CN202329730U - 船用无人值守远程报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种船用无人值守远程报警装置，其特征在于：它包括控制模块、数字量采集电路、模拟量输入电路、A/D转换电路、输入设备、显示模块、RS-232串口电路和GSM模块；数字量采集电路、输入设备和显示模块分别与控制模块连接；模拟量输入电路通过A/D转换电路与控制模块连接；控制模块通过RS-232串口电路与GSM模块连接。将数据采集控制技术和无线通讯技术进行结合并应用于船舶监测领域，实现了舱底进水水位报警功能，其具有的无人值守状态下远程报警功能填补了船舶安全监测同类产品的空白。

Description

船用无人值守远程报警装置

技术领域

本实用新型涉及一种船舶监测装置，具体涉及船舶无人值守时通过无线通讯模块实现远程水位报警的装置。 

背景技术

目前，国内大多船舶普遍存在船舶老化、船舶超期服役等问题，特别是老旧船舶，船底腐蚀严重容易造成漏水等事故。另外，对于工程船舶，即使是新船，在长途拖带过程中，也有可能由于被拖船舶封舱不严，风浪等原因发生意外进水。而一旦进水，轻则损坏船上机电设备，重则造成沉船事故。 

但纵观对现有舱底进水水位报警方法主要有两种：一种是现场声光报警；另一种是通过计算机网络进行远程报警。这两种报警方法都有一个共同的特点：就是必须有人员值守，值守人员的活动半径受到限制，不能做到一人多用。 

随着移动通信的发展，通过GSM或者CDMA网络发送短信已是一个成熟的技术，如何将两者结合起来是一个摆在技术人员面前需要解决的问题。如果能够在无人值守船舶时发生的水位报警，以信息形式发送到相关人员的手机上，使得相关人员及时得到信息并处理，这样不仅可以避免事故的进一步扩大而且值守人员的活动半径不会受到限制。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种船用无人值守远程报警装置，在船舶无人值守时可通过无线通讯模块实现远程水位报警。 

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种船用无人值守远程报警装置，其特征在于：它包括控制模块、数字量采集电路、模拟量输入电路、A/D转换电路、输入设备、显示模块、RS-232串口电路和GSM模块；数字量采集电路、输入设备和显示模块分别与控制模块连接；模拟量输入电路通过A/D转换电路与控制模块连接；控制模块通过RS-232串口电路与GSM模块连接。 

按上述方案，所述的数字量采集电路为光耦隔离电路。 

按上述方案，所述的模拟量输入电路由模拟多路转换开关和滤波电路组成，模拟信号输入模拟多路转换开关后经滤波电路与A/D转换电路的输入端连接。 

按上述方案，所述的控制模块包括单片机以及分别与主控制器连接的存储电路、看门狗 电路、电源电路和时钟电路。 

按上述方案，所述的输入设备为键盘。 

按上述方案，所述的显示模块为LCD显示器。 

本实用新型的工作原理为：输入设备负责系统参数的设置，例如编辑短信号码、时间等信息。 

数字量采集电路实时采集分布在船舱底的水位报警信号，经光耦隔离传送至控制模块。 

模拟量采集电路实时采集分布船舶四角的水压力传感器变送来的0-5V电压信号，经模拟多路转换开关，在单片机选通切换后将信号传送给A/D转换器供单片机采集，吃水信息用于配合船舶进水报警判决，最后在LCD显示器上显示当前船舶四角吃水信息。 

控制模块通过RS-232串口电路连接GSM模块，当进入远程短信报警状态时，控制模块通过串口对GSM模块进行初始化设置，包括短信发送模式及短信存储位置等指令。当检测到报警信号时，控制模块将对应已编辑好的短信息和接收人员手机号码经PDU格式短信息编码后，转换为16进制ASCII码，通过RS-232串口发送给GSM模块，GSM模块以短信息形式发送给相关人员。控制模块根据短信息反送回来的状态报告判断是否发送成功，如果发送失败，单片机重新发送报警信息。 

