一种基于拖曳水池试验的一体化测控系统的制作方法

本发明涉及船舶性能智能检测领域，尤其是一种基于拖曳水池试验的一体化测控系统。

背景技术：

1、目前拖曳水池试验工作的开展仍多采用传统的拖车及信息采集系统，测试数据的后续处理归档极大地依赖人力，自动化程度不高；且测试设备独立分散，形成“信息孤岛”，互通以及系统集成程度不高；数据也较为离散，无法按照标准规范统一存储，不利于数据管理和知识挖掘；并且，基础网络不完善，数据和视频传输受限。

技术实现思路

1、本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于拖曳水池试验的一体化测控系统，本发明的技术方案如下：

2、一种基于拖曳水池试验的一体化测控系统，该系统采用智能制造五层建设架构，包括：

3、位于企业层的可视化集中控制中心，通过访问测试数据管理子系统、现场测控子系统，以展示拖曳水池试验过程的实时环境和测试数据、试验分析数据和现场视频，满足测试工作的可视化和远程协同要求；

4、位于管理层的测试数据管理子系统，与现场测控子系统交互，以向现场测控子系统下发试验任务，并将试验项目信息以及采集到的拖曳水池试验过程的实时环境和测试数据进行分类、整理、分析和存储；

5、位于操作层的现场测控子系统，作为测试数据管理子系统和拖车管理子系统之间数据互通的媒介，用于根据试验任务对试验过程中的现场层各设备动作进行逻辑编排，达到拖车运行、实时环境和测试数据采集的匹配和衔接，并进行安全状态监控；

6、位于控制层的拖车管理子系统，与现场测控子系统交互，用于根据现场测控子系统的控制指令实现拖车以设定的速度在轨道上前进或后退，并将试验过程中拖车运行参数及水池设备各种状态汇总分析并传输给现场测控子系统；

7、位于现场层的试验所需的各设备，包括拖车、船模、感知模组以及造波和消波装置，感知模组用于提供试验过程的实时环境和测试数据。

8、其进一步的技术方案为，拖车管理子系统包括容纳于电气柜中的plc以及与plc相连的激光传感器、功率表、液压系统、电机、直流调速器和编码器，激光传感器、功率表、液压系统、电机、直流调速器和编码器安装在拖车的相应位置，编码器与直流调速器相连实现实时测速反馈。

9、其进一步的技术方案为，plc还采集感知模组中的压力传感器、温湿度传感器的数据，并与数据库中的预设值进行比较，若超过工作允许的范围时则执行对应提示检修或停止工作指令，实现对于拖车管理子系统的监控与保护；

10、其中，压力传感器安装在液压系统中，温湿度传感器安装在电机和电气柜中。

11、其进一步的技术方案为，一体化测控系统中的各子系统、现场层各设备均与测试数据管理子系统的试验内网相连，测试数据管理子系统的试验内网与测试数据管理子系统的涉密网通过数据摆渡的方式进行数据同步；

12、可视化集中控制中心和现场层各设备均采用有线连接方式传输信息，拖车管理子系统采用无线网络方式向测试数据管理子系统和现场测控子系统传输信息。

13、其进一步的技术方案为，拖车上还设有拖车录像机，拖车录像机受拖车管理子系统控制任务视频录像操作的启停，通过拖车录像机监控拖车下方拖曳对象的实时情况并通过无线网络同步传递至可视化集中控制中心和测试数据管理子系统；

14、现场层还包括分布在水池中的水池监控录像机，以实时监控水池状态信息，水池监控录像机用于实时向可视化集中控制中心传输信息。

15、其进一步的技术方案为，试验过程的所有试验数据均长期保存在测试数据管理子系统，现场测控子系统临时保留试验数据并定期清除。

16、其进一步的技术方案为，使用一体化测控系统开展拖曳水池试验时，分为自动控制模式和手动控制模式。

17、其进一步的技术方案为，在自动控制模式下，一体化测控系统的工作流程包括：

18、测试数据管理子系统向现场测控子系统下发试验任务；

19、现场测控子系统解析试验任务得到相应控制指令和配置参数，并发送给拖车管理子系统；

20、拖车管理子系统根据控制指令控制拖车运行到起始位置，并通知现场测控子系统拖车准备就绪；

21、现场测控子系统向拖车管理子系统下发第一组测试序列，第一组测试序列包含切换拖车运行状态、启动造波装置、启动录像机；

22、拖车管理子系统按照第一组测试序列进行自动试验，并将获取的试验过程中拖车运行参数及水池环境数据和设备测试数据实时传输给现场测控子系统；

23、第一组测试序列的测量结束后，拖车管理子系统向现场测控子系统发送拖车位置信息并请求下一组测试序列；

24、现场测控子系统根据当前拖车位置以及下一试验预计需要的长度确定拖车运行方向，若确定拖车继续向前运行，则直接向拖车管理子系统下发下一组测试序列；

25、若确定拖车倒车运行，则待拖车倒车至满足下一试验预计需要的长度的位置后，现场测控子系统启动消波装置并读取水波信息，待水面波稳定后向拖车管理子系统下发下一组测试序列；

