CN110601884A - 用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统及其使用方法 - Google Patents

用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统及其使用方法；分布于各个机舱内呈树形网络结构的分布式数据采集终端，其中一个分布式数据采集终端连接数据缓存模块；数据缓存模块包括WIFI模块、电力载波模块及至少两个交换机接口，一个交换机接口通过网线与分布式数据采集终端相连，另一个交换机接口通过网线连接移动存储介质；电力载波模块通过电力线与外部交换机的电力载波模块相连实现数据缓存模块与外部交换机的相连，外部交换机连接至数据存储分析平台。本发明用于船舶机舱内的振动噪声分布系统的网络连接，尤其适用于机舱内后期的网络连接，抗干扰能力强，系统稳定性好，实用性强。

Description

用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及船舶机舱分布式监控技术领域，尤其是一种用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统及其使用方法。
背景技术
随着人们对绿色环保认识的不断提高以及海洋开发方式向循环利用型的转变，海洋平台及船舶产生的振动噪声对人员健康及海洋生物的影响正日益受到人们的关注。基于海洋平台及船舶结构安全性和人员健康考虑，国际标准化组织制定了ISO 6954:2000(E)船舶振动衡准，对海洋平台及船舶结构振动进行了区划和限制，并给出平台结构振动的详细测量与计算评估准则。海洋平台及船舶振动噪声控制水平已成为交付的一项重要指标，振动噪声不达标往往会面临罚款、延期交付等严重后果。
海洋平台及船舶振动噪声控制贯穿于平台方案设计、技术设计、建造、试航交付乃至使用的全寿期。由于许多不可避免因素的影响，设备有可能会出现各种故障，以致降低或失去其预定的功能，导致振动噪声出现异常。通过在线监测与故障诊断，一方面可以及时了解设备当前的工作状况，进行报警监测，同时还可将设备各种工作状态下的数据，信息进行存储、管理和分析，实现故障预测和早期诊断。另一方面在发生故障时还能实时地保存大量信息以便进行历史数据查询和故障原因分析。
现有技术中，船舶上的通信通常使用双绞线电缆或以太网组建的星型拓扑结构的网络，少数采用了工控现场总线铺设的网络，比如CAN总线。上述网络通信效率高，抗干扰能力强，但在组网时均需要预先铺设。
由于缺乏前期的需求，现有技术中，多数大型船舶的内部机舱内缺乏相应的预先布置的数据传输通用网络，而需监控的设备数量多，导致在机舱内布置设备的振动噪声监控系统时需铺设大量电缆，耗费大量的人力物力，而且碰到很多实际的困难，常需穿墙打孔，甚至破坏船舶的结构；若使用无线网络，则因船舱大多数为钢结构件，会碰到信号屏蔽和设备运转电磁干扰等问题，大大影响通信效果，并且存在很多通信盲点。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统及其使用方法，采用有线的树形网络结构，降低干扰，并大大减少铺设网络时的线缆数量及长度、穿舱需求，多组数据传输方式适用于不同的数据传输场景，并大大提高了系统的稳定性，实用性强。
本发明所采用的技术方案如下：
一种用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统，包括分布于各个机舱内的分布式数据采集终端，多个分布式数据采集终端构成树形网络结构；其中一个分布式数据采集终端连接有数据缓存模块；所述数据缓存模块通过外部交换机连接至数据存储分析平台；
所述数据缓存模块用于数据的临时存储和通信，数据缓存模块的结构为：包括磁盘阵列、管理软件及多个数据传输接口；所述数据传输接口包括WIFI模块、电力载波模块及至少两个交换机接口，其中一个交换机接口通过网线与分布式数据采集终端相连，另一个交换机接口通过网线连接有移动存储介质；所述电力载波模块通过电力线与外部交换机的电力载波模块相连，进而实现数据缓存模块与外部交换机的相连。
作为上述技术方案的进一步改进：
单个分布式数据采集终端的输入端连接有传感器；所述分布式数据采集终端集成有至少三个交换机接口，所述分布式数据采集终端经交换机接口通过网线与机舱内的分布式数据采集终端相连形成树形网络结构。
所述数据缓存模块的电力载波模块将数据信号附加到电力线中，进而传递给外部交换机的电力载波模块。
所述数据缓存模块通过WIFI模块与外部智能硬件连接。
所述磁盘阵列为至少两块硬盘组成的raid模式。
网线为满足EIA/TIA568B标准的直通线。
所述电力线为传输380V或110V的低压交流电的线路。
所述外部交换机为船舶上现有以太网中的交换机。