控制模块还可分为存储电路、看门狗电路、电源电路、时钟电路和单片机。存储部分用于存储用户输入的预接收报警短信人员的电话号码及预先写入的报警信息内容等。看门狗电路用于对单片机运行状态进行实时监测，单片机正常运行状态下报警装置上标注为“状态”的发光二极管一直闪烁，一旦出现程序跑飞现象，该发光二极管停止闪烁处于常亮状态等待系统复位。电源电路用于将外部开关电源输出的DC24V转换为DC5V，作为系统电源，上电后装置上标注为“电源指示灯”的发光二极管点亮。 

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点： 

1、将数据采集控制技术和无线通讯技术进行结合并应用于船舶监测领域，实现了舱底进水水位报警功能，其具有的无人值守状态下远程报警功能填补了船舶安全监测同类产品的空白。 

2、具有远程短信息报警功能，使得在船舶无人值守情况下发生进水水位报警时能够将报警信息第一时间发送给相关人员，使获得信息后及时处理，既可以扩大相关值守人员活动半径也可以防止事故进一步扩大以免造成大的经济损失。 

3、采用模块化设计减小装置中元器件之间的相互干扰。 

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图。 

图2为本实用新型的模拟多路转换开关与滤波电路图。 

图3为本实用新型的A/D转换电路图。 

图4为本实用新型的一路开关量信号隔离电路。 

图5为本实用新型的主控制器电路图。 

图6为本实用新型的看门狗电路图。 

图7为本实用新型的存储器电路图。 

图8为本实用新型的时钟电路图。 

图9为本实用新型的键盘电路图。 

图10为本实用新型的LCD液晶电路图。 

图11为本实用新型软件流程图。 

图12为本实用新型装置前面布局图。 

图13为本实用新型装置后面布局图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。 

图1为本实用新型的系统结构示意图，包括控制模块、数字量采集电路、模拟量输入电路、A/D转换电路、输入设备、显示模块、RS-232串口电路和GSM模块；数字量采集电路、输入设备和显示模块分别与控制模块连接；模拟量输入电路通过A/D转换电路与控制模块连接；控制模块通过RS-232串口电路与GSM模块连接。 

如图2和图3所示，模拟信号采集电路由模拟多路转换开关，滤波电路和A/D转换器组成。传感器输出的模拟信号是差分电压信号，本实用新型需要采集四组差分信号，故采用的是CD4052四通道差动输入模拟多路转换器，该芯片的第1、2、4、5、11、12、14、15引脚接外部输入差分信号；第6、7、8引脚接模拟地；第16引脚接+5V高电平。两个公共端(COM)即第3、13两个引脚每次输出一路差分信号(SEG+、SEG-)经滤波电路送至A/D转换器。本实用新型采用选用24位高精度、低功耗A/D转换芯片CS1180，经过CPU选通切换CD4052通道，选择输入CS1180进行数模转换的模拟信号通道，CS1180与主控芯片之间的通信由SPI串行总线来实现，其管脚为11、12、13、14；CS1180芯片的第2、3引脚接4.9152kHZ的晶振电路；第5、6引脚接正负模拟参考电压；第15引脚为数据准备就绪指示信号，低电平有效。 

数字量采集电路为光耦隔离电路，本实施例中采用10组如图4所示的光耦隔离电路，使用PC817作为光耦隔离芯片。船舶舱底安装有舱底进水水位触发报警器，当舱底进水水位达 到报警水位值时就会触发报警信号，经PC817隔离这些开关量信号后，信号输出主控制电路，作为控制芯片的开关量输入。 

