【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及船舶監(jiān)測技術(shù)，特別涉及一種船舶監(jiān)測系統(tǒng)及船舶故障報警方法。
技術(shù)介紹
1、在當前的航運領(lǐng)域，智能化與數(shù)字化已成為發(fā)展的主流趨勢。船舶智能化系統(tǒng)能夠通過實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和自動化控制等手段，顯著提升船舶的運營效率和安全性。
2、然而，現(xiàn)有的技術(shù)面臨著一些挑戰(zhàn)：首先，船舶項目的定制化和軟件系統(tǒng)的封閉性，限制了不同項目間的數(shù)據(jù)共享和軟件的可移植性。專門為特定船舶項目定制的軟件普遍缺乏通用性，難以在不同項目中實現(xiàn)共享和復(fù)用，這導(dǎo)致了資源的浪費和重復(fù)開發(fā)。其次，船舶系統(tǒng)中多樣的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)傳輸方式，使得系統(tǒng)難以適應(yīng)硬件配置的變動。再者，現(xiàn)有系統(tǒng)大多采用單層軟件結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得船舶監(jiān)測系統(tǒng)中的眾多子系統(tǒng)難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與交互操作。因此，目前的現(xiàn)有技術(shù)在應(yīng)對多樣化船舶項目需求、提升系統(tǒng)靈活性方面存在明顯不足，難以滿足船舶項目智能化、數(shù)字化的長遠發(fā)展需求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)對船舶智能系統(tǒng)的多樣性和快速變化的軟件需求缺乏適應(yīng)性的至少一個不足，本專利技術(shù)旨在提供一種船舶監(jiān)測系統(tǒng)通過軟件分層設(shè)計、模塊化劃分和模塊基礎(chǔ)功能的規(guī)范化，提高軟件的可移植性和靈活性，使得軟件模塊能夠在不同船舶項目中快速移植和復(fù)用，降低了開發(fā)成本和時間。
2、第一方面，本專利技術(shù)提供一種船舶監(jiān)測系統(tǒng)，至少包括依次通信連接的數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)管理層、業(yè)務(wù)邏輯層和用戶頁面層；
3、數(shù)據(jù)采集層用于實時獲取船舶硬件設(shè)備中各個檢測組件的監(jiān)測數(shù)據(jù)并上傳給數(shù)據(jù)管理層；>
4、數(shù)據(jù)管理層用于對數(shù)據(jù)采集層上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存儲、讀取和備份，還用于向業(yè)務(wù)邏輯層提供計算所需的監(jiān)測數(shù)據(jù)并接收、存儲經(jīng)業(yè)務(wù)邏輯層計算分析處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)和故障信息，以使得業(yè)務(wù)邏輯層中不同模塊之間可通過數(shù)據(jù)管理層相互訪問結(jié)果數(shù)據(jù)；
5、業(yè)務(wù)邏輯層用于獲取數(shù)據(jù)管理層中存儲的監(jiān)測數(shù)據(jù)，再進行計算和分析并提供輔助決策；業(yè)務(wù)邏輯層至少包括能效指標計算單元、故障診斷單元；能量指標計算單元包括多個計算模塊以用于根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析各個船舶硬件設(shè)備的能耗，并提供能效優(yōu)化策略的建議；故障診斷單元包括多個診斷模塊以用于根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析各個船舶硬件設(shè)備的狀況并診斷是否故障；
6、用戶頁面層用于提供與船舶監(jiān)測系統(tǒng)進行人機交互的可視化交互界面。
7、在一實施例中，數(shù)據(jù)采集層至少包括通過通信協(xié)議直接或間接與船舶硬件設(shè)備中各個檢測組件通信連接的can服務(wù)器、串口服務(wù)器、高頻信號采集器、低頻信號采集器，以實時獲取檢測組件的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)由物理參數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
8、在一實施例中，數(shù)據(jù)采集層還包括數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器至少包括數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊中的任意一種或多種；數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)并檢驗監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和完整性；數(shù)據(jù)解析模塊用于將不同格式或協(xié)議的監(jiān)測數(shù)據(jù)解析成系統(tǒng)可處理的數(shù)據(jù)格式；數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行包括數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)平滑、異常值檢測中至少一種的預(yù)處理；數(shù)據(jù)上傳模塊用于將處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)與監(jiān)測參數(shù)編碼進行匹配并上傳至數(shù)據(jù)管理層；監(jiān)測參數(shù)編碼為每一類監(jiān)測數(shù)據(jù)的唯一標識碼。
