CN114485776A - 一种基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统及测试方法，基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统包括多个传感器，用于分别获取传感器对应的原始数据；下位数据采集器，用于接收多个传感器述原始数据；上位数据存储分析模块，用于获取上位机所需基本数据并进行动态存储，还用于通过通信串口接收所述下位数据采集器得到的原始数据并存储，根据上位机所需基本数据和所述原始数据进行数据计算及分析，并将数据计算得到的结果和分析进行存储和显示。本发明提供的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统能够快速获得船舶的测试性能。

Description

一种基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统及测试方法

技术领域

本发明属于船舶海上测试技术领域，具体涉及一种基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统及测试方法。

背景技术

船舶试航是建造完工后，交付使用前的重要海上试验，船舶的快速性能测试、操纵性能测试、推进系统性能测试更是一系列海上试验的重点项目，其测试结果是船厂和船东评价船舶性能的重要支撑，直接关系到船舶交付。现有的船舶海上试验的快速性能测试包括最大航速测试、平均航速测试和EEDI航速测试。操纵性能测试包括回转性能测试、惯性及紧急停车测试、航向稳定性测试、Z形测试和威廉救生测试。推进系统性能测试包括轴转速测试、轴扭矩测试和轴功率测试。

开展以上测试需要用到以下设备：(1)DGPS接收系统：测速；(2)风向风速仪：测风向和风速；(3)测深仪：测水深；(4)光学转速仪：测轴转速；(5)轴功率测量分析仪：测轴扭矩和轴功率；(6)电子罗经：测船舶姿态，如纵倾、横倾和艏向角。但这些船舶测试用的设备，均是针对某一项特定性能进行测试，功能单一，且所得参数各自独立，缺乏系统性和关联性，给后续的数据处理与船舶性能评估带来不便。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种快速测试的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统及测试方法。

本发明提供的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统，包括

多个传感器，用于分别获取传感器对应的原始数据，其包括风速风向仪、电子罗经、光学测速传感器、DGPS、测深仪和轴功率测量分析仪；

下位数据采集器，用于接收多个传感器述原始数据，其包括风速风向仪输入串口、电子罗经输入串口、光学测速传感器输入串口、DGPS输入串口、测深仪输入串口、轴功率测量分析仪输入串口和通信串口，所述风速风向仪输入串口、电子罗经输入串口、光学测速传感器输入串口、DGPS输入串口和测深仪输入串口均使用NMEA0183协议，所述轴功率测量分析仪输入串口使用TT10K的数据格式；

上位数据存储分析模块，用于获取上位机所需基本数据并进行动态存储，还用于通过通信串口接收所述下位数据采集器得到的原始数据并存储，根据上位机所需基本数据和所述原始数据进行数据计算及分析，并将数据计算得到的结果和分析进行存储和显示。

优选地，所述下位数据采集器设置有嵌入式处理器STM32F427，所述嵌入式处理器STM32F427基于

-M4 32位RISC内核，所述

-M4内核带有单精度浮点运算单元。

优选地，所述嵌入式处理器STM32F427内置2M字节的Flash和256K字节的系统SRAM。

4、如权利要求2所述的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统，其特征在于，所述嵌入式处理器STM32F427中还具有存储器保护单元。

优选地，所述通信串口为UART。

优选地，所述基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统还包括USB通信模块和/或RS-232通信模块。

优选地，所述基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统还包括电源模块，所述电源模块采用DC-005为直流插座。

优选地，所述并将数据计算得到的结果和分析进行显示，具体为：测试数据在时域PI图、列表、趋势图显示和最大最小值等特征值分析。

本发明还提供一种船舶海上性能测试方法，使用所述基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统，进行数据采集，得到原始数据，所述原始数据包括GPS时间、经度、纬度、航向、航速、相对风向、相对风速、水深、船艏向、轴转速、轴扭矩和轴功率数据，基于所述数据进行船舶EEDI航速测试、船舶急停和惯性试验、航向稳定性试验、Z形试验、回转试验和威廉救生试验测试，具体步骤如下：

