CN110545321A - 一种基于分布式技术的海上平台综合信息集成系统 - Google Patents

一种基于分布式技术的海上平台综合信息集成系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于分布式技术的海上平台综合信息集成系统，拥有对平台各业务系统的运行状态进行长期、持续、实时的数据收集及集中监控、集中存储的能力，支持远程监控及指挥，集中存储的数据可提供数据处理、分析服务。系统主要由五个部分组成：平台数据中心、集中监控中心组、远程数据服务中心、移动应用系统和北斗传输模块。系统整体部署在浮体平台、岛礁、本部及云端。本发明采用了OPC‑UA标准技术和云计算技术，实现海上平台、附近岛礁、所本部三地，以及基于移动端实现不限具体物理方位的数据互通，具有高可靠性、安全性和可维护性，能有效适应海上的恶劣气象条件。

Description

一种基于分布式技术的海上平台综合信息集成系统
技术领域
本发明涉及船舶与海洋工程测试技术领域，尤其是一种基于分布式技术的海上平台综合信息集成系统。
背景技术
海上试验验证平台包含多个具体的业务分系统，涉及众多内容和技术门类，需要监测的信息种类多，监测周期长，在验证过程中，如何有效地将不同种类、不同结构的试验信息集成起来，对平台整体的状态进行高效、经济的检验和评估，减少平台试验人员数量，保障试验人员的安全，成了迫切需要解决的问题。
现有的信息集成系统多针对单个业务系统，只能满足对本业务系统进行本地的数据采集、监测和存储。这种信息集成系统缺点在于：(1)由于各业务系统相互独立，不同业务系统间数据无法互联互通，无法对平台多个业务系统各类信息和数据进行汇集和对多个业务子系统集中监控，缺乏对平台整体状态的检验及评估，不同业务系统的部署位置不同，要求监测的试验人员多，所处环境恶劣的子系统，对监测人员的健康可能造成一定影响；(2)对信息和数据的监测和存储仅在本地，在海上复杂的环境条件下，无法保证数据的安全性，且无法满足对平台的远程监控和远程指挥要求，在台风等恶劣天气情况下，平台人员撤离，导致期间平台状态无从得知。
发明内容
本申请人针对上述现有技术中的缺点，提供一种基于分布式技术的海上平台综合信息集成系统，提供针对平台各业务子系统的集中监控、远程指挥、信息和数据的集中存储管理、数据服务功能支持，有效支撑平台验证工作的开展。
本发明所采用的技术方案如下：
一种基于分布式技术的海上平台综合信息集成系统，部署在浮体平台、浮体平台邻近的岛礁、远离浮体平台的本部及云端；
所述综合信息集成系统包括平台数据中心、北斗传输模块组、集中监控中心组、远程数据服务中心和移动应用系统；
所述平台数据中心部署在所述浮体平台上，平台数据中心通过局域网获取各个业务系统发出的实时数据，并通过OPC-UA标准来建立数据模型，根据具体的数据类型特点将各类数据进行集中存储和管理；并向集中监控中心组、远程数据服务中心、移动应用系统提供基于OPC-UA标准的数据源；
所述集中监控中心组部署在所述浮体平台、所述岛礁及所述本部，由数据集中监控系统和视频监控系统组成，通过OPC-UA从平台数据中心获取业务系统的数据，通过划分不同的监显界面，对自身及各个业务系统的参数进行分类监显，数据展示方式有组态控件监控、组态图监控及三维模型监控；
所述远程数据服务中心部署在所述本部，持续汇总并存储演示验证平台在演示验证期间产生的各类试验数据；针对来自平台数据中心导出的结构化标准数据，从不同格式的数据文件中提取出所需的参数信息，自动导入数据库中，以数据库记录的形式进行存储；提供针对数据模型的管理，针对各个业务系统的异构的业务数据建立相应的标准数据模型，用于组织和关联相应的试验信息和试验数据，并提供针对模型的维护功能支持；提供针对结构化和非结构化数据的存储功能。
所述北斗传输模块组部署在所述浮体平台和所述本部，对各个业务系统信息的集中监显及数据报警，向远程数据服务中心提供部分数据源，基于移动设备对浮体平台状态信息的远程监控；
所述移动应用系统部署在所述云端，基于OPC-UA标准技术获取平台数据中心发出的数据，进行本地处理和缓存，客户端在移动设备上加载，实现用户不限地域的数据访问，随时获取平台的相关信息。