9、在一實施例中，數(shù)據(jù)管理層至少包括用于集中管理監(jiān)測數(shù)據(jù)以及控制訪問權(quán)限的中心化數(shù)據(jù)管理平臺；中心化數(shù)據(jù)管理平臺采用面向服務(wù)的架構(gòu)設(shè)計并作為服務(wù)端運行，同時通過http協(xié)議與業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)采集層通信連接，使用json數(shù)據(jù)格式作為數(shù)據(jù)交換的標準格式；中心化數(shù)據(jù)管理平臺還制定有若干標準化接口以提供與其他層次及模塊的數(shù)據(jù)交換功能。
10、在一實施例中，數(shù)據(jù)管理層還包括數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫用于存儲結(jié)果數(shù)據(jù)和故障信息的同時還用于存儲并管理業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)采集層的配置信息；
11、數(shù)據(jù)庫至少配置有數(shù)據(jù)編碼表模塊、故障編碼表模塊、存儲規(guī)則模塊、數(shù)據(jù)訪問規(guī)則配置模塊；數(shù)據(jù)編碼表模塊用于定義和存儲各類監(jiān)測數(shù)據(jù)與監(jiān)測參數(shù)編碼的編碼標準與映射關(guān)系；故障編碼表模塊用于定義和存儲各類故障信息與故障碼的編碼標準與映射關(guān)系；存儲規(guī)則模塊用于設(shè)定監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲格式、加密方式、存儲位置以及存儲周期的規(guī)則；數(shù)據(jù)訪問規(guī)則配置模塊用于設(shè)定各個模塊的數(shù)據(jù)訪問權(quán)限、訪問頻率限制及數(shù)據(jù)訪問范圍。
12、在一實施例中，存儲周期包含以下至少一種規(guī)則：根據(jù)各個不同類型的監(jiān)測數(shù)據(jù)確定不同的存儲周期規(guī)則；根據(jù)關(guān)聯(lián)的故障信息，在監(jiān)測到某設(shè)備故障時縮短該設(shè)備被檢測的監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲周期；根據(jù)各個船舶硬件設(shè)備的工況需求，當某類監(jiān)測數(shù)據(jù)處于預(yù)設(shè)的高頻率變化時縮短該類監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲周期。
13、在一實施例中，數(shù)據(jù)管理層還為每一類監(jiān)測數(shù)據(jù)配置帶有鎖機制的緩沖區(qū)，緩沖區(qū)用于記錄并臨時存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫根據(jù)存儲規(guī)則模塊的存儲規(guī)則定期將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)長久存儲到數(shù)據(jù)庫中；
14、當數(shù)據(jù)管理層接收到提交監(jiān)測數(shù)據(jù)的請求時，數(shù)據(jù)訪問規(guī)則配置模塊驗證請求是否符合預(yù)設(shè)的訪問規(guī)則，若驗證通過，則根據(jù)請求更新緩沖區(qū)的監(jiān)測數(shù)據(jù)；當數(shù)據(jù)管理層接收到獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)的請求時，同樣數(shù)據(jù)訪問規(guī)則配置模塊驗證請求是否符合預(yù)設(shè)的訪問規(guī)則，若驗證通過，則根據(jù)請求從緩沖區(qū)中讀取并響應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)。
15、在一實施例中，數(shù)據(jù)庫還包括配置文件管理模塊，用于管理業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)采集層中新增功能模塊的配置信息；配置文件管理模塊根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)采集層中新增功能模塊的配置信息對數(shù)據(jù)編碼表模塊、故障編碼表模塊、存儲規(guī)則模塊、數(shù)據(jù)訪問規(guī)則配置模塊的內(nèi)容進行更新，并基于配置信息自動化在業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)采集層中部署新增功能模塊。
16、在一實施例中，對業(yè)務(wù)邏輯層新增功能模塊的具體步驟為：為新增功能模塊確定唯一的識別碼以及為新增功能模塊的新增監(jiān)測數(shù)據(jù)確定唯一的數(shù)據(jù)編碼，數(shù)據(jù)編碼的特定位用于標識監(jiān)測位置；基于識別碼和新增的數(shù)據(jù)編碼在數(shù)據(jù)庫中完成對新增功能模塊的相關(guān)配置；基于數(shù)據(jù)庫中新增監(jiān)測數(shù)據(jù)的相關(guān)配置自動化在業(yè)務(wù)邏輯層上部署新增功能模塊；
