基于腐蚀数字孪生的船联网实验平台设计与实现

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近几年,物联网(IoT)发展迅速,物联网技术开始或已经广泛应用于各个行业中,在各个行业的应用过程中会带来物联网技术的巨大优势,进而推动该行业的发展。考虑到航运领域的现状和不足,将物联网技术与船舶进行结合,可以显著提高航运的信息化水平和安全管理水平。本文围绕船联网实验平台的设计与实现,在考虑船舶行业的特点后,将腐蚀作为监测和研究对象,搭建了船联网技术实验平台。其意义在于为相关学院的老师和学生提供可用于实验或教学的软硬件平台,有利于实验者学习物联网相关技术,培养船联网应用思维。
  本文主要工作内容如下:
  (1)构建了模拟海洋大气腐蚀的现场环境,采用盐雾腐蚀箱来模拟盐雾腐蚀环境。
  (2)组建了有线/无线传输网络,其中有线传输为用于采集现场数据的温度传感器、湿度传感器、pH计、氯离子浓度检测仪等传感器到无线网络终端的传输。
  (3)完成了数据由无线网络到数据库的传输。数据经过无线网络传输到主机上后,通过OPCServer对通讯协议进行了解析,并将数据保存到SQLServer数据库。
  (4)开发了基于C#的船联网实验平台应用程序,实现对整个系统的监测。
  (5)通过多物理场仿真软件COMSOL对腐蚀环境和腐蚀过程进行仿真,建立腐蚀数字孪生模型。比较实际测得的腐蚀数据与仿真数据,验证和改进数字孪生模型。
  最后,经过试验证明了此实验平台能正常运作,硬件的各个模块和监测软件都能完成预期功能。通过本平台,将为师生的物联网实验及教学提供基础;另外,也为如何将物联网技术应用于船舶的腐蚀监测与防护领域提供一个思路。
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