EEDI航速测试：通过所述下位数据采集器预设采集频率，在预设采集频率后同步获取所述原始数据，并得到测试结果；

船舶急停和惯性试验：分别从数据采集器获取试验开始时刻和试验结束时刻对应的所述原始数据，并根据所述试验开始时刻和试验结束时刻对应的原始数据计算试验开始至试验结束时间段内船舶的初始航速、初始航向、结束航速、结束航向、航迹距离、横偏距离、冲程和试验总时间；

航向稳定性试验：船舶保持试验航速稳定直航并将舵角保持在0°位置或船舶保持试验航速稳定直航，从试验开始至试验结束在预设时间内获取对应的原始数据，并得到测试结果；

Z形操纵性试验：船舶舵角迅速转至左10°/20°，船艏艏向角逐渐向左变化10°/20°，此时立刻向右操舵10°/20°，第一次获取所述原始数据，在船艏达到左方最大偏转角的位置时，第二次获取所述原始数据，向角偏转至开始时艏向角右边10°/20°时，第三次获取原始数据，并迅速操左舵10°/20°，在船艏达到右方最大偏转角的位置时，第四次获取原始数据，并得到测试结果；

回转试验：以试验开始时的艏向角为基准艏向角变化量达到90°、180°、270°、360°、450°、540°，并相应记录原始数据；

威廉救生试验：船舶打右满舵，船艏向变化60°-90°之间时，点击“反向操舵”按钮快速左满舵，记录下此时的原始数据，船接近原来航向的反方向时，船舶操舵回中，记录下此时的原始数据，船与原航向的反方向直线航行并减速，接近试验开始位置时减速至零时，记录下此时的原始数据。

本发明提供的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统能够快速获得船舶的测试性能。

附图说明

通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本的主旨。

图1为本发明实施例提供的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统结构示意图；

图1a为本发明实施例提供的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统数据传输原理示意图；

图2为STM32F427的存储系统架构示意图；

图3为上位机和下位机的通信协议示意图；

图4为本发明实施例提供的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统第一显示界面示意图；

图5为本发明实施例提供的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统第二显示界面示意图；

图6为船舶急停和惯性试验的航速曲线示意图；

图7为回转试验航速曲线示意图；

图8为威廉救生回转试验航迹示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本进行更全面的描述。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参考图1-8，本发明实施例提供一种基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统，包括：

多个传感器1，用于分别获取传感器对应的原始数据。传感器包括风速风向仪、电子罗经、光学测速传感器、DGPS、测深仪和轴功率测量分析仪；

下位数据采集器2，用于接收多个传感器述原始数据。数据采集器用于采集多个不同的传感器所收集的数据，并将数据统一通过串口传输到上位数据存储分析模块对数据进行相应的处理。

下位数据采集器包括与风速风向仪连接的风速风向仪输入串口、与电子罗经连接的电子罗经输入串口、与光学测速传感器连接的光学测速传感器输入串口、与DGPS连接的DGPS输入串口、与测深仪连接的测深仪输入串口、与轴功率测量分析仪连接的轴功率测量分析仪输入串口和通信串口，所述风速风向仪输入串口、电子罗经输入串口、光学测速传感器输入串口、DGPS输入串口和测深仪输入串口均使用NMEA0183协议，所述轴功率测量分析仪输入串口使用TT10K的数据格式。

设备共支持7个串口，按顺序排列。数据按从Com0、Com1、Com2、Com3、Com4、Com5、Com6的顺序排列。在USB侧的串口为Com0，在有6个串口侧，面向数据采集器，从左到右、从下到上进行排列，分别是Com1、Com2、Com3、Com4、Com5、Com6。Com0为通信串口实现和上位机通信的功能，Com1、Com2、Com3、Com4、Com5分别为风速风向仪输入串口、电子罗经输入串口、光学测速传感器输入串口、DGPS输入串口、测深仪输入串口，支持NMEA0183格式数据，作为探头采集数据，Com6为功率测量分析仪输入串口，连接TT10K，实现采集轴功率数据的功能。

