D实时监测系统，其特征在于，所述系统显示终端还包括2D显示终端，所述2D显示终端与双冗余交换机模块通过双冗余以太网连接，所述双冗余交换机模块将接收到的双冗余PLC模块的船舶姿态数字信号传递给2D显示终端，2D显示终端根据从双冗余交换机模块获取的船舶姿态数字信号，采用数据列表和柱状图形式对船舶的姿态信息进行监测和显示。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜佳，陆红，倪春华，马德良，杨锦汉，居治安，郑远斌，甘利，申定安，王师军，
申请(专利权)人：上海迈领自控科技发展有限公司，中交第四航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31