CN109374051A - 基于物联网的军港岸舰供水箱系统 - Google Patents

基于物联网的军港岸舰供水箱系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于海军军港岸舰保障技术领域，具体涉及一种基于物联网的军港岸舰供水箱系统。供水箱系统包括：应用层为基于物联网的军港岸舰供水箱系统应用平台；控制层为整个水箱系统的控制指令生成的集合体；传输层为基于物联网的军港岸舰供水箱系统数据信息的网络传输；感知层用于供水箱系统的状态信息参数采集；结构层为支撑水箱功能的物理属性；传输层为中间枢纽，为各层提供信息、指令的传输通道。本发明的基于物联网的军港岸舰供水箱系统可提供加水智能控制、数据自动采集、状态实时监控等功能，实现驻泊舰艇淡水供应情况和消耗数据实时远程监测和计量，实现舰艇供水远程控制，达到舰艇供水保障流程的智能优化的目的。

Description

基于物联网的军港岸舰供水箱系统
技术领域
本发明属于海军军港岸舰保障技术领域，具体涉及一种基于物联网的军港岸舰供水箱系统，其适用于不同类型舰艇的淡水供应保障控制。
背景技术
军港是战场设施的重要组成部分，作为海军舰艇获得战斗、技术和后勤保障的基地，其为舰艇部队提供驻泊和组织实施战斗准备、后勤、装备等综合保障，是舰艇作战能力生成和恢复的后方依托，在现代海上战争中发挥着举足轻重的作用。
军港供水是舰艇靠岸驻泊保障过程的核心环节之一，然而，目前国内绝大部分军港供水的岸基保障过程仍主要依靠人工完成，保障供水需求依靠人工进行传递、执行、记录，反映速度慢、保障效率低，且在保障过程中，保障值班人员通过现场手动连接供水管道、拨动供水阀门进行供水保障，保障完成后通过手动抄表的形式完成舰艇用水量的统计和核算，保障指挥人员对现场保障作业情况缺乏可视化的监控、监测和信息采集手段。现有军港供水保障模式已很难适应现代信息化战争对舰艇的实时、精准、高效、可靠的保障要求。因此，实现军港供水保障的信息化和智能化，提高军港保障效率，显得尤为必要和迫切。
鉴于此，目前的军港岸舰供水箱系统，主要存在对不同类型舰艇淡水供应保障的自动化、智能化等问题，无法实现淡水供应智能控制、数据自动采集、状态实时监控等功能，无法实现驻泊舰艇淡水供应情况和消耗数据实时远程监测和计量，无法实现舰艇供水远程控制，无法达到舰艇供水保障流程的智能优化的目的。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何解决目前军港舰艇供水保障环节的自动化、智能化等问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于物联网的军港岸舰供水箱系统，所述供水箱系统包括：应用层、控制层、传输层、感知层、结构层；其中，
所述应用层为基于物联网的军港岸舰供水箱系统的应用平台；
所述控制层用于生成控制水箱供水的控制指令，其包括远程中枢控制单元、紧急控制单元；
所述传输层用于实现所述供水箱系统数据信息的网络传输，其包括物联网传输单元、网络接口单元；
所述感知层用于实现供水箱系统的状态信息参数采集，并统一通过传输层进行上传，包括状态监测单元、用水量监测单元；
所述结构层为支撑水箱功能的物理属性，包括供水输出单元、供水接口单元。
其中，所述应用层为基于物联网的军港岸舰供水箱系统应用平台，用于显示控制层、感知层、结构层的各层运行状态，包括压力、流量、用水量。
其中，所述远程中枢控制单元为一电动阀门系统，包括电动阀门、阀门控制系统，其中，
所述电动阀门设有多个，分别设置于供水输出管道处；
所述阀门控制系统用于远程控制各电动阀门的启动、关闭、停止；
所述阀门控制系统还用于实时监测电动阀门的开关状态，并实时上报监测数据到上位机的控制系统，监控电动阀门的工作状态。
其中，所述紧急控制单元为紧急开关按钮，用于紧急情况下切断所有供水输出管道处的电动阀门。
其中，所述物联网传输单元用于接收所述阀门控制系统、状态监测单元、用水量监测单元、供水接口单元的状态数据，实时解析出业务数据，传输给应用层的军港岸舰供水箱系统应用平台，实现供水箱系统的智能监测和控制。
其中，所述网络接口单元用于支持物联网传输单元通过RS485 方式接入应用接入交换机。
