專利名稱：：船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及船舶機(jī)艙自動化領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：由于先進(jìn)的船舶中人員配置較少，機(jī)艙無人值班或很少有人到下層機(jī)艙中去。因此當(dāng)某個值班員如果單人去機(jī)艙或某個艙室的話，其他人員可能根本不知道，一旦該人員碰到意外事故而"昏死"導(dǎo)致自己無法行動，則生命就會受到危險，必須盡早發(fā)現(xiàn)以獲得救助。此外，由于駕駛室人員稀少，如果在航行特別是夜航中值班船員打瞌睡或擅離崗位，就有可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的后果，輕則擱淺碰撞，重則船毀人亡。縱觀國內(nèi)外航海史，這樣的事例屢見不鮮。在現(xiàn)有技術(shù)中，出現(xiàn)過一些安保產(chǎn)品，它通過報警器迫使船員每隔幾分鐘按一次按鈕，以防止其瞌睡，這是最簡單的安保系統(tǒng)。除此之外，該系統(tǒng)沒有設(shè)置其它功能，也無法應(yīng)用在其它機(jī)艙內(nèi)，并且輪機(jī)員在發(fā)生危險時，無法對外進(jìn)行主動呼救，所以在發(fā)生事故時無法在第一時間內(nèi)通知全船并予以解決。另外，以往的這些設(shè)備都只是在離線狀態(tài)下使用，如果船舶體積大，需要異地遠(yuǎn)距離監(jiān)控的時候，上述的設(shè)備就不能滿足要求了。因此，開發(fā)一套使用方便可靠，兼系統(tǒng)自動監(jiān)控和人員主動求救的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化的完善的輪機(jī)員安全系統(tǒng)就成了航海領(lǐng)域的迫切要求。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)。本實用新型為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提出一種船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)，包括輪機(jī)員安全啟停模塊，基于用戶啟動而發(fā)出一故障報警啟動信號，以及響應(yīng)一第一主控信號而發(fā)出綜合報警；輪機(jī)員安全復(fù)位模塊，具有一復(fù)位按鈕及一求救按鈕，該復(fù)位按鈕被按下時發(fā)出一復(fù)位信號，該求救按鈕被按下時發(fā)出一求救信號；輪機(jī)員安全主控模塊，連接該輪機(jī)員安全啟停模塊與該輪機(jī)員安全復(fù)位模塊，該輪機(jī)員安全主控模塊響應(yīng)該故障報警啟動信號而啟動對應(yīng)該輪機(jī)員安全復(fù)位模塊的故障報警計時，響應(yīng)該復(fù)位信號而使該故障報警計時清零，以及響應(yīng)該求救信號而發(fā)出該第一主控信號。在上述的船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)中，該輪機(jī)員安全復(fù)位模塊還具有一預(yù)報警單元，在該故障報警計時期間結(jié)束時，該輪機(jī)員安全主控模塊發(fā)出一第二主控信號而使該預(yù)報警單元報警。在上述的船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)中，包括多個輪機(jī)員安全復(fù)位模塊，按照區(qū)域設(shè)于船舶機(jī)艙中。在上述的船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)中，每一該區(qū)域?qū)?yīng)設(shè)有一該輪機(jī)員安全啟停模塊。在上述的船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)中，該輪機(jī)員安全主控模塊包括信號輸入單元，接收該故障報警啟動信號、該復(fù)位信號、該求救信號；信號輸出單元，發(fā)送該第一主控信號及該第二主控信號；嵌入式處理單元，連接該信號輸入單元及該信號輸出單元；以及電源處理單元，為該信號輸入單元、信號輸出單元及該嵌入式處理單元供電。