Band0，Par0，Stopbit0分别表示要配置的第0个串口的波特率、校验位、停止位，其它Comx依此类推。其中的Baud为16bit，高8bit在前，低8bit在后，其它数据为byte型。波特率为实际的波特率除以100，即如果实际的波特率为115200，则实际传输1152，十六进制为480，所以设置值为0x04，0x80。Parity表示校验位：ParityNone＝0,ParityEven＝2，ParityOdd＝3。StopBit表示停止位：Stop1Bit＝0,Stop2Bit＝2。

上位数据存储分析模块3，用于获取上位机所需基本数据并进行动态存储，还用于通过通信串口接收所述下位数据采集器得到的原始数据并存储，根据上位机所需基本数据和所述原始数据进行数据计算及分析，并将数据计算得到的结果和分析进行存储和显示。

本发明提供的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统通过多类型多通道同步数据采集技术，实现了对气象、航速、航向、轴功率、运动姿态、导航等用于船舶试航测试的参数，在同一平台的采集与数据处理。并设置有试压类型选择功能，供用户根据需要开展多个试验项目。

本发明提供的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统具备综合性，采用多类型多通道同步数据采集技术，实现气象、航速、航向、轴功率、运动姿态、导航等参数在同一平台的采集。具备开放性，用户能根据需要测试的的参数，进行编程，实现对数据的多样化处理。功能性强，综合测试系统软件平台设置有试验类型选择功能，用户可根据需要点击选择各个试验项目，其中包括：EEDI航速测试试验、船舶急停和惯性试验、航向稳定性试验、Z形试验、回转试验、威廉救生试验。

本发明提供的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统的数据传输原理如图1a所示。下位数据采集器2接收传感器1采集到的数据，并将数据传输给上位数据存储分析模块3，上位数据存储分析模块3根据操作人员4输入指令和基本参数，得到测试分析报告5。

本发明提供的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统为船舶试航测试提供综合测试系统，可提高试航测试的便利性。可推动用于船舶试航测试系统的发展，提高计探中心试航测试的专业水平。

在优选实施例中，所述下位数据采集器设置有嵌入式处理器STM32F427。

所述嵌入式处理器STM32F427基于

-M4 32位RISC内核，工作频率高达180MHZ。所述

-M4内核带有单精度浮点运算单元(FPU)。支持所有

单精度数据处理指令和数据类型。

STM32F427相对于STM32工业标准的处理器有ART加速器^TM，它是一种存储器加速器，对FPU处理器的ARM Cortex-M4做了优化。该加速器平衡了配有FPU的ARM Cortex-M4在Flash技术方面的固有性能优势，克服了通常条件下，高速处理器在运行中需要经常等待Flash的情况，以便于数据的快速采集。

在优选实施例中，所述嵌入式处理器STM32F427内置2M字节的Flash和256K字节的系统SRAM，可用于存储程序和数据。并通过STM32F427的外部存储控制器(EMC)扩展的256MB高速SDRAM来提高数据存储量的需求，STM32F427的存储系统架构如图2所示。

在优选实施例中，所述嵌入式处理器STM32F427中还具有存储器保护单元。STM32F427中还有存储器保护单元(MPU)用于管理CPU对存储器的访问，防止一个任务意外损坏另一个激活任务所使用的存储器或资源。此存储区被组织为最多8个保护区，还可依次再被分为最多8个子区。保护区大小可为32字节至可寻址存储器的整个4G字节。

在优选实施例中，所述通信串口为UART。本系统选择了串口作为通信方式。本设计中的通信串口为UART，属于串行通信接口，用于下位机与上位机通信串口。上位机(上位数据存储分析模块)和下位机(下位数据采集器)的通信协议如图3所示。

在优选实施例中，所述基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统还包括USB通信模块和/或RS-232通信模块。

本设计利用STM32F427ZGT6自带的USB控制器结合简单的外围电路，可以提供USB-device接口，设计采用保护电路和抗干扰的设计。通用串行总线(USB)可以快速、双向、同步传输数据，并可以进行热拔插的串行接口。USB接口使用方便，可以连接多个不同的设备，因此采用USB串口通信。