作为上述技术方案的进一步改进：
北斗传输模块组包括：部署在浮体平台上的第一北斗传输模块、部署在本部的第二北斗传输模块；集中监控中心组包括：部署在浮体平台的第一集中监控中心、部署在岛礁的第二集中监控中心和部署在本部的第三集中监控中心。
平台数据中心部署在应用服务器上，汇集各个业务系统的数据，进行基于OPC-UA标准的数据建模，将数据存储在本地，并定期备份存储的数据并导出，同时基于OPC-UA标准技术向外提供数据：通过3G/4G网络往远程数据服务中心发送数据，通过网络中继器向部署在岛礁的第二集中监控中心和数据存储服务器发送数据。
第一北斗传输模块向外发送浮体平台参数，第一集中监控中心部署在一台PC机上，基于OPC-UA标准技术从平台数据中心获取各个业务系统数据，进行数据展示和数据判读；第一集中监控中心可从平台数据中心查询历史数据。
所述第二集中监控中心，通过局域网获取平台数据中心发送来的数据，进行本地存储和展示，对浮体平台进行远程监控、对历史数据查询。
第二北斗传输模块接收平台数据中心发回的平台参数，存储在本地，并在第三集中监控中心展示；第三集中监控中心通过Internet，基于OPC-UA标准技术获取平台数据中心发出的数据，进行本地存储和展示；将从平台数据中心备份导出的数据导入到本地数据库进行查询和分析。
本发明的有益效果如下：
本发明针对现有信息集成系统中存在的业务系统相互独立、数据不互通、数据存储本地化带来的数据安全问题，基于OPC-UA标准技术进行分布式架构和部署，有效地实现了不同业务系统数据互联互通，并实现数据的进行多地存储、管理和展示，确保信息集成系统的可靠性和平台数据安全性，减少平台值守人员，实现对平台整体状态更全面系统的检测和评估。
同时，本发明还具有如下优点：
1、本发明集成了各个独立的业务分系统，实现平台的集中监控和数据的集中存储和管理，并实现海上平台、附近岛礁、所本部三地，及基于移动端实现不限具体物理方位的数据互通，多样、多地的数据传输和存储方式保证了数据的安全性和完整性，整个系统具有高可靠性、安全性和可维护性，能有效适应海上的恶劣气象条件。解决了相互独立的业务系统数据无法互联互通，无法对平台整体状态进行高效安全的检验及评估，以及对信息、数据的监测、存储和管理集中在本地，在海上复杂的环境条件下，无法保证数据的安全性的问题，满足对平台的远程监控和远程指挥要求，即使在台风等恶劣天气情况下，平台人员撤离期间，仍能对平台状态进行持续的监测。
2、本发明可作为浮式生产系统、海洋油气工程船舶、海上超大浮体等海工装备的运行状态检测的有力工具，能够实时高效的对浮体运行状态进行综合准确的检测和评估，确保浮体正常作业。确保信息集成不完整、检测到位，保证浮体作业计划。
3、本发明监测效率高，统一集成信息能够减少监测人员数量，报警功能能够及时提醒监测人员开展必要措施，另外，系统还具备历史数据统计分析功能，能够对浮体的历史状态评估和未来状态预测提供科学的数据支撑，从而降低整体的维护成本。为确保安全，浮体平台及各业务系统状态通常需要长期监测。由于各业务分系统部署分散、缺少统一的综合信息集成系统，浮体及业务系统均需要专人进行定期监测，这种方式一方面造成了监测的效率低下，另一方面各业务系统监测的结果需要花费大量时间进行综合分析才能得出浮体整体的状态，造成了较高的人力成本和时间成本。
附图说明
图1为本发明和各业务系统的结构框图。
图2为本发明一种实施例的拓扑图。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本实施例的基于分布式技术的海上平台综合信息集成系统，部署在浮体平台、浮体平台邻近的岛礁、远离浮体平台的本部及云端；
综合信息集成系统包括平台数据中心、北斗传输模块组、集中监控中心组、远程数据服务中心和移动应用系统；
平台数据中心部署在浮体平台上，平台数据中心通过局域网获取各个业务系统发出的实时数据，并通过OPC-UA标准来建立数据模型，根据具体的数据类型特点将各类数据进行集中存储和管理；并向集中监控中心组、远程数据服务中心、移动应用系统提供基于OPC-UA标准的数据源；
