SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGYVol. 39, No. 8AAug. , 2017
基于物联网技术的船舶远程监测通信系统研究
孙洪民
(广西工业职业技术学院，广西 南宁 530001)
摘 要: 随着信息技术的发展，基于船舶电子信息系统的各类应用越来越多，这些电子系统设计生产厂家不同，
其网络类型呈现异构性，如何构建统一的船舶远程监测通信系统是需要解决的首要问题。本文重点分析基于物联网的船舶远程监控通信系统架构，以CAN总线及以太网为通信载体，实现不同异构网络电子系统的统一管理，并详细描述统一监测通信系统中数据采集及通信传输模块的软硬件实现，最后进行仿真建模，并对仿真结果进行分析。
关键词：物联网；远程监测系统；CAN总线技术中图分类号：TP277 文献标识码：A
文章编号： 1672 – 7649(2017)8A – 0118 – 03 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2017.8A.040
Research on remote monitoring and communication system of ships based on Internet of things
SUN Hong-min
(Guangxi Vocational and Technical Institute of Industry, Nanning 530001, China)
Abstract: With the development of information technology, more and more applications of ship electronic informationsystem based on the electronic system design, different manufacturers, the types of heterogeneous network, how to build theship remote detection of unified communications system is the primary problem to be solved using various electronic sys-tems. This paper focuses on the analysis of ship remote monitoring communication system based on the Internet of things,the CAN bus and Ethernet as the communication carrier, realizes the unified management of heterogeneous network electron-ic system, gives the realization of unified data detection in communication system acquisition and communication module,the simulation modeling, the results are analyzed.
Key words: internet of things；remote monitoring system；CAN bus technology
0 引言
船舶的各类电子系统需要进行数据采集及数据传输，不同型号的系统采集数据及传输网络类型各异，如何构建多种异构网络的远程监控系统是实现船舶各类电子系统应用的首要问题。利用各类传感器对各类电子设备运行状态数据进行采集，通过无线传感网络将采集信息传输至CAN总线，最后发送到监控中心，实现了多种异构网络的有效融合。
本文设计基于物联网的船舶远程监测通信系统，描述监测通信系统的数据采集及传输的实现方式，最后进行仿真。
型的兼容，对7层OSI模型进行了整合[1]，层次结构如图1所示。
图 1 CAN总线监测系统层次图
Fig. 1 Hierarchy diagram of CAN bus monitoring system
1 物联网CAN总线检测系统层次结构
基于物联网CAN总线的系统需要考虑不同层次模
物理层负责不同电子设备物理属性的连通，包含
收稿日期: 2017 – 06 – 07
作者简介: 孙洪民(1980 – )，男，讲师，研究方向为通信与信息系统。
第 39 卷
孙洪民：基于物联网技术的船舶远程监测通信系统研究
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时间同步、编码解码等[2]
，功能点如下：
1）对最底层的物理信令数据进行统一；
2）所有CAN总线上的电子设备接入标准进行统一，并提供一致的检测方法。
数据链路层包含LLC子层及MAC子层：
1）LLC子层对底层的数据进行封装，确定接收的先后顺序。
2）MAC子层是基于CAN总线系统的核心，包括帧数据纠错、重传机制[3]、媒体访问控制等。
2 船舶远程监控系统方案设计
远程监控系统需要对船舶机舱各电子设备运转状态进行监测，同时保证数据的实时流览，图2为异构网络的船舶远程监控系统模型。
图 2 异构网络的船舶远程监控系统模型
Fig. 2 Model of ship remote monitoring system based on hetero-geneous network
该系统的核心有两点：一是对机舱各电子设备数
据采集；二是船载监控系统、远程监测系统的数据传输。
2.1 CAN总线的数据采集传输模块硬件设计
利用不同类型的传感器对船舱各类电子系统运行状态进行采集，将采集信息传输至CAN总线。CAN总线数据采集模块是一种具有分布式、可扩展性及高实时性的串行通信网络。同时，由于不同类型传感器采集的信息有模拟信号和数字信号，若是模拟信号首先需要进行模数转换A/D，转换后所有的数字信号按照约定的协议格式进行封装以符合CAN总线通信的数据传输标准。
基于CAN总线数据采集模块如图3所示。基于CAN总线数据采集模块包含如下子模块：1）总线通信接口：负责所有节点与CAN总线数据的双向传输。
2）I/O模块：通过MCU对采集系统的所有指令进行解析，如对附属在船载电子系统的各类传感器打开或关闭指令。
图 3 数据采集模块硬件结构图
Fig. 3 Hardware structure of data acquisition module
3）串口通信：对各自节点数据按照RS232协议进行串行传输[4]。
传感器采集的原始信号一般为模拟信号，本文采用ICL7109模数转换芯片对模拟进行A/D转换，利用ICL7109中的直接接口，当转换结束后，数字信号按照从低至高的字节顺序进行读取；同时，传感器输出的模拟信号混入了噪声，选用CINT=0.35 μF，CAZ=0.15 μF的积分电容进行噪声滤除可提高转换后的数字信号的精度[5]。
2.2 CAN总线的数据采集传输模块硬件设计
CAN总线的数据传输程序分为如下步骤：1）CAN总线传输的参数初始化
CAN总线数据传输的每一个周期开始时需要对参数进行初始化，首先复位上一传输周期的中断控制器，其次配置本周期的分频时钟寄存机时序，确定数据传输波特率，最后进入传输中断进程。
2）采集数据传输子程序
当CAN总线传输的参数初始化完成后，进入到数据传输子程序，按照总线各节点采集数据的先后顺序进行串行传输，由于采集数据是主动传输，在此采用查询方式，查询发送缓冲区是否为空，若为空，则将采集数据写入缓冲区，否则进入等待进程。
3）CAN总线数据接收子进程
数据接收子进程由SJA1000完成，由于节点的上传时间点位置，接收进程采用中断控制法，当总线数据缓冲区被新数据填满后发送中断命令，进入中断接收子进程，读取缓冲区数据。
除了CAN总线的数据传输程序，总线上各节点的数据采集程序流程如图4所示。
3 算法仿真
最后对本文研究的基于物联网技术的船舶远程监控系统进行仿真，仿真平台利用JSP的WEB管理服务期实现，实时查询船舶机舱各电子设备的运行状态，
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舰 船 科 学 技 术
第 39 卷
图 4 数据采集程序流程图
Fig. 4 Flow chart of data acquisition program
如图5所示。
4 结语
本文重点研究了基于物联网技术的船舶远程监控通信系统中的数据采集与传输模块的软硬件实现方
图 5 检测数据展示图Fig. 5 Test data display diagram
式，最后利用JSP对平台进行了仿真建模。
参考文献：
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[5]ANGARAJAN S, DABBURA A T, ZIEGLER E A. A
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