如图5、图6、图7所示为控制模块的单片机、看门狗电路和存储器。其中，用TQFP-64封装的ATmega128单片机作为主控制器芯片，使用MAX706作为看门狗芯片，将看门狗芯片的WDI引脚与ATmega128单片机的TOSC2/PG3引脚相连，RESET引脚与ATmega128单片机的/RESET引脚连接，并在程序中定时对TOSC2/PG3引脚的输入电平取反，允许的最大的取反时间间隔是1.6秒，若间隔时间大于1.6秒，MAX706的RESET引脚将输出低电平使单片机复位。本实用新型还扩展一片基于IIC总线的AT24C256存储器获得64K的数据存储空间。单片机通过IIC总线上的设备绝对地址来访问不同的IIC器件。AT24C256的1、2号引脚为IIC设备地址设置输入引脚，将其中一片AT24C256的1、2、3、4号引脚同时接地，5、6号引脚分别接ATmega128单片机的IIC数据线SDA和时钟线SCL；将7号引脚接地，以禁止芯片写保护；8号引脚接+5V电源。 

如图8、图9、图10所示为实时时钟电路、行列式键盘、液晶显示模块。其中，时钟电路采用总线接口的实时时钟芯片DS1307，其1、2号引脚接32.768kHz的晶振；3、4号引脚接外部电池；5、6号引脚为IIC总线，分别连接ATmega128单片机的IIC数据线SDA和时钟线SCL。本实用新型使用ZLG7290键盘及LED驱动芯片扩展的一个25键的行列式键盘(使用KC0-KC4和KR0-KR4引脚扩展)。14号引脚为外部中断输入引脚，连到ATmega128单片机的19号引脚，即TOSC1/1PG4引脚，并通过程序来控制它的中断；15号引脚为复位引脚；17、18引脚接4M晶振。本实用新型还扩展以T6963C作为控制器的液晶模块LM240128TCC作为信息显示设备，将ATmega128单片机的35-42号复用引脚作为液晶模块的数据总线(D0-D7)；46号引脚作为液晶模块的片选信号(CS)引脚；44、45号引脚分别作为液晶模块的写(WR)、读(RD)控制信号引脚；33号引脚作为液晶模块的命令和数据通道的选择(C/D)。 

装置软件部分实现基于ICCAVR平台开发，包括4角吃水采集子程序、舱底水位报警采集子程序、GSM短信发送及接收子程序、液晶显示程序等。系统软件主流程图如图11所示。 

如图12所示，装置前面由液晶显示器、8路数字信号报警灯、程序指示灯、电源指示灯以及键盘等组成。键盘按键包括阿拉伯数字0至9、确定、主页、上翻、下翻、消音、消除等按键。 

如图13所示，装置背面包括DC24V直流电源插头、模拟量5芯航空插头、数字量10芯航空插头、4路RS-232串口以及接地端等。 

本实用新型使用安装时，嵌入在船舶操作台中。设备终端外围接口设备均从背部接入。 

Claims (6)

1.一种船用无人值守远程报警装置，其特征在于：它包括控制模块、数字量采集电路、模拟量输入电路、A/D转换电路、输入设备、显示模块、RS-232串口电路和GSM模块；数字量采集电路、输入设备和显示模块分别与控制模块连接；模拟量输入电路通过A/D转换电路与控制模块连接；控制模块通过RS-232串口电路与GSM模块连接。

2.根据权利要求1所述的船用无人值守远程报警装置，其特征在于：所述的数字量采集电路为光耦隔离电路。

3.根据权利要求1所述的船用无人值守远程报警装置，其特征在于：所述的模拟量输入电路由模拟多路转换开关和滤波电路组成，模拟信号输入模拟多路转换开关后经滤波电路与A/D转换电路的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的船用无人值守远程报警装置，其特征在于：所述的控制模块包括单片机以及分别与单片机连接的存储电路、看门狗电路、电源电路和时钟电路。

5.根据权利要求1所述的船用无人值守远程报警装置，其特征在于：所述的输入设备为键盘。

6.根据权利要求1所述的船用无人值守远程报警装置，其特征在于：所述的显示模块为LCD显示器。

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