17、對數(shù)據(jù)采集層新增功能模塊的具體步驟為：為新增功能模塊確定唯一的識別碼以及為新增功能模塊的新增監(jiān)測數(shù)據(jù)確定唯一的數(shù)據(jù)編碼，數(shù)據(jù)編碼的特定位用于標識監(jiān)測位置；基于識別碼和新增的數(shù)據(jù)編碼在數(shù)據(jù)庫中完成對新增監(jiān)測數(shù)據(jù)的配置；基于配置信息自動化在數(shù)據(jù)采集層上部署新增功能模塊；在數(shù)據(jù)庫中對新增監(jiān)測數(shù)據(jù)的配置至少包括以下信息：新增監(jiān)測數(shù)據(jù)與故障信息之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系、新增監(jiān)測數(shù)據(jù)所需的字節(jié)長度、新增監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲規(guī)則、新增監(jiān)測數(shù)據(jù)所來源的檢測組件的識別碼。
18、第二方面，本專利技術(shù)還提供一種船舶故障報警方法，采用如上任一實施例的船舶監(jiān)測系統(tǒng)，包括以下步驟：
19、數(shù)據(jù)采集步驟，數(shù)據(jù)采集層實時獲取船舶硬件設(shè)備中各個檢測組件的監(jiān)測數(shù)據(jù)并上傳給數(shù)據(jù)管理層；
20、數(shù)據(jù)管理步驟，數(shù)據(jù)管理層對上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存儲；
21、邏輯判斷步驟，業(yè)務(wù)邏輯層的故障診斷單元向數(shù)據(jù)管理層發(fā)出獲取相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)的請求，并基于請求獲取的相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析診斷；若診斷出現(xiàn)故障，則本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種船舶監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：依次通信連接的數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)管理層、業(yè)務(wù)邏輯層和用戶頁面層；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集層至少包括通過通信協(xié)議直接或間接與船舶硬件設(shè)備中各個所述檢測組件通信連接的CAN服務(wù)器、串口服務(wù)器、高頻信號采集器、低頻信號采集器，以實時獲取所述檢測組件的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)由物理參數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船舶監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集層還包括數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器至少包括數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊中的任意一種或多種；所述數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)并檢驗監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和完整性；所述數(shù)據(jù)解析模塊用于將不同格式或協(xié)議的監(jiān)測數(shù)據(jù)解析成系統(tǒng)可處理的數(shù)據(jù)格式；所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行包括數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)平滑、異常值檢測中至少一種的預(yù)處理；所述數(shù)據(jù)上傳模塊用于將處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)與監(jiān)測參數(shù)編碼進行匹配并上傳至所述數(shù)據(jù)管理層；所述監(jiān)測參數(shù)編碼為每一類監(jiān)測數(shù)據(jù)的唯一標識碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船舶監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)管理層還包括數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫用于存儲結(jié)果數(shù)據(jù)和故障信息的同時還用于存儲并管理所述業(yè)務(wù)邏輯層和所述數(shù)據(jù)采集層的配置信息；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船舶監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述存儲周期包含以下至少一種規(guī)則：
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船舶監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)管理層還為每一類監(jiān)測數(shù)據(jù)配置帶有鎖機制的緩沖區(qū)，所述緩沖區(qū)用于記錄并臨時存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)庫根據(jù)所述存儲規(guī)則模塊的存儲規(guī)則定期將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)長久存儲到數(shù)據(jù)庫中；