本系统通过STM32F427的1个UART端口，作为与上位机通信的RS-232接口，采用MAX3232芯片提供简单的RS-232通信。在上位机与数据采集器实现远距离传输时，可保持数据准确性传输。

在优选实施例中，所述基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统还包括电源模块，所述电源模块采用DC-005为直流插座。系统中的电源模块，负责给整块电路板供电。本系统中，只设计有一个电源，且采用的是DC-005为直流插座。输入的信号全部为数字信号，因此数字部分电源需要+5V电压。电源功率分析需求是小于8W，设计中按照20W的容量来设计，以便提供高精度低噪声的模拟基准源。

在优选实施例中，所述并将数据计算得到的结果和分析进行显示，具体为：测试数据在时域PI图、列表、趋势图显示和最大最小值等特征值分析。本系统对采集到的数据进行计算分析处理，测量数据以曲线图和表格的方式呈现。系统采用虚拟仪器设计理念，基于事件驱动的菜单编程、多线程技术和数据库技术，实现实时测试和测试数据在时域PI图、列表、趋势图显示和最大最小值等特征值分析；具有网络化数据传输，数据Excel保存与查询、显示等功能，最终完成对多类型多通道信号的分析,实现对智能船舶、无人艇实际运行情况的评判。

本系统设置有试验类型选择功能，用户可根据需要点击选择各个试验项目，试验项目包括：EEDI航速测试、船舶急停和惯性试验、航向稳定性试验、Z形试验、回转试验、威廉救生试验。针对每种试验项目都有方便快捷的界面操作方式，并保留了软件升级接口，可以方便定制新的试验项目。本系统的显示界面如图4-5所示。

本发明还提供一种船舶海上性能测试方法，使用上述任一实施例的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统，进行数据采集，得到原始数据，所述原始数据包括GPS时间、经度、纬度、航向、航速、相对风向、相对风速、水深、船艏向、轴转速、轴扭矩和轴功率数据，基于所述数据进行船舶EEDI航速测试、船舶急停和惯性试验、航向稳定性试验、Z形试验、回转试验和威廉救生试验测试，具体步骤如下：

EEDI航速测试：通过所述下位数据采集器预设采集频率(一般每秒一组)，在预设采集频率后同步获取所述原始数据，并得到测试结果。在同一个显示界面同时显示船舶的实时航迹、航向、航速曲线、相对风向(0°到360°，以船头为0°基准顺时针增大计算)、相对风速曲线、水深曲线图，实时曲线可以实时调整分辨率以使曲线图的数据和曲线清晰美观，竖轴为测量参数的大小，横轴为时间。

船舶急停和惯性试验：分别从数据采集器获取试验开始时刻和试验结束时刻对应的所述原始数据，并根据所述试验开始时刻和试验结束时刻对应的原始数据计算试验开始至试验结束时间段内船舶的初始航速、初始航向、结束航速、结束航向、航迹距离、横偏距离、冲程和试验总时间。

冲程：船舶从发令倒车开始至船舶对水停止时在原航向上的纵向位移量。

横偏：船舶从发令倒车开始至船舶对水停止时在原航向上的横向位移量。

航迹距离：船舶从发令倒车开始至船舶对水停止时航迹所行进的距离。

初始航向、航速：点击“开始”按键时船舶的航向和航速。

结束航向、航速：点击“完成”按键时船舶的航向和航速。

系统生成的word试验结果文件包含：试验时每秒记录的各参数的详细数据、初始航速、初始航向、结束航速、结束航向、航迹距离(m)、横偏距离(m)、冲程(m)、试验总时间(s)以及航迹图和航速曲线图如图6。