在上述的船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)中，該輪機(jī)員安全主控模塊還包括連接CAN總線的網(wǎng)絡(luò)接口。本實用新型由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著優(yōu)點在計時報警功能之外，加入主動求救功能，即當(dāng)輪機(jī)員發(fā)現(xiàn)機(jī)艙有危險時能立即通過本系統(tǒng)向全船發(fā)出三級報警，使危險在第一時間內(nèi)被清除。在主模塊中加入了網(wǎng)絡(luò)接口，嵌入式處理單元內(nèi)集成了冗余的雙CAN通訊控制器，軟件內(nèi)也配置了大量用以保證傳輸正確的數(shù)據(jù)傳輸診斷程序。所以系統(tǒng)在需要時可隨時添加到網(wǎng)絡(luò)中以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控。另外，本系統(tǒng)實現(xiàn)了智能化、模塊化和網(wǎng)絡(luò)化，因此可以現(xiàn)今船舶機(jī)艙系統(tǒng)的應(yīng)用需求。為讓本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式作詳細(xì)說明，其中圖1是具有本實用新型的輪機(jī)員安全系統(tǒng)的機(jī)艙監(jiān)控報警系統(tǒng)。圖2是本實用新型的輪機(jī)員安全系統(tǒng)的安全主控模塊內(nèi)部組成圖。圖3是安全主控模塊的電源處理單元的原理圖。圖4是安全主控模塊的信號調(diào)理電路圖。圖5是光電隔離電路。圖6是繼電器輸出電路。圖7是啟停模塊與主控模塊的接口圖。圖8是復(fù)位模塊與主控模塊的接口圖。具體實施方式本實用新型的船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)可以實現(xiàn)以往設(shè)備不具備的功能，簡要敘述如下本系統(tǒng)主控模塊內(nèi)部參數(shù)通過自生成軟件配置生成并下載到嵌入式CPU內(nèi)存中后便可獨立地按照軟件配置的流程工作。本系統(tǒng)能實現(xiàn)傳統(tǒng)的被動救助，即按一定時間發(fā)出預(yù)報警提醒，若被保護(hù)人員沒有響應(yīng)則觸發(fā)二級報警告知監(jiān)控室進(jìn)行救助。本實用新型的特征之一在于加入主動求救功能，即當(dāng)輪機(jī)員發(fā)現(xiàn)機(jī)艙有危險時能立即通過本系統(tǒng)向全船發(fā)出三級報警，使危險在第一時間內(nèi)被清除。本實用新型的特征之一還在于，本系統(tǒng)還在主模塊加入了網(wǎng)絡(luò)接口，嵌入式處理單元內(nèi)集成了冗余的雙CAN通訊控制器，軟件內(nèi)也配置了大量用以保證傳輸正確的數(shù)據(jù)傳輸診斷程序。所以系統(tǒng)在需要時可隨時添加到網(wǎng)絡(luò)中以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控。下面參照附圖詳細(xì)說明本實用新型的船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)。圖1是具有本實用新型的輪機(jī)員安全系統(tǒng)的機(jī)艙監(jiān)控報警系統(tǒng)。參照圖1所示，本實用新型的船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)100主要分為三個模塊，g卩，輪機(jī)員安全主控模塊110、輪機(jī)員安全啟停模塊120及輪機(jī)員安全復(fù)位模塊130。在一個實施例中，輪機(jī)員安全復(fù)位模塊130按照區(qū)域設(shè)置在船舶機(jī)艙內(nèi)，圖1示出其中的2個區(qū)域1和4。每一區(qū)域(例如區(qū)域1)內(nèi)設(shè)有多個輪機(jī)員安全復(fù)位模塊130，這些輪機(jī)員安全復(fù)位模塊130設(shè)于區(qū)域內(nèi)的不同位置。