其中，所述网络接口单元用于支持物联网传输单元通过电口或光口接入应用接入交换机。
其中，所述状态监测单元包括压力变送器和电磁流量计，所述压力变送器用于检测供水管道的压力，即将测压传感器感受到的淡水的物理压力参数转变成标准的电信号，进行供水管道压力的测量；所述电磁流量计用于检测供水管道的流量，即根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量，从而可判断供水箱管道的渗漏情况，保障供水箱系统能够正常工作。
其中，用水量监测单元包括远传直读水表，所述远传直读水表实现供水箱管道供水量的测量、指示，水表采用绝对编码方式和M-BUS 通讯方式，实现表记字轮数据的直读功能。
其中，所述供水输出单元是由4种不同管径的管道组成的集合体，管径覆盖40mm、50mm、65mm、100mm，实现满足不同型号舰艇的供水需求；
所述供水接口单元包括快插式接口和微动开关，供水箱接口采用内插式消防接口，并设置微动开关。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明技术方案通过采取上述技术措施，基于网络融合、数据融合和服务融合思想，能自动感知供水保障状态，自动执行供水保障过程，远程可视化监控供水保障作业，将实时保障信息汇集融合到统一的平台上，实现保障人员、舰艇用户对保障过程的可视化、透明化的掌控。基于物联网的军港岸舰供水箱系统可有效解决目前军港供水环节的不可知、不可测的黑箱瓶颈，通过建立硬件设备、软件系统的高度融合，确保供水保障指令畅通、指挥可靠、保障精准，从而有效提升供水保障基于供水箱系统的体系保障能力。
附图说明
图1及图2为本发明技术方案所提供的系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术的问题，本发明提供一种基于物联网的军港岸舰供水箱系统，如图1所示，所述供水箱是一种安装于港口码头的专用舰艇供水保障设备，为靠港舰艇提供快速、安全的标准供水接口，实现舰艇供水、数据采集、计费和结算；所述供水箱系统包括：应用层、控制层、传输层、感知层、结构层；其中，
所述应用层为基于物联网的军港岸舰供水箱系统的应用平台；
所述控制层用于生成控制水箱供水的控制指令，其包括远程中枢控制单元、紧急控制单元；
所述传输层用于实现所述供水箱系统数据信息的网络传输，其包括物联网传输单元、网络接口单元；
所述感知层用于实现供水箱系统的状态信息参数采集，并统一通过传输层进行上传，包括状态监测单元、用水量监测单元；
所述结构层为支撑水箱功能的物理属性，包括供水输出单元、供水接口单元。
其中，所述应用层为基于物联网的军港岸舰供水箱系统应用平台，用于显示控制层、感知层、结构层的各层运行状态，包括压力、流量、用水量，并用于直接观测到所述供水箱的供水输出状态。
其中，所述远程中枢控制单元为一电动阀门系统，包括电动阀门、阀门控制系统，其中，
所述电动阀门设有多个，分别设置于供水输出管道处；
所述阀门控制系统用于远程控制各电动阀门的启动、关闭、停止；
所述阀门控制系统还用于实时监测电动阀门的开关状态，并实时上报监测数据到上位机的控制系统，监控电动阀门的工作状态。
其中，所述紧急控制单元为紧急开关按钮，用于紧急情况下切断所有供水输出管道处的电动阀门。
其中，所述物联网传输单元用于接收所述阀门控制系统、状态监测单元、用水量监测单元、供水接口单元的状态数据，实时解析出业务数据，传输给应用层的军港岸舰供水箱系统应用平台，实现供水箱系统的智能监测和控制。
其中，所述网络接口单元用于支持物联网传输单元通过RS485 方式接入应用接入交换机。
其中，所述网络接口单元用于支持物联网传输单元通过电口或光口接入应用接入交换机。
其中，所述状态监测单元包括压力变送器和电磁流量计，所述压力变送器用于检测供水管道的压力，即将测压传感器感受到的淡水的物理压力参数转变成标准的电信号，进行供水管道压力的测量；所述电磁流量计用于检测供水管道的流量，即根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量，从而可判断供水箱管道的渗漏情况，保障供水箱系统能够正常工作。
