CN111505989A

CN111505989A - 一种船舶监控管理系统

Info

Publication number: CN111505989A
Application number: CN202010345342.2A
Authority: CN
Inventors: 刘达明; 柳伟
Original assignee: Shenzhen Zhongwei Rail Transit Technology Development Co ltd
Current assignee: Shenzhen Zhongwei Rail Transit Technology Development Co ltd
Priority date: 2020-04-27
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2020-08-07

Abstract

本发明涉及一种船舶监控管理系统，包括船舶物联网模块，数据接入模块、数据支撑模块、建筑信息模型模块、地理信息系统模块、AI智能分析模块、人机界面展示模块；本发明的系统可以解决船运公司对所管辖的客船、货船在航行、生产、设备维护、故障排除时，进行统一的监控和管理、了解每一艘船舶的当前实时状态，对收集上来的海量实时监测数据和控制进行直观、简洁、条例分明地展示和操作，对历史数据进行二次利用，合理的运用人工智能技术，远程即时看到本船周边环境和环境有关数据，从而来简化船舶的运维工作、提升船舶的日常运维效率的问题。

Description

一种船舶监控管理系统

技术领域

本发明涉及一种船舶监控管理系统。

背景技术

我国是个航运大国，江河、海洋资源非常丰富。航运业在我国高速发展的经济中得到了长足的进展，但在航运业飞速发展的同时，因船舶私营化的扩大和管理体制的，船舶管理的弊端也逐渐突显出来，如:航运管理不完善、资源浪费、效率低下。因此，如何利用有效的手段将船舶监控管理上升到有序、合理、高效的管理层面上来成为航运企业的当务之急。

传统的船舶监控管理，是通过以下两种方式进行的：

一、船舶自身监控全部数据，岸上监控中心监控部分数据

目前对船舶监控是采用船舶驾驶舱监控为主，设备舱监控为辅的的方式，岸上监控中心仅通过卫星通信系统将船舶的视频监控信号和GPS定位信号采集集成到监控中心进行统一监控；

二、各系统监控均采用二维界面为主，辅以大量仪表数据监控

各个子系统的监视画面，均采用数据列表或二维平面显示画面，画面上相关设备位置均为模拟示意显示方式。除报警数据、运行状态、故障状态外，大部分的运行数据需到前端设备上查看；

针对第一种监控管理方式，主要存在以下问题：

1、无法做到对所有船舶全部数据的集中监控，导致岸上监控中心无法第一时间知道所管辖船舶的重要运行参数，监控、管理难。

2、船舶驾驶舱仅能监控到为数不多船舶设施设备数据，大量的仪表数据无法集成到驾驶舱进行统一监控，需要人力在前端监控，运营成本高。

3、故障发生后，无法第一时间知道相关设备的具体运行状态，无法第一时间定位问题、解决问题，容易错过故障的最佳维修时间，造成更大的故障，运维效率低。

4、船舶突发的故障事件，仅能依靠船舶上配置的维修人员处理，岸上技术人员，很难提供技术支持，造成故障的处理所需要的技术支持无法在第一时间介入。

针对第二种监控管理方式，主要存在以下问题：

1、采用二维模拟显示的方式进行数据展示，无法与现场实际的位置、尺寸、结构等信息精准对应，运维人员仍需查阅纸质图纸才能准确定位设备，增加了运维难度；采用模拟平面图方式进行展示，无法对设备比较集中区域进行详细展示；

2、大量的前端模拟仪表数据没有集中统一监控，需要运维人员在前端逐一查看，运维成本高，效率低；

3、只能查看设备的编号命名和实时数据等基本信息，设备的设计资料、参数信息、接线图纸、调试数据、运行统计数据无法关联显示，需要获得这些数据需要查询大量资料；

4、船舶是由多个独立的系统配合工作，每一个系统都需要监控，导致驾驶舱需要监控的屏幕、界面过多，需要配置多个运维人员才能同时进行监控，运营人力成本高；

5、面对突发情况，需要在不同终端操作多个系统，操作复杂，效率低下；

6、各系统均独立工作，无关联关系，无法做到智慧协同；

7、故障的提前发现，只能靠检修人员日常巡检，凭经验发现故障，无法做到科学、准确、及时发现故障，避免故障的发生。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提出一种船舶监控管理系统，包括船舶物联网模块，数据接入模块、数据支撑模块、建筑信息模型模块、地理信息系统模块、AI智能分析模块、人机界面展示模块；