一种利用所述的用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统的使用方法，包括如下步骤：
第一步：在机舱检测对象处安装传感器，并布置分布式数据采集终端，将传感器与分布式数据采集终端相连；
第二步：通过网线将机舱内的分布式数据采集终端相互连接形成树形网络结构；
第三步：避开船舶上现有变压器及高负载线路，确定数据缓存模块的安装位置；
第四步：通过电力线将第三步中的数据缓存模块与船舶上现有的外部交换机相连；
第五步：通过网线将第三步中的数据缓存模块与邻近机舱内的分布式数据采集终端连接；
第六步：传感器实时将信号数据传递至对应的分布式数据采集终端；数据缓存模块采集并临时存储分布式数据采集终端的数据；数据缓存模块通过电力载波模块经外部交换机将数据上传至数据存储分析平台；
第七步：在电力载波模块存在网络干扰时，通过数据存储分析平台提醒用户，进而通过移动存储介质进行数据传输和存储。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，主要用于船舶机舱内的振动噪声分布系统的网络连接，尤其适用于机舱内后期的网络连接；分布式数据采集终端之间通过网线连接形成树形网络结构，并通过网线就近连接至数据缓存模块，根据实际的数据传输场景和需求，数据缓存模块通过网线或电力线或WIFI模块与外部网络连接并进行数据传输，从而解决了船舶机舱内部通信组网困难的问题，实用性强，并大大减少了线缆铺设数量和长度，减少了线缆穿舱需求，进而大大降低了故障的发生概率，尤其适用于无预埋以太网接口、设备众多、信号屏蔽强及干扰强的船舶机舱内。
本发明还包括如下优点：
本发明不占用船上现有的网线接口，树形网络结构有效解决了机舱内后期施工时线缆长距离穿舱的问题，大幅减少了线缆长度与数量，在保证数据传输质量的同时大大提高了机舱内现场的美观与整洁；并且采用的有线网络连接方式抗干扰能力强；
通过网线连接的移动存储介质，为应急数据传输方式，进一步提高了系统的稳定性，以防止数据的丢失；
通过手机或其它具有WIFI功能的智能硬件与数据缓存模块连接，并通过APP软件直接查询或下载所存储的数据；
采用以太网连接方式，大大降低了组网与数据传输的难度。
附图说明
图1为本发明数据传输系统的网络连接示意图。
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，本实施例的用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统，包括分布于各个机舱内的分布式数据采集终端，多个分布式数据采集终端构成树形网络结构，分布式数据采集终端根据实际需求增加或减少；其中一个分布式数据采集终端连接有数据缓存模块；数据缓存模块通过外部交换机连接至数据存储分析平台；
树形网络结构有效解决了机舱内后期施工时线缆长距离穿舱的问题，大幅减少了线缆长度与数量，在保证数据传输质量的同时大大提高了机舱内现场的美观与整洁；并且采用的有线网络连接方式抗干扰能力强；
数据缓存模块用于数据的临时存储和通信，数据缓存模块的结构为：包括磁盘阵列、管理软件及多个数据传输接口；数据传输接口包括WIFI模块、电力载波模块及至少两个交换机接口，其中一个交换机接口通过网线与分布式数据采集终端相连，另一个交换机接口通过网线连接有移动存储介质；电力载波模块通过电力线与外部交换机的电力载波模块相连，进而实现数据缓存模块与外部交换机的相连。
单个分布式数据采集终端的输入端连接有传感器；分布式数据采集终端集成有至少三个交换机接口，分布式数据采集终端经交换机接口通过网线与机舱内的分布式数据采集终端相连形成树形网络结构。
数据缓存模块的电力载波模块将数据信号附加到电力线中，进而传递给外部交换机的电力载波模块。
数据缓存模块通过WIFI模块与外部智能硬件连接。
磁盘阵列为至少两块硬盘组成的raid模式，可根据实际存储需求进行磁盘配置。
网线为满足EIA/TIA568B标准的直通线。
电力线为传输380V或110V的低压交流电的线路。
外部交换机为船舶上现有以太网中的交换机。
数据存储分析平台是现有船舶监控系统中所有数据存储和分析的平台。
移动存储介质为采用网线接口的专用数据介质，其在连接数据缓存模块和数据存储分析平台后均可以自动下载或上传数据；移动存储介质为应急数据传输方式，进一步提高了系统的稳定性，以防止数据的丢失。
本实施例的用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统的使用方法，包括如下步骤：
第一步：在机舱检测对象处安装传感器，并布置分布式数据采集终端，将传感器与分布式数据采集终端相连；
第二步：通过网线将机舱内的分布式数据采集终端相互连接形成树形网络结构；