集中监控中心组部署在浮体平台、岛礁及本部，由数据集中监控系统和视频监控系统组成，通过OPC-UA从平台数据中心获取业务系统的数据，通过划分不同的监显界面，对自身及各个业务系统的参数进行分类监显，数据展示方式有组态控件监控、组态图监控及三维模型监控；
远程数据服务中心部署在本部，持续汇总并存储演示验证平台在演示验证期间产生的各类试验数据；针对来自平台数据中心导出的结构化标准数据，从不同格式的数据文件中提取出所需的参数信息，自动导入数据库中，以数据库记录的形式进行存储；提供针对数据模型的管理，针对各个业务系统的异构的业务数据建立相应的标准数据模型，用于组织和关联相应的试验信息和试验数据，并提供针对模型的维护功能支持；提供针对结构化和非结构化数据的存储功能；
北斗传输模块组部署在浮体平台和本部，对各个业务系统信息的集中监显及数据报警，向远程数据服务中心提供部分数据源，基于移动设备对浮体平台状态信息的远程监控；
移动应用系统部署在云端，基于OPC-UA标准技术获取平台数据中心发出的数据，进行本地处理和缓存，客户端在移动设备上加载，实现用户不限地域的数据访问，随时获取平台的相关信息。
如图2所示，北斗传输模块组包括：部署在浮体平台上的第一北斗传输模块、部署在本部的第二北斗传输模块；集中监控中心组包括：部署在浮体平台的第一集中监控中心、部署在岛礁的第二集中监控中心和部署在本部的第三集中监控中心。
平台数据中心部署在应用服务器上，汇集各个业务系统的数据，进行基于OPC-UA标准的数据建模，将数据存储在本地，并定期备份存储的数据并导出，同时基于OPC-UA标准技术向外提供数据：通过3G/4G网络往远程数据服务中心发送数据，通过网络中继器向部署在岛礁的第二集中监控中心和数据存储服务器发送数据。
第一北斗传输模块向外发送浮体平台参数，第一集中监控中心部署在一台PC机上，基于OPC-UA标准技术从平台数据中心获取各个业务系统数据，进行数据展示和数据判读；第一集中监控中心可从平台数据中心查询历史数据。
第二集中监控中心，通过局域网获取平台数据中心发送来的数据，进行本地存储和展示，对浮体平台进行远程监控、对历史数据查询。
第二北斗传输模块接收平台数据中心发回的平台参数，存储在本地，并在
第三集中监控中心展示；第三集中监控中心通过Internet，基于OPC-UA标准技术获取平台数据中心发出的数据，进行本地存储和展示；将从平台数据中心备份导出的数据导入到本地数据库进行查询和分析。
本发明的各个业务系统是指平台搭载的针对某类业务进行监控的子系统，包括：腐蚀监测系统、浮式防波堤测量系统、波浪能发电性能测试系统、水下安全环境监测系统、结构安全监测系统、环境监测系统、视频监控系统等。
本发明的实施过程为：
设计硬件设施包括若干服务器、PC机、网络中继器、北斗传输设备、3G/4G网络设备、局域网交换机等。
如图2所示，平台数据中心部署在浮体平台的机房，提供针对平台演示验证过程中产生的各类试验相关数据的数据存储和管理功能支持，平台综合监控室内的终端计算机均可以通过局域网访问平台数据中心。一方面，分别向集中监控中心、远程数据服务中心、移动应用系统提供基于OPC-UA标准的数据源，另一方面，提供高效的数据检索和导出功能。
集中监控中心组由数据集中监控系统和视频监控系统组成，其中，第一集中监控中心部署在平台的综合监控室，作为平台监控人员的主要工作区域。通过OPC-UA从平台数据中心获取业务系统数据，提供满足监控值班人员对平台自身及各业务系统工作状态监控需求的功能，通过划分不同的监显界面对平台自身及各业务系统的参数进行分类监显，数据展示方式有组态控件监控、组态图监控及三维模型监控；提供视频监控功能，满足监控值班人员对平台各位置的视频监控需求；提供参数和状态的报警功能，当出现异常时，提醒值班人员及时必要措施。
远程数据服务中心建设在本部，目标是持续汇总并存储演示验证平台在演示验证期间产生的各类试验数据，提供对数据的良好组织和管理，避免平台只在本地存储数据的风险和弊端，保证平台试验数据的安全性，并在此基础之上根据需要对外提供数据服务。
移动应用系统基于移动设备的便携优势，提供对平台状态信息的本地和远程监控，可以有效提高针对平台状态监控的灵活性，方便不同类型的用户在不同的时间、地点都能获取平台的状态信息。移动应用服务系统部署在云端，基于OPC-UA标准技术获取平台数据中心发出的数据，进行本地处理和缓存，并向外提供小程序服务，用户可以通过手机等移动设备，通过小程序查看平台上的业务参数。