26、重复拖车管理子系统向现场测控子系统发送拖车位置信息并请求下一组测试序列，直至所有试验完成，控制拖车返回起始位置并向测试数据管理子系统发送完整的试验数据；

27、在试验过程中，可视化集中控制中心展示水池环境数据、访问录像机并展示以及展示设备测试数据。

28、其进一步的技术方案为，测试数据管理子系统中累积了多次完整的试验数据，通过分析得知拖曳水池试验对应某种尺寸类似的船模在每种试验所需要的距离，基于此调整每种试验下搭配的不同拖车车速，以最大化使用该试验所需要的距离，从而实现拖车运行流程的排程优化。

29、本发明的有益技术效果是：

30、以试验设备物联互通、自动化水平大幅度提高、零信息孤岛、试验控制采集一体化及试验过程远程集中管控的建设目的，提出了一种基于拖曳水池试验的一体化测控系统。利用拖车系统特殊的试验设施结合智慧网络建设布局的软硬件系统，完成整体的功能架构，实现了水池试验的设备物联网，及试验数据采集分析一体化，使用该系统可以实现水池试验全过程自动化处理，也提高了拖曳水池试验过程的工作效率。

技术特征：

1.一种基于拖曳水池试验的一体化测控系统，其特征在于，该系统采用智能制造五层建设架构，包括：

2.根据权利要求1所述的基于拖曳水池试验的一体化测控系统，其特征在于，所述拖车管理子系统包括容纳于电气柜中的plc以及与所述plc相连的激光传感器、功率表、液压系统、电机、直流调速器和编码器，所述激光传感器、功率表、液压系统、电机、直流调速器和编码器安装在拖车的相应位置，所述编码器与所述直流调速器相连实现实时测速反馈。

3.根据权利要求2所述的基于拖曳水池试验的一体化测控系统，其特征在于，所述plc还采集所述感知模组中的压力传感器、温湿度传感器的数据，并与数据库中的预设值进行比较，若超过工作允许的范围时则执行对应提示检修或停止工作指令，实现对于所述拖车管理子系统的监控与保护；

4.根据权利要求1所述的基于拖曳水池试验的一体化测控系统，其特征在于，所述一体化测控系统中的各子系统、现场层各设备均与所述测试数据管理子系统的试验内网相连，所述测试数据管理子系统的试验内网与所述测试数据管理子系统的涉密网通过数据摆渡的方式进行数据同步；

5.根据权利要求1所述的基于拖曳水池试验的一体化测控系统，其特征在于，所述拖车上还设有拖车录像机，所述拖车录像机受所述拖车管理子系统控制任务视频录像操作的启停，通过所述拖车录像机监控拖车下方拖曳对象的实时情况并通过无线网络同步传递至所述可视化集中控制中心和所述测试数据管理子系统；

6.根据权利要求1所述的基于拖曳水池试验的一体化测控系统，其特征在于，试验过程的所有试验数据均长期保存在所述测试数据管理子系统，所述现场测控子系统临时保留试验数据并定期清除。

7.根据权利要求1所述的基于拖曳水池试验的一体化测控系统，其特征在于，使用所述一体化测控系统开展拖曳水池试验时，分为自动控制模式和手动控制模式。

8.根据权利要求7所述的基于拖曳水池试验的一体化测控系统，其特征在于，在所述自动控制模式下，所述一体化测控系统的工作流程包括：

9.根据权利要求8所述的基于拖曳水池试验的一体化测控系统，其特征在于，所述测试数据管理子系统中累积了多次完整的试验数据，通过分析得知拖曳水池试验对应某种尺寸类似的船模在每种试验所需要的距离，基于此调整每种试验下搭配的不同拖车车速，以最大化使用该试验所需要的距离，从而实现拖车运行流程的排程优化。

技术总结本发明公开了一种基于拖曳水池试验的一体化测控系统，涉及船舶性能智能检测领域，该系统包括：位于企业层的可视化集中控制中心、位于管理层的测试数据管理子系统、位于操作层的现场测控子系统、位于控制层的拖车管理子系统、位于现场层的试验所需的各设备，包括拖车、船模、感知模组等；该系统以试验设备物联互通、自动化水平大幅度提高、零信息孤岛、试验控制采集一体化及试验过程远程集中管控的建设目的，利用拖车系统特殊的试验设施结合智慧网络建设布局的软硬件系统，完成整体的功能架构，实现了水池试验的设备物联网，及试验数据采集分析一体化，使用该系统可以实现水池试验全过程自动化处理，也提高了拖曳水池试验过程的工作效率。技术研发人员：冯玉龙,施书文,张忠彪,毛镇界,欧阳旭宇受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心技术研发日：技术公布日：2024/6/18