其中，用水量监测单元包括远传直读水表，所述远传直读水表实现供水箱管道供水量的测量、指示，水表采用绝对编码方式和M-BUS 通讯方式，实现表记字轮数据的直读功能。
其中，所述供水输出单元是由4种不同管径的管道组成的集合体，管径覆盖40mm、50mm、65mm、100mm，实现满足不同型号舰艇的供水需求；
所述供水接口单元包括快插式接口和微动开关，供水箱接口采用内插式消防接口，并设置微动开关，未检测到接口连接时不能开启电动阀，当供水时检测到接口断开自动关闭电动阀；
供水箱结构体在选材设计上，能够适应军港高盐雾、高湿、高温的恶劣环境现状，保证供水箱系统的能用性、持久性和安全性。
实施例1
本实施例提供一种基于物联网的军港岸舰供水箱系统，所述供水箱系统包括：应用层、控制层、传输层、感知层、结构层。
所述应用层为基于物联网的军港岸舰供水箱系统应用平台，用于实现驻泊舰艇的淡水供应保障流程的智能优化。
所述控制层为整个水箱系统的控制指令生成的集合体，包括远程中枢控制单元、紧急控制单元。远程中枢控制单元用于阀门的启动、关闭、停止，开关状态的实时监测，监测数据的实时上报；紧急控制单元用于紧急情况下切断所有供水输出。
所述传输层为基于物联网的军港岸舰供水箱系统数据信息的网络传输，包括物联网传输单元、网络接口单元，用于实现供水箱系统状态数据的接入，实时解析和信息交互，支撑实现军港岸舰供水的智能监测和控制。
所述感知层用于供水箱系统的前端状态信息和用水量信息的数据采集。状态信息主要包括供水管道的压力、流量检测数据，用于判断管道的渗漏情况，保障供水箱系统能够正常供水；用水量信息主要指某个时间段内岸舰的供水量数据信息，用于舰艇供水量的计量统计和结算。
所述结构层为支撑水箱功能的物理属性，包括供水箱内不同管径的管道组成的供水输出单元和连接舰艇的供水接口单元，接口采用内插式消防接口，管道及接口能够满足不同舰艇的供水需求。
实施例2
如图-图2所示，本实施例提供一种基于物联网的军港岸舰供水箱系统，供水箱是一种安装于港口码头的专用舰艇供水保障设备，为靠港舰艇提供快速、安全的标准供水接口，实现舰艇供水、数据采集、计费和结算，供水箱系统具体包括：1-控制层、2-感知层、3-传输层、 4-应用层、5-结构层，其中1-控制层、2-感知层、5-结构层分别连接在3-传输层上，各层信息通过3-传输层上传到4-应用层进行供水数据信息存储、分析、处理、控制和应用。
本发明的1-控制层为整个水箱系统的控制指令生成的集合体，包括6-远程中枢控制单元、7-紧急控制单元；其中，6-远程中枢控制单元包括8-电动阀门、9-阀门控制系统，通过9-阀门控制系统可远程控制8-电动阀门的启动、关闭、停止，并能将开关工作状态实时上报； 7-紧急控制模块包括10-紧急开关按钮，用于紧急情况下切断所有供水输出。
本发明的2-感知层用于相应的供水箱系统的信息参数采集，包括 11-状态监测单元、12-用水量监测单元；其中11-状态监测单元包括用于检测供水管道压力的13-压力变送器、用于检测供水管道流量的 14-电磁流量计，压力和流量是控制系统判断供水管道渗漏情况的关键所在；12-用水量监测单元包括用于记录统计舰艇供水量信息的15- 远传直读水表，水表信息可实时通过传输层进行用水量信息上报。
本发明的3-传输层用于军港岸舰供水箱系统数据信息的网络传输，包括16-物联网传输单元、17-网络接口单元，16-物联网传输单元能够支持箱内的9-阀门控制系统、13-压力变送器、14-电磁流量计、 15-远传直读水表、25-微动开关中发出的状态数据的接入，并能实时解析出各业务数据，传输给1-控制层和4-应用层的军港岸舰供水箱系统应用平台，实现供水箱系统的智能监测和控制。17-网络接口单元支持物联网传输单元通过RS485方式或通过电口(光口)接入应用接入交换机。
本发明的4-应用层为基于物联网的军港岸舰供水箱系统应用平台，用于显示系统中1-控制层、2-感知层、5-结构层的各层运行状态，包括压力、流量、用水量等，同时可快速支撑实现远程供水操作，并能直接观测到所述供水箱的供水输出状态。