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船舶監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)庫還包括配置文件管理模塊，用于管理所述業(yè)務(wù)邏輯層和所述數(shù)據(jù)采集層中新增功能模塊的配置信息；所述配置文件管理模塊根據(jù)所述業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)采集層中新增功能模塊的配置信息對所述數(shù)據(jù)編碼表模塊、故障編碼表模塊、存儲規(guī)則模塊、數(shù)據(jù)訪問規(guī)則配置模塊的內(nèi)容進行更新，并基于配置信息自動化在所述業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)采集層中部署新增功能模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的船舶監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：對所述業(yè)務(wù)邏輯層新增功能模塊的具體步驟為：為所述新增功能模塊確定唯一的識別碼以及為所述新增功能模塊的新增監(jiān)測數(shù)據(jù)確定唯一的數(shù)據(jù)編碼，所述數(shù)據(jù)編碼的特定位用于標識監(jiān)測位置；基于識別碼和新增的數(shù)據(jù)編碼在所述數(shù)據(jù)庫中完成對新增功能模塊的相關(guān)配置；基于所述數(shù)據(jù)庫中新增監(jiān)測數(shù)據(jù)的相關(guān)配置自動化在所述業(yè)務(wù)邏輯層上部署新增功能模塊；
10.一種船舶故障報警方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-9任一項所述的船舶監(jiān)測系統(tǒng)，包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種船舶監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：依次通信連接的數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)管理層、業(yè)務(wù)邏輯層和用戶頁面層；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集層至少包括通過通信協(xié)議直接或間接與船舶硬件設(shè)備中各個所述檢測組件通信連接的can服務(wù)器、串口服務(wù)器、高頻信號采集器、低頻信號采集器，以實時獲取所述檢測組件的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)由物理參數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船舶監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集層還包括數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器至少包括數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊中的任意一種或多種；所述數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)并檢驗監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和完整性；所述數(shù)據(jù)解析模塊用于將不同格式或協(xié)議的監(jiān)測數(shù)據(jù)解析成系統(tǒng)可處理的數(shù)據(jù)格式；所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行包括數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)平滑、異常值檢測中至少一種的預(yù)處理；所述數(shù)據(jù)上傳模塊用于將處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)與監(jiān)測參數(shù)編碼進行匹配并上傳至所述數(shù)據(jù)管理層；所述監(jiān)測參數(shù)編碼為每一類監(jiān)測數(shù)據(jù)的唯一標識碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)管理層至少包括用于集中管理監(jiān)測數(shù)據(jù)以及控制訪問權(quán)限的中心化數(shù)據(jù)管理平臺；所述中心化數(shù)據(jù)管理平臺采用面向服務(wù)的架構(gòu)設(shè)計并作為服務(wù)端運行，同時通過http協(xié)議與所述業(yè)務(wù)邏輯層、所述數(shù)據(jù)采集層通信連接，使用json數(shù)據(jù)格式作為數(shù)據(jù)交換的標準格式；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船舶監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)管理層還包括數(shù)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙國鋒，張恒誠，姜晨醒，徐含章，賴虹羽，
申請(專利權(quán))人：嘉庚創(chuàng)新實驗室，
類型：發(fā)明
國別省市：
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