一种船舶电力推进装置遥控系统及其控制方法与流程

本发明属船舶推进装置自动化控制领域，具体涉及一种船舶电力推进装置遥控系统，以及其控制方法。

背景技术：

船舶电力推进装置是一种通过电动机带动螺旋桨驱动船舶前进的船舶动力系统。一套典型的船舶电力推进装置包括指挥显控台和若干电力推进设备，例如直流配电板、交流配电板、变频器、ups、380v逆变电源、蓄电池巡检仪、冷却水循环系统等。

船舶电力推进装置遥控系统（以下简称遥控系统）是人员在驾控室内控制位于机舱的船舶电力推进设备和监控设备运行状态的重要系统。遥控系统中指挥显控台向各电力推进设备发送控制指令，同时接收来自各电力推进设备的指令执行反馈和运行状态信息。

现有技术中的遥控系统为了兼顾信息传输的距离、数量与抗干扰性能，使用以太网和can总线作为信息传输线路，因此遥控系统在工作时需要进行大量以太网数据包和can数据帧之间的转换处理。选择交流配电板承担系统内部所有的信息转换任务。

现有遥控系统存在以下不足：

1，需要转换处理的信息数量很大时交流配电板的硬件性能不足会导致信息转换处理延时或丢失。交流配电板选用高等级处理器或采取双路冗余设计提高遥控系统信息处理能力将提高设备成本和遥控系统的设计复杂性。

2，在船舶不同工作状态下，遥控系统中需要转换处理的信息数量和类型存在着较大差别。例如系泊状态下，电力推进设备中有交流配电板和380v逆变电源、ups、冷却水循环系统工作，遥控系统中只有上述设备的控制指令信息、指令反馈和状态信息，信息数量相对较少；蓄电池充电状态和蓄电池供电航行状态下，船舶启用蓄电池或变频器，蓄电池巡检仪和变频器会发出大量蓄电池单体和电机的状态信息，此时交流配电板转换处理的信息大部分为如蓄电池单体和电机的状态信息等实时性要求相对较低的信息，系统中重要信息如设备控制指令不能得到及时处理。

技术实现要素：

针对现有船舶电力推进装置遥控系统中存在的技术问题，本发明的目的之一是提出一种船舶电力推进装置遥控系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种船舶电力推进装置遥控系统，包括位于驾控室的指挥显控台以及通过以太网连接指挥显控台的网关，所述的网关通过以太网连接位于机舱的交流配电板，交流配电板上通过以太网连接can总线，所述的can总线上连接电力推进设备，所述的网关和can总线之间还通过以太网并联有直流配电板、ups或/和变频器，所述的交流配电板、直流配电板、ups或/和变频器分别含有第一处理器、第二处理器、第三处理器和第四处理器，所述的第一处理器、第二处理器、第三处理器和第四处理器均为具有信息转换处理能力的dsp控制板或arm控制板或plc；第一处理器至第四处理器的信息转换处理性能依次降低；所述的can总线上还并联有蓄电池巡检仪、冷却水循环系统和380v逆变电源。

所述的一种船舶电力推进装置遥控系统，其can总线采用canopen2.0b协议。

所述的一种船舶电力推进装置遥控系统，其交流配电板、直流配电板、ups或/和变频器通过udp协议与指挥显控台连接。

本发明的目的之二是提出一种上述船舶电力推进装置遥控系统的控制方法，根据船舶的工作状态将遥控系统内需要转化处理的不同类型信息确定优先级，优先级包括：一级信息、二级信息、三级信息；其中一级信息、二级信息、三级信息信息优先级依次降低，根据优先级确定第一处理器，第二处理器，第三处理器，第四处理器的不同工作组合和信息转换处理任务分配。