航向稳定性试验：船舶保持试验航速稳定直航并将舵角保持在0°位置或船舶保持试验航速稳定直航，从试验开始至试验结束在预设时间内获取对应的原始数据，并得到测试结果；

(1)保持舵角法：

船舶保持试验航速稳定直航并将舵角保持在0°位置，试验开始时点击“开始”按钮，系统将每秒记录各个参数，试验结束时点击“结束”按钮，系统停止记录。点击“生成试验结果”按钮，系统将生成word文件并包含以下试验结果：

a.试验的开始航速、开始航向、结束航速、结束航向、航向偏转角(结束航向减开始航向)；

b.每秒记录的各试验参数；

c.航迹图和航速曲线图。

(2)保持航向法：

船舶保持试验航速稳定直航，试验开始时点击“开始”按钮，系统将每秒记录各个参数，在水流的横向作用力影响下为了保持船舶直线航行需对船舶进行操舵控制，试验结束时点击“结束”按钮，系统停止记录。点击“生成试验结果”按钮，系统将生成word文件并包含以下试验结果：

a.试验的开始航速、开始航向、结束航速、结束航向；

b.试验中的操舵次数、试验中最大的操舵角度(可在系统操作界面内设置左右两列操舵角记录匡，把每次的操舵角记录在内，在试验结果文件中列出试验中所有的操舵角，并单独列出总操舵次数和最大操舵角)；

c.每秒记录的各试验参数；

d.航迹图和航速曲线图。

Z形操纵性试验：船舶舵角迅速转至左10°/20°，船艏艏向角逐渐向左变化10°/20°，此时立刻向右操舵10°/20°，第一次获取所述原始数据，在船艏达到左方最大偏转角的位置时，第二次获取所述原始数据，向角偏转至开始时艏向角右边10°/20°时，第三次获取原始数据，并迅速操左舵10°/20°，在船艏达到右方最大偏转角的位置时，第四次获取原始数据，并得到测试结果。

系统每秒记录的参数有：航速、航向、艏向、GPS时间、经度、纬度、相对风速、相对风向、横倾角。点击开始按钮试验开始，船长发出左操舵10°/20°指令，舵角迅速转至左10°/20°，船艏艏向角逐渐向左变化10°/20°，此时立刻向右操舵10°/20°并点击“按钮A”(系统将记录此时的艏向角、GPS时间等)，船艏由于惯性的作用将继续向左偏转并达到最大的一个偏转角，在船艏达到左方最大偏转角的位置时点击“按钮B”(系统将记录此时的艏向角、GPS时间等)，随后船艏将向右偏转，当艏向角偏转至开始时艏向角右边10°/20°时点击“按钮C”(系统将记录此时的艏向角、GPS时间等)并迅速操左舵10°/20°，此时船艏由于惯性的作用将继续向右偏转并达到最大的一个偏转角，在船艏达到右方最大偏转角的位置时点击“按钮D”(系统将记录此时的艏向角、GPS时间等)。艏向角逐步变化至试验开始时的角度，试验结束，点击“试验结束”按键，系统将自动保存所有试验数据。点击“生成试验结果”按钮，系统将生成word文件并包含以下试验结果：

试验结果：

第一超越角(°)：“按钮B”记录的艏向角减去“按钮A”记录的艏向角的差的绝对值；

第一超越时间(s)：“按钮B”记录的GPS时间减去“按钮A”记录的GPS时间的差值；

第二超越角(°)：“按钮D”记录的艏向角减去“按钮C”记录的艏向角的差的绝对值；

第二超越时间(s)：“按钮D”记录的GPS时间减去“按钮C”记录的GPS时间的差值；

每秒记录的各试验参数：开始航向、开始航速、结束航向、结束航速；航迹图和航速曲线图。

回转试验：以试验开始时的艏向角为基准艏向角变化量达到90°、180°、270°、360°、450°、540°，并相应记录原始数据。

系统每秒记录的参数有：航速、航向、艏向角、GPS时间、经度、纬度、相对风速、相对风向、横倾角、纵倾角。

系统设置有“开始”“90°”、“180°”、“270°”、“360°”、“450°”、“540°”、“结束”等按钮，按下按钮记录船舶当时的航速、航向、艏向角、GPS时间、经度、纬度等信息，船舶在试验工况下航速航向稳定后点击“开始”按钮试验开始，船舶进行操舵并且回转，以试验开始时的艏向角为基准艏向角变化量达到90°、180°、270°、360°、450°、540°时依次点击相应的按钮，当船舶回转至540°时试验结束。点击“生成试验结果”按钮，系统将生成word文件并包含以下试验结果：