北斗传输模块组利用北斗卫星传输技术，在台风等恶劣天气条件下，平台上大部分系统功能停电的情况下，仍能向远程数据服务中心传输平台重要的数据，保证针对平台的持续远程监控。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (6)

1.一种基于分布式技术的海上平台综合信息集成系统，其特征在于：
部署在浮体平台、浮体平台邻近的岛礁、远离浮体平台的本部及云端；
所述综合信息集成系统包括平台数据中心、北斗传输模块组、集中监控中心组、远程数据服务中心和移动应用系统；
所述平台数据中心部署在所述浮体平台上，平台数据中心通过局域网获取各个业务系统发出的实时数据，并通过OPC-UA标准来建立数据模型，根据具体的数据类型特点将各类数据进行集中存储和管理；并向集中监控中心组、远程数据服务中心、移动应用系统提供基于OPC-UA标准的数据源；
所述集中监控中心组部署在所述浮体平台、所述岛礁及所述本部，由数据集中监控系统和视频监控系统组成，通过OPC-UA从平台数据中心获取业务系统的数据，通过划分不同的监显界面，对自身及各个业务系统的参数进行分类监显，数据展示方式有组态控件监控、组态图监控及三维模型监控；
所述远程数据服务中心部署在所述本部，持续汇总并存储演示验证平台在演示验证期间产生的各类试验数据；针对来自平台数据中心导出的结构化标准数据，从不同格式的数据文件中提取出所需的参数信息，自动导入数据库中，以数据库记录的形式进行存储；提供针对数据模型的管理，针对各个业务系统的异构的业务数据建立相应的标准数据模型，用于组织和关联相应的试验信息和试验数据，并提供针对模型的维护功能支持；提供针对结构化和非结构化数据的存储功能；
所述北斗传输模块组部署在所述浮体平台和所述本部，对各个业务系统信息的集中监显及数据报警，向远程数据服务中心提供部分数据源，基于移动设备对浮体平台状态信息的远程监控；
所述移动应用系统部署在所述云端，基于OPC-UA标准技术获取平台数据中心发出的数据，进行本地处理和缓存，客户端在移动设备上加载，实现用户不限地域的数据访问，随时获取平台的相关信息。
2.如权利要求1所述的基于分布式技术的海上平台综合信息集成系统，其特征在于：北斗传输模块组包括：部署在浮体平台上的第一北斗传输模块、部署在本部的第二北斗传输模块；集中监控中心组包括：部署在浮体平台的第一集中监控中心、部署在岛礁的第二集中监控中心和部署在本部的第三集中监控中心。
3.如权利要求2所述的基于分布式技术的海上平台综合信息集成系统，其特征在于：平台数据中心部署在应用服务器上，汇集各个业务系统的数据，进行基于OPC-UA标准的数据建模，将数据存储在本地，并定期备份存储的数据并导出，同时基于OPC-UA标准技术向外提供数据：通过3G/4G网络往远程数据服务中心发送数据，通过网络中继器向部署在岛礁的第二集中监控中心和数据存储服务器发送数据。
4.如权利要求3所述的基于分布式技术的海上平台综合信息集成系统，其特征在于：第一北斗传输模块向外发送浮体平台参数，第一集中监控中心部署在一台PC机上，基于OPC-UA标准技术从平台数据中心获取各个业务系统数据，进行数据展示和数据判读；第一集中监控中心可从平台数据中心查询历史数据。
5.如权利要求2所述的基于分布式技术的海上平台综合信息集成系统，其特征在于：所述第二集中监控中心，通过局域网获取平台数据中心发送来的数据，进行本地存储和展示，对浮体平台进行远程监控、对历史数据查询。
6.如权利要求2所述的基于分布式技术的海上平台综合信息集成系统，其特征在于：第二北斗传输模块接收平台数据中心发回的平台参数，存储在本地，并在第三集中监控中心展示；第三集中监控中心通过Internet，基于OPC-UA标准技术获取平台数据中心发出的数据，进行本地存储和展示；将从平台数据中心备份导出的数据导入到本地数据库进行查询和分析。
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