本发明的5-结构层为支撑水箱功能的物理属性，包括但不限于 18-供水输出单元、19-供水接口单元；18-供水输出单元由管径20-φ 40mm、21-φ50mm、22-φ65mm、23-φ100mm，实现满足不同型号舰艇的供水需求；19-供水接口单元包括24-快插式接口即内插式消防接口，并设置25-微动开关，控制层在未检测到接口连接时不能开启 8-电动阀门，当供水时检测到接口断开自动关闭8-电动阀门。
综上所述，本发明技术方案通过采取上述技术措施，可有效解决目前军港码头舰船供水保障的自动化、智能化问题，具体是通过信息传感设备，按照约定的协议，把供水环节的各要素单元(包括设施、设备、人员等)通过特定的网络连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、监视、控制和管理的一体化系统，实现军港码头前沿的供水保障过程及动态的远程指挥与监控，为供水保障任务提高提供决策支持。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网的军港岸舰供水箱系统，其特征在于，所述供水箱系统包括：应用层、控制层、传输层、感知层、结构层；其中，
所述应用层为基于物联网的军港岸舰供水箱系统的应用平台；
所述控制层用于生成控制水箱供水的控制指令，其包括远程中枢控制单元、紧急控制单元；
所述传输层用于实现所述供水箱系统数据信息的网络传输，其包括物联网传输单元、网络接口单元；
所述感知层用于实现供水箱系统的状态信息参数采集，并统一通过传输层进行上传，包括状态监测单元、用水量监测单元；
所述结构层为支撑水箱功能的物理属性，包括供水输出单元、供水接口单元。
2.如权利要求1所述的基于物联网的军港岸舰供水箱系统，其特征在于，所述应用层为基于物联网的军港岸舰供水箱系统应用平台，用于显示控制层、感知层、结构层的各层运行状态，包括压力、流量、用水量。
3.如权利要求1所述的基于物联网的军港岸舰供水箱系统，其特征在于，所述远程中枢控制单元为一电动阀门系统，包括电动阀门、阀门控制系统，其中，
所述电动阀门设有多个，分别设置于供水输出管道处；
所述阀门控制系统用于远程控制各电动阀门的启动、关闭、停止；
所述阀门控制系统还用于实时监测电动阀门的开关状态，并实时上报监测数据到上位机的控制系统，监控电动阀门的工作状态。
4.如权利要求1所述的基于物联网的军港岸舰供水箱系统，其特征在于，所述紧急控制单元为紧急开关按钮，用于紧急情况下切断所有供水输出管道处的电动阀门。
5.如权利要求3所述的基于物联网的军港岸舰供水箱系统，其特征在于，所述物联网传输单元用于接收所述阀门控制系统、状态监测单元、用水量监测单元、供水接口单元的状态数据，实时解析出业务数据，传输给应用层的军港岸舰供水箱系统应用平台，实现供水箱系统的智能监测和控制。
6.如权利要求1所述的基于物联网的军港岸舰供水箱系统，其特征在于，所述网络接口单元用于支持物联网传输单元通过RS485方式接入应用接入交换机。
7.如权利要求1所述的基于物联网的军港岸舰供水箱系统，其特征在于，所述网络接口单元用于支持物联网传输单元通过电口或光口接入应用接入交换机。
8.如权利要求1所述的基于物联网的军港岸舰供水箱系统，其特征在于，所述状态监测单元包括压力变送器和电磁流量计，所述压力变送器用于检测供水管道的压力，即将测压传感器感受到的淡水的物理压力参数转变成标准的电信号，进行供水管道压力的测量；所述电磁流量计用于检测供水管道的流量，即根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量，从而可判断供水箱管道的渗漏情况，保障供水箱系统能够正常工作。
9.如权利要求1所述的基于物联网的军港岸舰供水箱系统，其特征在于，用水量监测单元包括远传直读水表，所述远传直读水表实现供水箱管道供水量的测量、指示，水表采用绝对编码方式和M-BUS通讯方式，实现表记字轮数据的直读功能。
10.如权利要求1所述的基于物联网的军港岸舰供水箱系统，其特征在于，所述供水输出单元是由4种不同管径的管道组成的集合体，管径覆盖40mm、50mm、65mm、100mm，实现满足不同型号舰艇的供水需求；；
所述供水接口单元包括快插式接口和微动开关，供水箱接口采用内插式消防接口，并设置微动开关。
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