开始航速、开始航向；

根据以上各个角度点的经纬度计算回转直径D、战术直径、横距、纵距，如图所示；

横距--船舶开始操舵到船艏向转至90°时，船舶重心距原航线的距离，即点击“开始”按键GPS所记录下的坐标点和船艏向转至90°时GPS记录下的坐标点之间的横向垂直距离。

纵距---船舶开始操舵到船艏向转至90°时，船舶重心纵向移动的距离，即点击“开始”按键GPS所记录下的坐标点和船艏向转至90°时GPS记录下的坐标点之间的纵向垂直距离。

战术直径--船舶开始操舵到船艏转至180°时的横向垂直距离，即点击“开始”按键GPS所记录下的坐标点和船艏向转至180°时GPS记录下的坐标点之间的横向垂直距离。

回转直径D--船艏向转至90°的坐标点与270°坐标点之间距离D1、船艏向转至180°的坐标点与360°坐标点之间距离D2、船艏向转至360°的坐标点与540°坐标点之间距离D3、船艏向转至270°的坐标点与450°坐标点之间距离D4，回转直径D＝(D1+D2+D3+D4)÷4。

试验过程中电子罗经记录的最大横倾角、纵倾角；

艏向角相对于初始航向变化至90°、180°、270°、360°、450°、540°所花时间T₉₀、T₁₈₀、T₂₇₀、T₃₆₀、T₄₅₀、T₅₄₀。(例如，艏向角相对于初始航向变化至90°的时间计算方法为；点击“90°”按钮时系统记录下的GPS时间减去点击“开始”按键时记录下的GPS时间)；

每秒记录的各试验参数；

航迹图和航速曲线图，如图7所示。

威廉救生试验：船舶打右满舵，船艏向变化60°-90°之间时，点击“反向操舵”按钮快速左满舵，记录下此时的原始数据，船接近原来航向的反方向时，船舶操舵回中，记录下此时的原始数据，船与原航向的反方向直线航行并减速，接近试验开始位置时减速至零时，记录下此时的原始数据。

系统每秒需记录的参数有：航速、航向、艏向角、GPS时间、经度、纬度、相对风速、相对风向、横倾角、纵倾角。

船舶保持试验航速稳定直航，点击“开始”按钮开始试验，船舶立即打右满舵，船艏向变化60°～90°之间时，点击“反向操舵”按钮快速左满舵，系统记录下此时的各参数。船接近原来航向的反方向时点击“操舵回中”按钮船舶操舵回中，系统记录下此时的各参数，船与原航向的反方向直线航行并减速，接近试验开始位置时减速至零，点击“结束”按钮系统记录下结束时刻的各个参数，试验结束。(点击“开始”和“结束”按钮时系统将记录此时刻的航速、航向等所有数据)点击“生成试验结果”按钮，系统将生成word文件并包含以下试验结果：

初始航向、初始航速、结束航向、结束航速；

从试验开始第一次操满舵到第二次操反向满舵的时间，即点击“反向操舵”按钮时GPS的时间减去点击“开始”按钮时GPS时间的差；

从第二次操反向满舵开始至回舵的时间；即点击“操舵回中”按钮时GPS的时间减去点击“反向操舵”按钮时GPS时间的差；

根据船舶运行轨迹计算船舶最终反向回到试验开始位置时距离试验开始位置的距离。即点击“开始”和“结束”按钮时两坐标点之间的距离。威廉救生回转试验航迹图如图8所示。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“优选实施例”、“再一实施例”、“其他实施例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统，其特征在于，包括