进一步，上述处理器的不同工作组合和信息转换处理任务分配方法是：根据船舶不同工作状态确定遥控系统中需要转换处理的信息数量，根据遥控系统中需要转换处理的信息数量确定处理器的工作组合；根据船舶不同工作状态确定遥控系统中需要转换处理的信息类型，根据遥控系统中需要转换处理的信息类型的优先级确定信息转换处理任务在处理器间的分配。

更进一步，所述遥控系统的信息处理任务分配方法是：优先级高的信息类型由信息处理性能高的交流配电板和/或直流配电板进行处理；优先级低的信息类型由信息处理性能低的ups或/和变频器进行处理。

更进一步，所述的工作状态包括系泊状态、蓄电池充电状态和蓄电池供电航行状态；所述的一级信息包括指挥显控台下发的指令和设备指令反馈，所述的二级信息包括设备的重要状态信息，所述的三级信息包括普通状态信息（蓄电池单体和电机的结构温度信息）。

再进一步，所述的系泊状态下指挥显控台、交流配电板、ups、380v逆变电源和冷却水循环系统工作，类型信息包括设备控制指令、指令执行反馈、380v逆变电源工作电流反馈、ups内部备用电池状态、冷却水温度和流量信息等；其中一级信息包括控制指令和指令执行反馈，二级信息包括380v逆变电源工作电流反馈信息，三级信息包括ups内部备用电池状态反馈、冷却水温度和流量信息；交流配电板接收和处理上述一级信息、二级信息和三级信息的信息转换处理任务。

再进一步，所述的蓄电池供电航行状态下指挥显控台、交流配电板、直流配电板、ups、380v逆变电源、蓄电池巡检仪、冷却水循环系统和变频器工作，类型信息包括设备控制指令、指令执行反馈、直流配电板的输入输出电压电流信息、380v逆变电源工作电流反馈信息、放电状态下蓄电池单体温度、液位、电压信息、ups内部备用电池状态、冷却水温度和流量信息、变频器电压电流、电机转速信息和电机结构温度信息；其中一级信息包括设备控制指令和指令执行反馈，二级信息包括冷却水温度和流量信息、380v逆变电源的电流反馈信息、直流配电板的输入输出电压电流信息、变频器的电压电流以及电机转速信息；三级信息包括ups内部备用电池状态、放电状态下蓄电池单体的温度、液位和电压信息和电机结构温度信息；交流配电板处理一级信息，直流配电板处理二级信息，ups和变频器处理三级信息的信息转换处理任务分配。

再进一步，所述蓄电池充电状态下在蓄电池充电状态下，遥控系统中工作的设备有：指挥显控台、交流配电板、直流配电板、ups、380v逆变电源、蓄电池巡检仪和冷却水循环系统。所述遥控系统中具有以下类型信息：设备控制指令、指令执行反馈、交流配电板和直流配电板的输入输出电压电流状态、ups内部备用电池状态、380v逆变电源工作电流反馈、充电状态下蓄电池单体的温度、液位、电压信息。其中一级信息包括交流配电板和直流配电板的输入输出电压电流信息；二级信息包括380v逆变电源工作电流反馈、充电状态下蓄电池单体的温度、液位和电压信息；三级信息包括冷却水温度和流量信息、ups内部备用电池状态。交流配电板处理一级信息和二级信息，直流配电板处理三级信息的信息转换处理任务分配。

本发明的有益效果是：

与现有船舶电力推进装置遥控系统相比，本发明遥控系统在维持原有系统架构和不增加设备成本的前提下，提高了系统信息处理转换的速度和可靠性，避免因为交流配电板性能限制导致信息传输延迟和丢失，确保系统中重要信息能够得到及时处理。

相比现有船舶电力推进装置遥控系统仅采用交流配电板进行信息转换处理的系统架构，本发明提出的遥控系统除了利用交流配电板外，充分利用系统中其他具有空闲信息转换处理能力的电力推进设备直流配电板，ups和变频器辅助进行信息处理，在不需要改造现有系统架构增加硬件成本的基础上，提高了遥控系统的信息转换处理能力。

