本论文课题来源于“十五”国家重大技术装备研制和重大产业化技术开发的专题项目《油船系列船型优化与换代技术开发》中的子专题“货油装卸操作系统程序研究开发”,研究内容的实船依托是大连新船重工为丹麦A.P.NOLLERMAERSK公司设计建造的超大型油轮APM VLCC。 本文的研究内容是针对APM VLCC的防污监控系统和压载监控系统这两个部分。 在防污监控系统方面,利用光学浊度法,设计了用于检测水中油分含量的油分浓度计的结构,并根据含油污水对光的折射和透射特性设计并搭建了光电信号调理电路;利用压电双晶片的原理,设计了用于提高检测精度的乳化装置,并建立了乳化装置的动态力学模型。通过计算机和数据采集卡组建了数据采集系统。本文采用目前测控领域比较先进的虚拟仪器软件平台LabVIEW设计了监控系统的软件,主要包括中央控制工作站、数字显示控制箱、数据库管理三大模块。三个大模块下面又分为:数据采集、数字信号输出、排放率与排油总量设定、声音报警触发等诸多小模块。在此基础上,系统可以实时监测各传感器的信号,控制各个阀门开关状态,完成对实时数据和故障报警信息的存储和处理,中央控制工作站与数字显示控制箱局域网络通讯等重要功能。 在压载监控系统方面,首先在满足海洋公约的基础上,对较复杂的船舶压载系统理论进行了深入分析,然后根据APM VLCC的实船情况,提出了两种满足要求的压载水装卸方案。利用LabVIEW设计了压载监控的系统软件,主要包括:压载水舱装卸控制软件模块、压载配载动态参数计算软件模块和压载舱阀门状态监控软件模块。该软件不但能完成压载水装卸的自动监控功能,还能根据不同的方案和条件完成对船舶状态参数的实时计算。 同时,本文对油分浓度计进行了传感器调理电路实验,对乳化装置的频率特性参数进行了实验分析,并对监控系统进行了模拟实验。模拟实验结果说明,本文设计的软、硬件系统工作正确,精度较高,达到了预期的目标。