其中，所述船舶物联网模块用于将船舶的设备系统通过物联网设备将数据传输至数据接入模块；

其中，所述数据接入模块用于接收船舶上设备系统的数据并发送给数据支撑模块并接收数据支撑模块下发的指令将其通过物联网模块传递至船舶设备系统；

其中，所述数据支撑模块是平台的数据中心，用于对所有数据的集中、存储、转发、查询；

其中，所述建筑信息模型模块根据船舶设备系统的数据建立虚拟的相关船舶、设备的精准三维模型；

其中，所述AI智能分析模块对数据支撑模型所存储的数据分析事故、故障并进行预警；

其中，所述人机界面展示模块是用于实现系统与船舶运维人员实现人机互动。

进一步地，所述数据接入模块通过标准物理接口和软件通信协议与物联网模块实现通讯接收船舶上设备系统的数据。

进一步地，所述数据支撑模块处理两方面数据，一方面是与船舶相关的静态数据，如，另一方面是与船舶相关的动态实时数据，如各系统的实时监测数据和控制指令、各系统运行状态等数据。

进一步地，所述静态数据包括管线、设备的空间数据。

进一步地，动态实时数据包括系统的实时监测数据和控制指令、各系统运行状态。

进一步地，所述建筑信息模型模块是将船舶结构BIM模型轻量化后，与各机电设备、智能化系统的设备、管线相结合，对BIM的各机电设备、各子系统设备的实时展示和监控。

进一步地，所述地理信息模块获取的地理信息和空间信息，通过与船舶实时位置信息相结合，实时监视每艘船舶的实时位置和每艘船舶的重要数据。

进一步地，所述AI智能分析模块通过分析数据支撑模块所存储的海量数据，前期不断的自我学习，分析各类事故、故障发生时第一个时刻的数据，掌握事故、故障发生的规律，最后达到事故、故障发生前预警的功能效果，并可结合地理信息模块对未来天气情况做预测。

进一步地，所述人机界面展示模块，用于点击切换至船舶内部，通过三维立体方式对各相关设备的状态和监测信号进行实时监控。

进一步地，所述船舶物联网模块与数据接入模块通过5G通讯技术实现无线通讯。

本发明的有益效果：

本发明的系统可以解决船运公司对所管辖的客船、货船在航行、生产、设备维护、故障排除时，进行统一的监控和管理、了解每一艘船舶的当前实时状态，对收集上来的海量实时监测数据和控制进行直观、简洁、条例分明地展示和操作，对历史数据进行二次利用，合理的运用人工智能技术，远程即时看到本船周边环境和环境有关数据，从而来简化船舶的运维工作、提升船舶的日常运维效率的问题。

附图说明

图1为本发明船舶监控管理系统结构图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的阐述，所述的实施例仅为本发明一部分的实施例，这些实施例仅用于解释本发明，对本发明的范围并不构成任何限制。

见图1，本发明提供一种船舶监控管理系统，包括船舶物联网模块，数据接入模块、数据支撑模块、建筑信息模型模块、地理信息系统模块、AI智能分析模块、人机界面展示模块；

其中，所述AI智能分析模块对数据支撑模型所存储的数据分析事故、故障并进行预警。

进一步地，所述数据接入模块通过标准物理接口和软件通信协议与物联网模块实现通讯接收船舶上设备系统的数据；

进一步地，所述数据支撑模块处理两方面数据，一方面是与船舶相关的静态数据，如管线、设备的空间数据，另一方面是与船舶相关的动态实时数据，如各系统的实时监测数据和控制指令、各系统运行状态等数据。

进一步地，所述建筑信息模型模块是将船舶结构BIM模型轻量化后，与各机电设备、智能化系统的设备、管线等相结合，从而实现基于BIM的各机电设备、各子系统设备的实时展示和监控。

进一步地，所述地理信息模块的地理信息和空间信息，为船舶航行的整体监控提供全面的监控界面基础数据支撑，通过与船舶实时位置信息相结合，为实时监视每艘船舶的实时位置和每艘船舶的重要数据监视提供基础地理空间信息支持。

进一步地，AI智能分析模块通过分析数据支撑模块所存储的海量数据，前期不断的自我学习，分析各类事故、故障发生时第一个时刻的数据，从而掌握事故、故障发生的规律，最后达到事故、故障发生前预警的功能效果。并可结合地理信息模块对未来天气情况做预测。

进一步地，所述人机界面展示模块，用于点击切换至船舶内部，通过三维立体方式对各相关设备的状态和监测信号进行实时监控，如传感器信号、开/闭开关量信号、视频信号、音频信号、设备状态信号等。根据终端设备的不同，人机界面可细化分为工作站人机界面、大屏幕显示界面、移动终端界面等等。

按照本发明构建的船舶监控管理系统，可以为船舶行业的运营维护带来较大的提升，主要体现在以下几点：

(1)摆脱了传统二维模拟示意图监控方式，采用三维精准监控界面进行监控，监控界面可根据需要360旋转和无死角缩放，大大提升了监控的方便性和易操作性，使监控工作大大简化，大幅度提升了运营监控工作的效率；

(2)监控界面中的所有机电设备和智能化设备与现场精准对应，设备定位轻松准确，设备的运维工作摆脱以往查图纸翻资料的繁琐，可通过工作站人机界面模块或移动终端人机界面模块实时现场定位和标记，运维工作变得简单，运维效率提升；

