基于物聯(lián)網(wǎng)的船舶狀態(tài)檢測及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實踐

摘要：隨著航運技術(shù)發(fā)展，船舶信息化程度逐漸增強，為了提高船舶運行的安全穩(wěn)定性，船舶上均安裝有用于檢測各種設(shè)備運行狀態(tài)的傳感器及檢測儀，研究開發(fā)一種基于物聯(lián)網(wǎng)的船舶狀態(tài)檢測及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，以供工作人員實時查看，以實時掌握船舶的運行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：船舶物聯(lián)網(wǎng)；船舶智能化；船舶狀態(tài)檢測；船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

為了提高船舶運行的安全穩(wěn)定性，船舶上均安裝有用于檢測各種設(shè)備運行狀態(tài)的傳感器及檢測儀，如發(fā)動機(jī)組、舵機(jī)組、機(jī)泵組等都對應(yīng)安裝有檢測相關(guān)運行狀態(tài)的裝置，這些檢測裝置對相應(yīng)檢測部件進(jìn)行實時在線檢測，并通過信號線傳送至船舶的控制室內(nèi)，以供工作人員實時查看，以實時掌握船舶的運行狀態(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)中的檢測信號均通過電力電纜、通訊電纜等進(jìn)行傳輸，布線復(fù)雜，出現(xiàn)故障時，線路查看繁瑣。

傳統(tǒng)內(nèi)河運輸船舶的監(jiān)控系統(tǒng)還存在以下缺陷：

（一）因船舶上設(shè)備眾多，使用的檢測裝置數(shù)量大，各檢測設(shè)備間的數(shù)據(jù)互通功能差，不利于故障快速判斷。

（二）設(shè)備檢測數(shù)據(jù)外傳能力差，不利于遠(yuǎn)程專家救助。

（三）監(jiān)控層與船舶上用戶間通訊不及時，當(dāng)出現(xiàn)緊急狀況時不能及時通知，使應(yīng)急措施實施不及時。

為解決上述問題，提出了一種數(shù)據(jù)檢測全面、信息傳輸及時且可實現(xiàn)遠(yuǎn)程求助的基于物聯(lián)網(wǎng)的船舶狀態(tài)檢測及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)?；谖锫?lián)網(wǎng)的船舶狀態(tài)檢測及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，所述感知層、所述網(wǎng)絡(luò)層和所述應(yīng)用層之間信號連接。

所述感知層包括布置在船舶各檢測點且分組設(shè)置的若干傳感器和巡檢儀，各組所述傳感器和所述巡檢儀分別對應(yīng)信號連接有傳感器節(jié)點。

所述網(wǎng)絡(luò)層包括數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、遠(yuǎn)程分析服務(wù)器、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和控制室工作站服務(wù)器，所述數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、所述遠(yuǎn)程分析服務(wù)器、所述物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和所述控制室工作站服務(wù)器分別與各所述傳感器節(jié)點信號連接，所述遠(yuǎn)程分析服務(wù)器和所述物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器分別信號連接至所述應(yīng)用層。

所述應(yīng)用層包括遠(yuǎn)程應(yīng)用群組和本地應(yīng)用群組。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述傳感器節(jié)點包括數(shù)字信號控制器，對應(yīng)連接的各所述傳感器信號依次通過放大器和濾波裝置連接至所述數(shù)字信號控制器，所述數(shù)字信號控制器還連接有波段收發(fā)器、綜合功能單元和存儲器。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述濾波裝置包括一級濾波單元，所述一級濾波單元的輸出端串接有二級濾波單元，所述一級濾波單元和所述二級濾波單元的結(jié)構(gòu)相同；

所述一級濾波單元包括運算放大器A1，所述運算放大器A1的正極端連接有高電位Vcc，所述運算放大器A1的負(fù)極端電連接有電阻R1與電容C1的串聯(lián)電路，所述電阻R1的輸出端通過電阻R2接地，所述電阻R1的輸出端還連接有電容C2，所述電容C2的輸出端連接至所述運算放大器A1的輸出端，所述電容C1的輸出端與所述電容C2的輸出端之間連接有電阻R3。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述綜合功能單元包括電源管理單元，所述電源管理單元的輸入端連接有供電電源，所述電源管理單元與所述數(shù)字信號控制器之間還連接有時鐘電路。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述數(shù)字信號控制器包括單片機(jī)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述遠(yuǎn)程應(yīng)用群組包括遠(yuǎn)程故障分析服務(wù)器和救援中心服務(wù)器，所述遠(yuǎn)程故障分析服務(wù)器通過通訊裝置連接至專家手持機(jī)；

所述本地應(yīng)用群組包括位于船舶上各用戶使用的用戶手持機(jī)。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述通訊裝置包括基于GPRS、EDGE、WLAN、Wi-Fi、3G和4G技術(shù)的無線通信接口。

由于采用了上述技術(shù)方案，基于物聯(lián)網(wǎng)的船舶狀態(tài)檢測及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，所述感知層、所述網(wǎng)絡(luò)層和所述應(yīng)用層之間信號連接；所述感知層包括布置在船舶各檢測點且分組設(shè)置的若干傳感器和巡檢儀，各組所述傳感器和所述巡檢儀分別對應(yīng)信號連接有傳感器節(jié)點；所述網(wǎng)絡(luò)層包括數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、遠(yuǎn)程分析服務(wù)器、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和控制室工作站服務(wù)器，所述數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、所述遠(yuǎn)程分析服務(wù)器、所述物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和所述控制室工作站服務(wù)器分別與各所述傳感器節(jié)點信號連接，所述遠(yuǎn)程分析服務(wù)器和所述物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器分別信號連接至所述應(yīng)用層；所述應(yīng)用層包括遠(yuǎn)程應(yīng)用群組和本地應(yīng)用群組；本實用新型的有益效果是：通過感知層對船舶上各設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)實時檢測，并把檢測結(jié)構(gòu)輸送至網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行處理后，由網(wǎng)絡(luò)層傳輸至應(yīng)用層，當(dāng)檢測結(jié)果異常時，說明船舶某部分存在故障，故障信息可以通過網(wǎng)絡(luò)層求助應(yīng)用層，由遠(yuǎn)程應(yīng)用群組進(jìn)行分析處理，遠(yuǎn)程指導(dǎo)解除船舶故障，同時也可以告知應(yīng)用層內(nèi)的本地應(yīng)用群組，便于及時采取應(yīng)急措置，積極配合船舶工作人員，通過本系統(tǒng)可以提高船舶運行的可靠性，加速故障的排除。

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