本发明遥控系统根据不同信息类型的重要性确定转换处理的优先级，进而确定不同的处理器组合和信息转换处理任务分配，具体而言，根据船舶所处工作状态确定遥控系统中需要转换处理的信息数量，根据遥控系统中需要转化能处理的信息数量确定处理器的工作组合；根据船舶不同工作状态确定遥控系统中需要转换处理信息类型，根据遥控系统中需要转换处理信息类型的优先级确定信息转换处理任务在处理器间分配。通过上述方法，确保重要类型信息能够得到优先处理。

附图说明

图1为现有船舶电力推进装置的遥控系统结构；

图2为本发明的遥控系统结构。

各附图标记为：1—指挥显控台，2—网关，3—交流配电板，4—以太网，5—can总线，6—电力推进设备，7—指挥显控台，8—网关，9—以太网，10—直流配电板，11—交流配电板，12—ups，13—变频器，14—蓄电池巡检仪，15—冷却水循环系统，16—380v逆变电源，17—电力推进设备，18—can总线。

具体实施方式

为使本技术领域的人员更好的理解本发明所提出的一种船舶电力推进装置遥控系统，下面结合本发明实施例和实施例附图，对所述遥控系统进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明是在现有遥控系统基础上进行以下方面的改进：1，利用遥控系统内直流配电板、ups和变频器辅助交流配电板进行信息转换处理；2，遥控系统根据船舶当前工作状态和信息优先级，在上述设备构成的组合内部分配信息转换处理任务，避免交流配电板处理器因需处理的信息量过大造成重要信息处理延迟和丢失，确保具有高优先级的重要信息及时得到处理和传输。

图1所示为现有船舶电力推进装置的遥控系统结构，包括指挥显控台1以及通过以太网4连接指挥显控台1的网关2，所述的网关2通过以太网4连接交流配电板3，交流配电板3上通过以太网4连接can总线5，所述的can总线5上连接其他电力推进设备6。

如图2所示，本实施例用以举例的一个船舶电力推进装置遥控系统，包括位于驾控室的指挥显控台7、位于机舱的直流配电板10、交流配电板11、ups12、变频器13、380v逆变电源16、蓄电池巡检仪14、冷却水循环系统15和其他电力推进设备17、以及以太网9、网关8和can总线18。

遥控系统中直流配电板10、交流配电板11、变频器13、380v逆变电源16、ups12和蓄电池巡检仪14、冷却水循环系统15以及电力推进设备17并联于can总线18上。直流配电板10、交流配电板11、ups12、变频器13经过网关8通过以太网9连接指挥显控台7。

所述的交流配电板11、直流配电板10、ups12和变频器13上分别设置有含有第一处理器、第二处理器、第三处理器和第四处理器，所述的第一处理器、第二处理器、第三处理器和第四处理器均为具有信息转换处理能力的dsp控制板或arm控制板或plc；第一处理器至第四处理器的信息转换处理性能依次降低。

其中，直流配电板10和交流配电板11的dsp控制板、变频器13中plc和ups12中的arm控制板具有信息转换处理能力。dsp控制板、arm处理板卡和plc的信息转换处理性能依次降低。

所述的can总线18采用canopen2.0b协议。所述的交流配电板11、直流配电板10、ups12和变频器13通过udp协议与指挥显控台7连接。（与权利要求对应修改）

船舶具有以下工作状态：系泊状态、蓄电池充电状态、蓄电池供电航行状态。遥控系统中需要转换处理的信息根据内容可划分为一级信息、二级信息和三级信息，其中一级信息是系统运行时的关键信息，具有最高优先级，必须第一时间处理，其延迟或丢失将导致系统出现无法正常运行，例如指挥遥控台下发的指令和设备指令反馈；二级信息是系统运行时的重要信息，具有较高优先级，需要尽快处理，例如设备的重要状态信息；三级信息是优先级较低的一般信息，三级信息的数据量很大，偶发延迟不会造成系统故障，例如蓄电池单体和电机的结构温度信息。交流配电板与直流配电板，ups等设备并联，任务分配并非由交流配电板分配，实际应用中任务分配和处理器的组合模式可以根据项目的实际情况进行设计，具体的分配方法可以通过处理器程序或指挥显控台实现。