另外，每一區(qū)域內(nèi)單獨設(shè)置一個輪機(jī)員安全啟停模塊120。這些輪機(jī)員安全啟停5模塊120以及輪機(jī)員安全復(fù)位模塊130均連接到監(jiān)控室內(nèi)的輪機(jī)員安全主控模塊110。輪機(jī)員安全啟停模塊120有一啟停按鈕(圖l未示)，當(dāng)船員去某個艙室工作時，在入口處首先按下輪機(jī)員安全啟停模塊120的啟停按鈕，此時輪機(jī)員安全啟停模塊120會發(fā)送故障報警啟動信號至輪機(jī)員安全主控模塊110，使之觸發(fā)對應(yīng)此區(qū)域內(nèi)的輪機(jī)員安全復(fù)位模塊130的故障報警計時。也就是說，故障報警計時是由輪機(jī)員安全主控模塊IIO為對應(yīng)輪機(jī)員安全復(fù)位模塊130分配的計時單元來完成。輪機(jī)員安全啟停模塊120上另有綜合報警單元，以負(fù)責(zé)整個區(qū)域(如區(qū)域l、4)的綜合報警通知。輪機(jī)員安全復(fù)位模塊130具有復(fù)位按鈕和求救按鈕，復(fù)位按鈕被按下時會向輪機(jī)員安全主控模塊IIO發(fā)送復(fù)位信號，求救按鈕被按下時會向輪機(jī)員安全主控模塊IIO發(fā)送求救信號。輪機(jī)員安全復(fù)位模塊130還具有可發(fā)出預(yù)報警信號的預(yù)報警單元。當(dāng)系統(tǒng)處于故障報警計時狀態(tài)時，如果沒有意外情況發(fā)生，必須在指定時間內(nèi)，按下該區(qū)域內(nèi)的輪機(jī)員安全復(fù)位模塊130上的復(fù)位按鈕，使輪機(jī)員安全主控模塊110自動清除故障報警計時為零；如果在規(guī)定的預(yù)報警時間內(nèi)，由于船員未按下復(fù)位按鈕，將會由輪機(jī)員安全主控模塊iio發(fā)送第二主控信號至預(yù)報警單元，使之發(fā)出聲光預(yù)報警信號以引起該船員注意；此時船員按下復(fù)位按鈕，輪機(jī)員安全主控模塊110自動將故障預(yù)報警定時時間清零，恢復(fù)正常運行；但是如果超過了設(shè)定的報警時間，輪機(jī)員安全復(fù)位模塊130仍然沒有得到復(fù)位(即沒有復(fù)位信號發(fā)出)，則輪機(jī)員安全主控模塊iio將發(fā)出第一主控信號傳送至該區(qū)域的輪機(jī)員安全啟停模塊120，由其綜合報警單元通知全船人員實施救助。船員只需按下該區(qū)域內(nèi)任意輪機(jī)員安全復(fù)位模塊130上的復(fù)位按鈕，即可取消聲光報警，使輪機(jī)員安全主控模塊UO進(jìn)入正常運行狀態(tài)。當(dāng)船員發(fā)生意外事故時，只需按下該區(qū)域內(nèi)任意輪機(jī)員安全復(fù)位模塊130上的求救按鈕，則輪機(jī)員安全主控模塊IIO收到求救信號后會發(fā)送第一主控信號至該區(qū)域的輪機(jī)員安全啟停模塊120，通知全船人員實施救助。當(dāng)船員結(jié)束當(dāng)前工作，離開某個艙室時，需再次按下輪機(jī)員安全啟停模塊120的啟停按鈕退出運行狀態(tài)。輪機(jī)員安全主控模塊110較佳地具有網(wǎng)絡(luò)接口，可通過CAN總線(如圖1的CAN1，CAN2)將信號傳送至標(biāo)顯臺和延伸報警模塊進(jìn)行處理和記錄，以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控。下面說明各模塊的配置情況。輪機(jī)員安全主控模塊110，基于冗余CAN通訊，是本系統(tǒng)最核心的部分，它的主控板采用了前沿的嵌入式ARM7技術(shù)，有著控制指令豐富，控制功能強(qiáng)，指令可靠性高的特點，使得本模塊具有使用方便、無跳線、抗干擾能力強(qiáng)等特點。參照2所示，輪機(jī)員安全主控模塊110進(jìn)一步包括以下幾個子模塊電源處理單元111，供電電路采用了光電隔離設(shè)計，保證了板上的處理電路供電的穩(wěn)定性，可接受+30%和-25%的寬幅供電范圍。保證電源在不同工作狀態(tài)下都能可靠供電。圖3示出電源處理單元的一個例子，其中F1是自復(fù)位保險絲，YR是壓敏電阻。由于本系統(tǒng)主要應(yīng)用在船舶機(jī)艙內(nèi)，無法良好接地，出于減少地線干擾的考慮采用了浮地設(shè)計。