基于嵌入式Linux系统的船舶电力监控系统的设计与实现

摘要

随着船舶的大型化和自动化以及电子信息技术和自动控制技术的不断发展，船舶自动化程度越来越高，对船舶电力自动化程度的要求也越来越高。为了实现船舶电站可靠地运行、控制和管理，提高船舶系统的自动化程度，国内外专家一直在致力于研制各种高性能的船舶电力监控系统。而在各种电子技术中，由于嵌入式技术的不断发展和它在控制方面的优势，使得嵌入式技术已经应用在金融、电信、网络、信息技术、医疗器械、工业控制和军事等方面，随着嵌入式技术的不断完善，嵌入式技术将成为控制技术发展的领头羊。同样，嵌入式技术也会给航海、船舶电器以及船舶电力的监控带来新的发展前景。
　　 本课题是在最新嵌入式技术的基础上，分析电力系统电能质量参数问题，根据船舶电力系统的特点，设计出船舶电力监控系统终端，主要对船舶电站发动机的电压、电流、频率、功率等运行参数进行监控，对异常情况进行报警，并可以根据主机命令进行响应，回应主机系统要求，主机系统根据反映的情况作出自动分析，或通知人工查询。本设计的创新点在于将嵌入式技术应用到船舶电力监控系统中，利用ARM9高性能的嵌入式处理器，结合实时Linux操作系统，设计出船舶电力监控终端。本课题并不能对船舶电站进行完全的监控，它只是对船舶电力系统监控提供辅助检测的手段。
　　 本文共分五章，第一章主要介绍船舶电站的国内外发展概况和船舶电力监控系统的发展过程及前景。第二章主要介绍了电力系统的构成及电能质量分析，由此得出船舶电力监控的必要性，并对船舶电力监控系统进行设计。第三章主要对监控终端的硬件设计，包括处理器选型及一些重要电路设计。第四章主要是对监控系统的软件设计。第五章主要讲监控系统的可靠性和对监控终端的抗干扰设计及性能测试。第六章是对本文的总结，并提出了研究的不足之处以及下一步的研究工作。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1选题的背景和意义

1.2船舶电站的国内外发展水平

1.3船舶电力监控系统的发展

1.3.1船舶电力监控特点

1.3.2船舶电力监控系统发展概况

1.3.3嵌入式船舶电力监控前景

1.4课题研究的目的和主要内容

第2章船舶电力监控系统的总体设计

2.1船舶电力系统

2.1.1船舶电力系统的组成

2.1.2船舶电力系统的特点

2.1.3船舶电力系统的电气参数

2.2船舶电力系统电能性能分析

2.2.1电力系统运行与电能质量关系

2.2.2电能质量现象描述

2.2.3电能质量主要指标分析

2.3船舶电力监控系统

第3章监测终端硬件设计

3.1嵌入式系统介绍

3.2ARM处理器选型

3.3硬件电路设计

3.2.1存储器SDRAM接口电路设计

3.2.2串口通信单元设计

3.2.3输入输出接口设计

3.2.4时钟模块设计

3.2.5电源模块设计

3.2.6三相交流采集电路的设计

第4章嵌入式系统软件设计

4.1操作系统内核移植

4.2交叉编译环境的建立

4.3 Bootloader定制和移植

4.4船舶电力监控系统应用程序的设计

4.4.1主程序模块

4.4.2通信模块

4.4.3数据模块

4.4.4协议模块

4.4.5红外模块

第5章监控系统的可靠性及性能测试方案

5.1控制系统的主要干扰源

5.1.1电磁干扰

5.1.2温度和湿度干扰

5.1.3机械振动干扰

5.2硬件系统的抗干扰设计

5.2.1屏蔽磁场的干扰

5.2.2监控系统的接地处理

5.3嵌入式系统终端性能测试方案

第6章总结与展望

致谢

参考文献

硕士学位期间发表的论文以及参加的科研项目

附录嵌入式终端调试板标识图：