第三步：避开船舶上现有变压器及高负载线路，确定数据缓存模块的安装位置；
第四步：通过电力线将第三步中的数据缓存模块与船舶上现有的外部交换机相连；
第五步：通过网线将第三步中的数据缓存模块与邻近机舱内的分布式数据采集终端连接；
第六步：传感器实时将信号数据传递至对应的分布式数据采集终端；数据缓存模块采集并临时存储分布式数据采集终端的数据；数据缓存模块通过电力载波模块经外部交换机将数据上传至数据存储分析平台；
第七步：在电力载波模块存在网络干扰时，通过数据存储分析平台提醒用户，进而通过移动存储介质进行数据传输和存储。
亦可通过手机或其它具有WIFI功能的智能硬件与数据缓存模块连接，并通过APP软件直接查看各测点数据或下载所存储的数据。
本发明采用有线的树形网络结构，实现了船舶机舱内的振动噪声分布系统的网络连接，且系统的稳定性高，抗干扰能力强，实用性强。
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 (9)

1.一种用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统，其特征在于：包括分布于各个机舱内的分布式数据采集终端，多个分布式数据采集终端构成树形网络结构；其中一个分布式数据采集终端连接有数据缓存模块；所述数据缓存模块通过外部交换机连接至数据存储分析平台；
所述数据缓存模块用于数据的临时存储和通信，数据缓存模块的结构为：包括磁盘阵列、管理软件及多个数据传输接口；所述数据传输接口包括WIFI模块、电力载波模块及至少两个交换机接口，其中一个交换机接口通过网线与分布式数据采集终端相连，另一个交换机接口通过网线连接有移动存储介质；所述电力载波模块通过电力线与外部交换机的电力载波模块相连，进而实现数据缓存模块与外部交换机的相连。
2.如权利要求1所述的用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统，其特征在于：单个分布式数据采集终端的输入端连接有传感器；所述分布式数据采集终端集成有至少三个交换机接口，所述分布式数据采集终端经交换机接口通过网线与机舱内的分布式数据采集终端相连形成树形网络结构。
3.如权利要求1所述的用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统，其特征在于：所述数据缓存模块的电力载波模块将数据信号附加到电力线中，进而传递给外部交换机的电力载波模块。
4.如权利要求1所述的用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统，其特征在于：所述数据缓存模块通过WIFI模块与外部智能硬件连接。
5.如权利要求1所述的用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统，其特征在于：所述磁盘阵列为至少两块硬盘组成的raid模式。
6.如权利要求1所述的用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统，其特征在于：网线为满足EIA/TIA568B标准的直通线。
7.如权利要求1所述的用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统，其特征在于：所述电力线为传输380V或110V的低压交流电的线路。
8.如权利要求1所述的用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统，其特征在于：所述外部交换机为船舶上现有以太网中的交换机。
9.一种利用权利要求1所述的用于船舶机舱分布式监控的数据传输系统的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：在机舱检测对象处安装传感器，并布置分布式数据采集终端，将传感器与分布式数据采集终端相连；
第二步：通过网线将机舱内的分布式数据采集终端相互连接形成树形网络结构；
第三步：避开船舶上现有变压器及高负载线路，确定数据缓存模块的安装位置；
第四步：通过电力线将第三步中的数据缓存模块与船舶上现有的外部交换机相连；
第五步：通过网线将第三步中的数据缓存模块与邻近机舱内的分布式数据采集终端连接；
第六步：传感器实时将信号数据传递至对应的分布式数据采集终端；数据缓存模块采集并临时存储分布式数据采集终端的数据；数据缓存模块通过电力载波模块经外部交换机将数据上传至数据存储分析平台；
第七步：在电力载波模块存在网络干扰时，通过数据存储分析平台提醒用户，进而通过移动存储介质进行数据传输和存储。
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