因此，用戶現(xiàn)場使用的24VDC電源采用了帶有光電隔離設(shè)計的DC-DC模塊FKC24D15，它可以提供+15V和-15￥兩路0<:電源，從而在電源進(jìn)線端大幅度降低地線干擾的強(qiáng)度。電源電路中電容是起濾波作用的，應(yīng)用過程中常說的"一大并一小的濾波電容"的濾波效果比較好，可以得到比較平滑的電壓信號。而使用帶有方向的膽電容濾波效果更好。嵌入式處理單元112，主控板上使用了支持實時仿真和跟蹤的32位ARM7TDMICPU(LPC2129)，并帶有256k字節(jié)嵌入的高速Flash存儲器。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。對代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小。使用該CPU大大提高了運算速度，經(jīng)過跳頻可達(dá)到60MHZ的主頻。由于硬件資源的豐富，保證了處理軟件的復(fù)雜功能，如數(shù)字濾波、擬合運算、最小二乘計算、線性化、通訊診斷等的順利實現(xiàn)。該芯片采用64腳封裝、功耗低、硬件資源多，包括多個32位定時器、4路IO位ADC、2路CAN、PWM通道、46個GPIO以及多達(dá)9個外部中斷，它特別適用于汽車、工業(yè)控制應(yīng)用以及醫(yī)療系統(tǒng)和容錯維護(hù)總線。由于內(nèi)置了兩路符合CAN2.0B的CAN總線通道，它也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器以及基于工業(yè)現(xiàn)場總線通訊的各種應(yīng)用。信號輸入單元113可以接收來自接收該輪機(jī)員安全啟停模塊120及該輪機(jī)員安全復(fù)位模塊130的故障報警啟動信號、復(fù)位信號、求救信號等信號。信號輸出單元114可以發(fā)送上述的第一主控信號及第二主控信號。如圖5所示，信號輸入單元113采用浮空地線設(shè)計，采用PS2801-4光隔芯片，有效隔離外部信號對繼電器磁性元件的干擾，使輸出更準(zhǔn)確可靠。船舶監(jiān)控對象中含有大量開關(guān)量信號，對這些開關(guān)量信號的拾取主要是通過加載直流電源，并對門檻電壓進(jìn)行采集，由于現(xiàn)場的電源種類繁多，本實用新型在信號進(jìn)入光電隔離之前進(jìn)行如圖4所示的信號調(diào)理。由于機(jī)艙電源不超過安全電壓，即電壓輸入不超過直流36V，加入畫BD7000雙二極管使得NPN管的基極穩(wěn)定在1.4V，由于BC847的基極-集電極電壓最大可承受50V,所以使得NPN管BC847的發(fā)射級電壓穩(wěn)定在O.7V左右，并使得進(jìn)入光電隔離芯片的驅(qū)動電流穩(wěn)定在6毫安左右，從而保證了整個采集電路的可靠性，也提高了適用性。信號進(jìn)入光電隔離芯片PS2801-4(如圖5)可以有效隔離電源端沒有濾掉的信號干擾，更提升信號的純凈度。信號輸出單元114的繼電器輸出部分如圖6所示，加在繼電器線包兩端的二極管是為了避免線包反向放電損傷三極管9012。輪機(jī)員安全啟停模塊120安裝在一啟動盒中，每個啟動盒上裝有復(fù)位按鈕、求救按鈕和黃色報警燈和喇叭。由2路開關(guān)量信號輸出(l路為輪機(jī)員安全復(fù)位信號，1路為輪機(jī)員求救信號)，1路預(yù)報警指示燈及報警喇叭輸入組成。這些輸入和輸出的電纜直接和主控模塊110相連。啟停模塊120與主控模塊110的接口圖如圖7所示。輪機(jī)員安全啟停模塊120的輸入輸出接口為7芯航空插頭，具體如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>輪機(jī)員安全復(fù)位模塊130安裝在一復(fù)位盒中，每個復(fù)位盒上裝有起動/停止鑰匙旋鈕和電源指示燈。由l路開關(guān)量信號輸出(區(qū)域起/停信號)組成。這些輸出的電纜直接和主控模塊110相連。復(fù)位模塊130與主控模塊IIO的接口圖見圖8。