CN110032225B - 船用防冰雪控制***以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种船用防冰雪控制***以及控制方法，包括温度测量子***、触摸屏、温度调节子***和集中控制子***；船上需防冰冻的设备或区域作为单元，温度测量子***由各单元中的温度传感模块组成，温度调节子***由各单元中的电热丝组成，集中控制子***采集来自温度测量子***中各单元的温度传感模块的温度信号，通过通讯接收来自触摸屏的***参数，集中控制子***实时输出控制各单元电热丝的工作周期T和单元内电热丝开启时间Ton，集中控制子***通过通讯将各单元的有效温度、工作模式以及报警信息送触摸屏显示。既实现了各单元良好的防冰雪效果，消除了冰雪积累对人员和设备带来的安全隐患，减少人力和物力成本，又保证了较低的能源消耗。

Description

船用防冰雪控制***以及控制方法
技术领域
本发明涉及一种船舶自动化控制技术，特别涉及一种船用防冰雪控制***以及控制方法。
背景技术
当船舶在寒冷地区行驶时，遇到低温雨雪天气，船上的甲板、登梯、通信导航设备等单元(单元是指冰雪积累会影响工作或安全的设备或者处所)容易积雪结冰，传统船舶的解决方法是用热水来加热或者人工进行清扫，但用热水加热或者人工清扫皆属于除冰雪措施，而非防冰雪措施，且清除过程需要付出较多人力和物力，作业过程还具有一定的安全隐患。
近年来随着船舶自动化技术的不断发展，智能化船舶逐渐成为当今船舶的发展趋势，将得到越来越广泛的应用。对于智能化船舶而言，配置的工作人员数量较传统船舶明显减少，船舶自动化要求不断提高，人为除冰雪措施必然需要更改为防冰雪措施。
发明内容
本发明是针对船舶传统除冰雪措施存在的问题，提出了一种船用防冰雪控制***以及控制方法，能够在寒冷条件下，自动防止船上设备的积冰积雪。
本发明的技术方案为：一种船用防冰雪控制***，包括温度测量子***、触摸屏、温度调节子***和集中控制子***；船上需防冰冻的设备或区域作为单元，在每个单元中布置数个温度传感模块和电热丝，温度测量子***由各单元中的温度传感模块组成，温度调节子***由各单元中的电热丝组成，集中控制子***采集来自温度测量子***中各单元的温度传感模块的温度信号，集中控制子***通过通讯接收来自触摸屏的***参数，集中控制子***实时输出控制各单元电热丝的工作周期T和单元内电热丝开启时间Ton，集中控制子***通过通讯将各单元的有效温度、工作模式以及报警信息送触摸屏显示。
所述船用防冰雪控制***的控制方法，在触摸屏的***设置中以管理者身份登录后，人为设置***参数：单元数M、单元电热丝停止时间Toff和各单元的工作状态，其中各单元的工作状态可设置为强制防冰、自动防冰、强制停止三种状态之一，***默认状态为自动防冰；
集中控制子***实时采集来自温度测量子***中各单元的温度传感模块的温度信号，计算各单元有效温度，按照各单元工作模式计算方法，确定各单元电热丝的工作模式，具体如下：
A:如果单元的人为设置状态为强制停止，则x为0，x为单元电热丝开启与停止的时间比；
B:如果单元的人为设置状态为强制除冰，则x为100；
C:如果单元的人为设置状态为自动除冰，则x的计算公式如下：当单元的有效温度大于5℃时，x取0；当单元的有效温度小于-20℃时，x取100；当单元的有效温度Tact大于-20℃且小于5℃时，x＝20-4*单元的有效温度Tact；
确认单元电热丝开启与停止的时间比x后，单元的电热丝开启时间Ton＝xToff，单元的电热丝工作周期T＝Ton+Toff＝(x+1)Toff，将T和Ton送电热丝供电装置；集中控制子***对温度传感模块、电热丝进行监测，如有异常，发出报警；
集中控制子***将各单元有效温度、电热丝开启与停止的时间比x、电热丝开启时间Ton、工作周期T和报警信息发送至触摸屏的状态显示栏进行显示。
所述各单元有效温度计算方法为：判断各单元设置的温度传感模块数量N，在温度传感模块数量N为1的情况下，则取该传感器的采集温度作为该单元的有效温度；在温度传感模块数量N为2的情况下，则取两个传感器采集温度中的较低者作为该单元的有效温度；在温度传感模块数量N大于2的情况下，除去所有传感器采集温度中的最大值和最小值后，其余N-2个采集温度的平均值作为该单元的有效温度。
本发明的有益效果在于：本发明船用防冰雪控制***以及控制方法，既实现了各单元良好的防冰雪效果，消除了冰雪积累对人员和设备带来的安全隐患，减少了传统除冰雪措施产生的人力和物力成本，又保证了较低的能源消耗，可明显提高船舶的智能化程度。
附图说明
图1为本发明船用防冰雪控制***结构示意图；
图2为本发明各单元工作模式示意图；
图3为本发明各单元有效温度计算流程图；
图4为本发明各单元工作模式计算流程图。
具体实施方式
如图1所示船用防冰雪控制***结构示意图，船用防冰雪控制***包括温度测量子***(TMS)1、触摸屏(HMI)2、温度调节子***(TAS)3，集中控制子***(ICS)4四部分。
我们把船上会因冰雪积累而影响工作性能或影响安全的单一设备或者处所区域称为单元。温度测量子***1是由各单元中的温度传感模块组成。温度调节子***3是由各单元中的电热丝组成。不同的单元因空间大小和防冰雪要求的不同，设置的温度传感模块和电热丝的数量不同，每个单元中的温度传感器和电热丝布置根据设备特点及区域特殊性布置。
各单元的工作模式示意图如图2所示：其中Toff为各单元电热丝的停止加热时间，x为各单元电热丝开启与停止的时间比，Ton为各单元电热丝的开启时间，Ton＝xToff，T为各单元电热丝的工作周期T＝Ton+Toff＝(x+1)Toff。
触摸屏2具有***设置和状态显示功能。在触摸屏2的***设置栏中以管理者身份登录后可以人为设置船用防冰雪控制***的***设置参数：单元数M、单元电热丝停止时间Toff和各单元的工作状态。其中各单元的工作状态可设置为强制防冰、自动防冰、强制停止三种状态之一，***默认状态为自动防冰；在触摸屏2的状态显示栏中会实时显示船用防冰雪控制***中各单元的有效温度Tact、工作模式(开启与停止的时间比x、开启时间Ton、工作周期T)和报警信息(温度传感模块断线报警、电热丝绝缘报警、有效温度低报警)。
集中控制子***4是船用防冰雪控制***的控制中心，集中控制子***4采集来自温度测量子***1中各单元的温度传感模块的温度信号，按照所述各单元有效温度计算方法，确定各单元有效温度，进而结合触摸屏2中***设置栏设置的***参数(单元数M、单元电热丝停止时间Toff、各单元的工作状态)和各单元有效温度，按照所述各单元工作模式计算方法，确定各单元电热丝HW的工作模式(开启与停止的时间比x、开启时间Ton、工作周期T)，进而根据各单元的工作模式，实时控制各单元电热丝HW的工作周期T和单元内电热丝开启时间Ton，实现各单元良好的防冰雪效果，并且保证最少的能源消耗。
集中控制子***4具有***报警功能：当单元温度传感模块发生线路故障时，集中控制子***4会发出温度传感模块断线报警；当单元电热丝线路发生绝缘故障时，集中控制子***4会发出电热丝绝缘报警；当单元的有效温度低于-20℃后，集中控制子***4会发出有效温度低报警。集中控制子***4和触摸屏2之间设有以太网通讯交换数据，集中控制子***4读取触摸屏2中***设置栏设置的***参数，并将计算得到的各单元有效温度Tact、工作模式和报警信息发送至触摸屏2的状态显示栏进行显示。
如图3所示各单元有效温度计算流程图，各单元有效温度计算方法为：判断各单元设置的温度传感模块数量N。在温度传感模块数量N为1的情况下，则取该传感器的采集温度作为该单元的有效温度Tact＝TS1；在温度传感模块数量N为2的情况下，则取两个传感器采集温度中的较低者作为该单元的有效温度Tact＝Min{TS1,TS2}；在温度传感模块数量N大于2的情况下，去除所有传感器采集到的温度中的最大值和最小值后，其余N-2个采集温度的平均值作为该单元的有效温度Tact＝{(TS1+TS2+…+TSN)-MAX-MIN}/(N-2)。
如图4所示各单元工作模式计算流程图，各单元工作模式计算方法：A:如果目标单元的人为设置状态为强制停止，则x为0。B:如果目标单元的人为设置状态为强制除冰，则x为100。C:如果目标单元的人为设置状态为自动除冰，则x的计算公式如下：当单元的有效温度Tact大于5℃时，x取0；当单元的有效温度Tact小于-20℃时，x取100；当单元的有效温度Tact大于-20℃且小于5℃时，x＝20-4*单元的有效温度Tact。确认单元电热丝的开启与停止的时间比x后，单元的电热丝开启时间Ton＝xToff，单元的电热丝工作周期T＝Ton+Toff＝(x+1)Toff。