多个传感器，用于分别获取传感器对应的原始数据，其包括风速风向仪、电子罗经、光学测速传感器、DGPS、测深仪和轴功率测量分析仪；

下位数据采集器，用于接收多个传感器述原始数据，其包括风速风向仪输入串口、电子罗经输入串口、光学测速传感器输入串口、DGPS输入串口、测深仪输入串口、轴功率测量分析仪输入串口和通信串口，所述风速风向仪输入串口、电子罗经输入串口、光学测速传感器输入串口、DGPS输入串口和测深仪输入串口均使用NMEA0183协议，所述轴功率测量分析仪输入串口使用TT10K的数据格式；

上位数据存储分析模块，用于获取上位机所需基本数据并进行动态存储，还用于通过通信串口接收所述下位数据采集器得到的原始数据并存储，根据上位机所需基本数据和所述原始数据进行数据计算及分析，并将数据计算得到的结果和分析进行存储和显示。

2.如权利要求1所述的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统，其特征在于，所述下位数据采集器设置有嵌入式处理器STM32F427，所述嵌入式处理器STM32F427基于

-M4 32位RISC内核，所述

-M4内核带有单精度浮点运算单元。

3.如权利要求2所述的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统，其特征在于，所述嵌入式处理器STM32F427内置2M字节的Flash和256K字节的系统SRAM。

4.如权利要求2所述的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统，其特征在于，所述嵌入式处理器STM32F427中还具有存储器保护单元。

5.如权利要求1所述的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统，其特征在于，所述通信串口为UART。

6.如权利要求1所述的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统，其特征在于，所述基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统还包括USB通信模块和/或RS-232通信模块。

7.如权利要求1所述的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统，其特征在于，所述基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统还包括电源模块，所述电源模块采用DC-005为直流插座。

8.如权利要求1所述的基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统，其特征在于，所述并将数据计算得到的结果和分析进行显示，具体为：测试数据在时域PI图、列表、趋势图显示和最大最小值等特征值分析。

9.一种船舶海上性能测试方法，其特征在于，使用如权利要求1-8任一项所述基于物联网船舶测试信息集成采集分析系统，进行数据采集，得到原始数据，所述原始数据包括GPS时间、经度、纬度、航向、航速、相对风向、相对风速、水深、船艏向、轴转速、轴扭矩和轴功率数据，基于所述数据进行船舶EEDI航速测试、船舶急停和惯性试验、航向稳定性试验、Z形试验、回转试验和威廉救生试验测试，具体步骤如下：

EEDI航速测试：通过所述下位数据采集器预设采集频率，在预设采集频率后同步获取所述原始数据，并得到测试结果；

船舶急停和惯性试验：分别从数据采集器获取试验开始时刻和试验结束时刻对应的所述原始数据，并根据所述试验开始时刻和试验结束时刻对应的原始数据计算试验开始至试验结束时间段内船舶的初始航速、初始航向、结束航速、结束航向、航迹距离、横偏距离、冲程和试验总时间；

航向稳定性试验：船舶保持试验航速稳定直航并将舵角保持在0°位置或船舶保持试验航速稳定直航，从试验开始至试验结束在预设时间内获取对应的原始数据，并得到测试结果；

Z形操纵性试验：船舶舵角迅速转至左10°/20°，船艏艏向角逐渐向左变化10°/20°，此时立刻向右操舵10°/20°，第一次获取所述原始数据，在船艏达到左方最大偏转角的位置时，第二次获取所述原始数据，向角偏转至开始时艏向角右边10°/20°时，第三次获取原始数据，并迅速操左舵10°/20°，在船艏达到右方最大偏转角的位置时，第四次获取原始数据，并得到测试结果；

回转试验：以试验开始时的艏向角为基准艏向角变化量达到90°、180°、270°、360°、450°、540°，并相应记录原始数据；

威廉救生试验：船舶打右满舵，船艏向变化60°-90°之间时，点击“反向操舵”按钮快速左满舵，记录下此时的原始数据，船接近原来航向的反方向时，船舶操舵回中，记录下此时的原始数据，船与原航向的反方向直线航行并减速，接近试验开始位置时减速至零时，记录下此时的原始数据。

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