在系泊状态下，遥控系统中工作的设备有：指挥显控台7、交流配电板11、ups12、380v逆变电源16和冷却水循环系统15。遥控系统中有以下信息类型：设备控制指令、指令执行反馈、380v逆变电源工作电流反馈、ups内部备用电池状态、冷却水温度和流量信息等。每秒遥控系统内所需转换和处理的上述信息数量不超过500条数据帧，信息量小于交流配电板11每秒综合处理能力，因此遥控系统在系泊状态下确定交流配电板11处理所有信息。

根据信息内容可以确定控制指令和指令执行反馈是一级信息；380v逆变电源工作电流反馈信息是二级信息；ups内部备用电池状态反馈、冷却水温度和流量信息是三级信息。因此，遥控系统在系泊状态下，确定采取交流配电板11接收和处理一级、二级信息和三级信息的信息转换处理任务分配。

在蓄电池充电状态下，遥控系统中工作的设备有：指挥显控台7、交流配电板11、直流配电板10、ups12、380v逆变电源16、蓄电池巡检仪14和冷却水循环系统15。所述遥控系统中具有以下类型信息：设备控制指令、指令执行反馈、交流配电板11和直流配电板10的输入输出电压电流状态、ups12内部备用电池状态、380v逆变电源16工作电流反馈、充电状态下蓄电池单体的温度、液位、电压信息。其中一级信息包括交流配电板和直流配电板的输入输出电压电流信息；二级信息包括380v逆变电源工作电流反馈、充电状态下蓄电池单体的温度、液位和电压信息；三级信息包括冷却水温度和流量信息、ups内部备用电池状态。交流配电板处理一级信息和二级信息，直流配电板处理三级信息的信息转换处理任务分配。每秒遥控系统内所需转换和处理的上述信息数量大于500条且小于1500条数据帧，信息量小于交流配电板11和直流配电板10的每秒综合处理能力，因此遥控系统在蓄电池充电状态下确定交流配电板11和直流配电板0处理器的处理组合。

在蓄电池供电航行状态下，遥控系统中工作的设备有：指挥显控台7、交流配电板11、直流配电板10、ups12、380v逆变电源16、蓄电池巡检仪14、冷却水循环系统15、变频器13。所述遥控系统中具有以下类型信息：设备控制指令、指令执行反馈、直流配电板的输入输出电压电流信息、380v逆变电源工作电流反馈信息、放电状态下蓄电池单体温度、液位、电压信息、ups内部备用电池状态、冷却水温度和流量信息、变频器电压电流和电机转速信息和电机结构温度信息。每秒遥控系统内所需转换和处理的上述信息数量大于1500条数据帧且小于2500条数据帧，信息量小于交流配电板11、直流配电板10、ups12、和变频器13的每秒综合处理能力，因此遥控系统在蓄电池供电航行状态下确定交流配电板11、直流配电板10、ups12和变频器13处理器的处理组合。

根据信息内容可以确定设备控制指令、指令执行反馈是一级信息；冷却水温度和流量信息、380v逆变电源的电流反馈信息、直流配电板10的输入输出电压电流信息、变频器电压电流和电机转速信息是二级信息；ups12内部备用电池状态、放电状态下蓄电池单体的温度、液位和电压信息、电机结构温度信息是三级信息。

根据上述情况，遥控系统在蓄电池供电航行状态下，确定采取交流配电板11处理一级信息，直流配电板12处理二级信息，ups12和变频器13处理三级信息的信息转换处理任务分配。

本文中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。