該模塊的輸入輸出接口為6芯航空插頭，具體如下:序號引腳定義備注1電源++24V23起動/停止鑰匙旋鈕信號無源開關(guān)輸出45綜合報警無源開關(guān)輸入6電源-24V地雖然本實用新型已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本實用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本實用新型的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。9權(quán)利要求1.一種船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)，其特征在于包括輪機(jī)員安全啟停模塊，基于用戶啟動而發(fā)出一故障報警啟動信號，以及響應(yīng)一第一主控信號而發(fā)出綜合報警；輪機(jī)員安全復(fù)位模塊，具有一復(fù)位按鈕及一求救按鈕，該復(fù)位按鈕被按下時發(fā)出一復(fù)位信號，該求救按鈕被按下時發(fā)出一求救信號；輪機(jī)員安全主控模塊，連接該輪機(jī)員安全啟停模塊與該輪機(jī)員安全復(fù)位模塊，該輪機(jī)員安全主控模塊響應(yīng)該故障報警啟動信號而啟動對應(yīng)該輪機(jī)員安全復(fù)位模塊的故障報警計時，響應(yīng)該復(fù)位信號而使該故障報警計時清零，以及響應(yīng)該求救信號而發(fā)出該第一主控信號。2.如權(quán)利要求l所述的船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)，其特征在于，該輪機(jī)員安全復(fù)位模塊還具有一預(yù)報警單元，在該故障報警計時期間結(jié)束時，該輪機(jī)員安全主控模塊發(fā)出一第二主控信號而使該預(yù)報警單元報警。3.如權(quán)利要求l所述的船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)，其特征在于，包括多個輪機(jī)員安全復(fù)位模塊，按照區(qū)域設(shè)于船舶機(jī)艙中。4.如權(quán)利要求3所述的船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)，其特征在于，每一該區(qū)域?qū)?yīng)設(shè)有一該輪機(jī)員安全啟停模塊。5.如權(quán)利要求l所述的船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)，其特征在于，該輪機(jī)員安全主控模塊包括信號輸入單元，接收該故障報警啟動信號、該復(fù)位信號、該求救信號；信號輸出單元，發(fā)送該第一主控信號及該第二主控信號；嵌入式處理單元，連接該信號輸入單元及該信號輸出單元；以及電源處理單元，為該信號輸入單元、信號輸出單元及該嵌入式處理單元供電。6.如權(quán)利要求5所述的船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)，其特征在于，該輪機(jī)員安全主控模塊還包括連接CAN總線的網(wǎng)絡(luò)接口。專利摘要本實用新型涉及一種船舶機(jī)艙輪機(jī)員安全系統(tǒng)，包括輪機(jī)員安全啟停模塊，基于用戶啟動而發(fā)出一故障報警啟動信號，以及響應(yīng)一第一主控信號而發(fā)出綜合報警；輪機(jī)員安全復(fù)位模塊，具有一復(fù)位按鈕及一求救按鈕，該復(fù)位按鈕被按下時發(fā)出一復(fù)位信號，該求救按鈕被按下時發(fā)出一求救信號；輪機(jī)員安全主控模塊，連接該輪機(jī)員安全啟停模塊與該輪機(jī)員安全復(fù)位模塊，該輪機(jī)員安全主控模塊響應(yīng)該故障報警啟動信號而啟動對應(yīng)該輪機(jī)員安全復(fù)位模塊的故障報警計時，響應(yīng)該復(fù)位信號而使該故障報警計時清零，以及響應(yīng)該求救信號而發(fā)出該第一主控信號。文檔編號B63B45/00GK201261542SQ200820151930公開日2009年6月24日申請日期2008年8月14日優(yōu)先權(quán)日2008年8月14日發(fā)明者赟劉,健呂,帆吳,孫聚川,博張,平張,晶李,鵬解申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所