Claims (1)

1.一种船用防冰雪控制***的控制方法，建立船用防冰雪控制***，***包括温度测量子***、触摸屏、温度调节子***和集中控制子***；船上需防冰冻的设备或区域作为单元，在每个单元中布置数个温度传感模块和电热丝，温度测量子***由各单元中的温度传感模块组成，温度调节子***由各单元中的电热丝组成，集中控制子***采集来自温度测量子***中各单元的温度传感模块的温度信号，集中控制子***通过通讯接收来自触摸屏的***参数，集中控制子***实时输出控制各单元电热丝的工作周期T和单元内电热丝开启时间Ton，集中控制子***通过通讯将各单元的有效温度、工作模式以及报警信息送触摸屏显示；其特征在于，在触摸屏的***设置中以管理者身份登录后，人为设置***参数：单元数M、单元电热丝停止时间Toff和各单元的工作状态，其中各单元的工作状态可设置为强制防冰、自动防冰、强制停止三种状态之一，***默认状态为自动防冰；
集中控制子***实时采集来自温度测量子***中各单元的温度传感模块的温度信号，计算各单元有效温度，按照各单元工作模式计算方法，确定各单元电热丝的工作模式，具体如下：
A:如果单元的人为设置状态为强制停止，则x为0，x为单元电热丝开启与停止的时间比；
B:如果单元的人为设置状态为强制除冰，则x为100；
C:如果单元的人为设置状态为自动除冰，则x的计算公式如下：当单元的有效温度大于5℃时，x取0；当单元的有效温度小于-20℃时，x取100；当单元的有效温度Tact大于-20℃且小于5℃时，x＝20-4*单元的有效温度Tact；
确认单元电热丝开启与停止的时间比x后，单元的电热丝开启时间Ton＝xToff，单元的电热丝工作周期T＝Ton+Toff＝(x+1)Toff，将T和Ton送电热丝供电装置；
集中控制子***对温度传感模块、电热丝进行监测，如有异常，发出报警；
集中控制子***将各单元有效温度、电热丝开启与停止的时间比x、电热丝开启时间Ton、工作周期T和报警信息发送至触摸屏的状态显示栏进行显示。
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