(3)通过GIS+BIM相结合的显示界面，可实时监控全部或部分实时数据，显示的数据可根据不同的需求进行选择性过滤，通过简单操作即可快速显示当下关注的数据，信息显示方式不再死板，灵活可调；

(4)可根据现场检测信号实现部分现场实际状态的动态动画显示，如供油管道内流向、供水管道内流向、送风排风气流流向等，使部分机电设备运行状态及媒介流转状态一目了然，使监控画面变得更加灵活直观；

(5)通过数据整合和三维集中显示，相关图纸、资料信息已经全部整合到BIM系统模块中，无论资料遗失或人员流转，均可随时从BIM模块中了解整条线路每个设备的详细信息和数据，不必再担心资料或人员的变化导致运维资料的缺失，保障了运维工作的安全性和可靠性。

综上可知，本发明采用了地理信息系统技术(GIS)、建筑信息模型技术(BIM)、物联网(InternetofThings，IoT)、5G技术、人工智能(Artificial Intelligence，AI)、云平台技术，打破了传统船运公司对所属船舶的管理方式，通过三维综合监控云平台实现了位置、运行数据、设备状态等，态、动态数据的实时监控，并有别于传统的采用列表加二维图片对展现方式，实现了监控屏幕所看见的信息与现场实际的一模一样，包括：数据、位置、状态、形状等。

地理信息系统(Geographic Information System，GIS)又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。在本发明中，GIS系统主要用于显示船舶运行路线、周边海域情况的地理信息状态。

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)系统的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象(如空间、运动行为)的状态信息。在本发明中，BIM系统主要用于对船舶空间内结构及设备的三维位置精准显示。

物联网(Internet of things，IoT)即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。在本发明中，物联网主要用于将船舶上的各个系统通过物联网设备，把各种各样的端口及通讯协议转换成统一的一种协议，将数据上报到云平台，并使原本不相干的系统具备互联互通的功能。

第五代移动通信技术(5G)是最新一代蜂窝移动通信技术，也是即4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。在本发明中船舶在外海航行时，与内陆岸基的通讯采用传统卫星通讯为主，船舶本身的设备通讯传输可用小型5G基站通讯，提高通讯效率。当船舶在内陆江、河航行时，与岸基的通讯可利于运营商的5G网络，提高通讯效率的同时可降低通讯成本。

人工智能(Artificial Intelligence，AI)它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。在本发明中，AI系统主要用于做各种事件的分析，如能耗分析、故障分析、天气分析及故障预警功能。

云平台是指基于硬件资源和软件资源的服务，提供计算、网络和存储能力。云平台可以划分为3类：以数据存储为主的存储型云平台，以数据处理为主的计算型云平台以及计算和数据存储处理兼顾的综合云平台。在本发明中，云平台主要用于岸基集中实时监控，船舶分散监控等功能，属于计算和数据存储处理兼顾的综合云平台。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种船舶监控管理系统，包括船舶物联网模块，数据接入模块、数据支撑模块、建筑信息模型模块、地理信息系统模块、AI智能分析模块、人机界面展示模块；

2.根据权利要求1所述的船舶监控管理系统，其特征在于：所述数据接入模块通过标准物理接口和软件通信协议与物联网模块实现通讯接收船舶上设备系统的数据。

3.根据权利要求1所述的船舶监控管理系统，其特征在于：所述数据支撑模块处理两方面数据，一方面是与船舶相关的静态数据，另一方面是与船舶相关的动态实时数据，各系统的实时监测数据和控制指令、各系统运行状态等数据。

4.根据权利要求3所述的船舶监控管理系统，其特征在于：所述静态数据包括管线、设备的空间数据。

5.根据权利要求3所述的船舶监控管理系统，其特征在于：动态实时数据包括系统的实时监测数据和控制指令、各系统运行状态。

6.根据权利要求1所述的船舶监控管理系统，其特征在于：所述建筑信息模型模块是将船舶结构BIM模型轻量化后，与各机电设备、智能化系统的设备、管线相结合，对BIM的各机电设备、各子系统设备的实时展示和监控。

7.根据权利要求1所述的船舶监控管理系统，其特征在于：所述地理信息模块获取的地理信息和空间信息，通过与船舶实时位置信息相结合，实时监视每艘船舶的实时位置和每艘船舶的重要数据。

8.根据权利要求1所述的船舶监控管理系统，其特征在于：所述AI智能分析模块通过分析数据支撑模块所存储的海量数据，前期不断的自我学习，分析各类事故、故障发生时第一个时刻的数据，掌握事故、故障发生的规律，最后达到事故、故障发生前预警的功能效果，并可结合地理信息模块对未来天气情况做预测。

9.根据权利要求1所述的船舶监控管理系统，其特征在于：所述人机界面展示模块，用于点击切换至船舶内部，通过三维立体方式对各相关设备的状态和监测信号进行实时监控。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的船舶监控管理系统，其特征在于：所述船舶物联网模块与数据接入模块通过5G通讯技术实现无线通讯。