CN113408941A - 一种服务于智能船舶的大数据集成平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种服务于智能船舶的大数据集成平台，包括云计算平台、智能机舱大数据模块、智能驾驶室大数据模块和智能岸基大数据模块；所述云计算平台整合智能机舱大数据模块、智能驾驶室大数据模块的数据，以实现对船舶的全面监控与智能化管理，并与智能岸基大数据模块实现数据交互。本发明以“集成平台”为基础，运用先进的信息化技术，实时数据传输和汇集、大计算容量、远程控制、传感器等，可以实现轮机机舱、驾驶室、岸基之间的交互联系，及时对现有船舶状况进行分析和处理，并且可以把船舶状况及时发送给船舶公司，船舶公司的技术人员会对其提出合理建议，确保把损失和意外降到最低，从而更好地保证船舶在航行时的安全和效率。
Description
技术领域
本发明涉及船舶的集成平台技术领域，特别是一种服务于智能船舶的大数据集成平台。
背景技术
船舶智能化已成为船舶制造与航运领域发展的必然趋势。随着航运技术发展，船舶信息化程度逐渐增强，对船舶系统集成程度要求越来越高。中国船级社(CCS)基于国内外智能船舶应用经验和未来船舶的发展方向于2015制定《智能船舶规范》，并提出智能船舶集成平台应至少集成智能航行、智能机舱、智能能效管理三个系统的数据，形成船上数据与应用的统一集成平台。集成平台能够整合现有船上信息管理系统及后续新增系统，以实现对船舶的全面监控与智能化管理，并与岸基实现数据交互。
传统船舶的各系统数据平台相互之间交互联络不强，导致现有的大数据集成平台维护管理相对独立，功能单一且信息封闭；且各系统独立设计，数据建模、传输协议复杂，难以集成交互。
因此构建基于大数据、物联网等技术的智能船舶集成信息平台，以提升软硬件系统的效率、可靠性、安全性和智能化，对智能船舶发展具有极大地促进作用。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明要提出一种服务于智能船舶的大数据集成平台，可以实现轮机机舱、驾驶室、岸基之间的交互联系，及时对现有船舶状况进行分析和处理，并且可以把船舶状况及时发送给船舶公司，船舶公司的技术人员会对其提出合理建议，确保把损失和意外降到最低。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种服务于智能船舶的大数据集成平台，包括云计算平台、智能机舱大数据模块、智能驾驶室大数据模块和智能岸基大数据模块；所述云计算平台分别通过网络与智能机舱大数据模块、智能驾驶室大数据模块和智能岸基大数据模块双向连接；
所述云计算平台整合智能机舱大数据模块、智能驾驶室大数据模块的数据，以实现对船舶的全面监控与智能化管理，并与智能岸基大数据模块实现数据交互。
所述云计算平台基本功能如下：统计分析数据、对数据进行综合评估，根据驾驶要求实现自动化和标准化的分析报告；根据预先设置的多维度边界条件，为船舶的航行、安全、经济性的相关指标提供综合预报预警；利用船舶历史运行状态及相关参数，为当前的船舶操作及管理方案提供趋势预测；支持良好的辅助决策，提高船舶性能，并减少人为因素的失误，并根据评估及预测结果，为事故响应、风险应急规划、环境保护措施、事故察觉和预防、经济性能提升、资源管理和通信提供综合管理及操作方案。
所述云计算平台包括云服务器和云储存器；所述云服务器包括一台管理服务器和多台节点服务器，当管理服务器出现故障或者外力导致不能工作时，其中一台节点服务器转为管理服务器，以保证整个平台继续运行；云计算平台支持同时运行多台虚拟机，管理员配置分配各不同虚拟机资源。云储存器由多台物理数据服务器组成，多台物理数据服务器至少有一台数据分析服务器和一台数据接口服务器；云计算平台负责数据的分析和船舶模型搭建，帮助智能岸基大数据模块做出智能化决策以及对船舶进行智能化管理。
所述智能机舱大数据模块包括综合显示工作站、集成平台服务器、能效管理服务器、集成平台防火墙、局域网交换机、VPS配载仪、实时监测装置、集控室POE交换机和局域网集控交换室。所述综合显示工作站、集成平台服务器、能效管理服务器和集成平台防火墙组成能效管理系统；所述云计算平台经局域网交换机分别与VPS配载仪和实时监测装置连接，通过VPS配载仪和实时监测装置对主机油耗、主机健康运行状态、发电机和锅炉运行状态、机舱消防状态、无人机舱状态、轴系扭振状态、机舱振动状态、机舱主机及辅机状态进行实时监测；所述综合显示工作站作为智能机舱大数据模块台的显示设备，集成平台服务器和能效管理服务器负责轮机的运行和能耗管理，并通过监测机舱的设备，将所收集的数据信息整理出来，将收集到的信息和处理结果通过局域网集控交换室进行机舱数据共享；集成平台防火墙及时发现并处理计算机网络运行时存在的安全风险，保障数据安全；集控室POE交换机和局域网集控交换室对智能机舱大数据模块进行数据收集，通过云计算平台对数据进行分析处理并为机舱提供服务。
所述智能驾驶室大数据模块包括电子海图显示与信息系统、数据采集网关、主通信路由器、副通信路由器、船载气象工作站、气象串口服务器、气象传感服务器、气导工作站、集成平台防火墙、船舶驾驶台系统和航路工作站；所述集成平台防火墙、船舶驾驶台系统和航路工作站组成船舶驾驶系统，所述电子海图显示与信息系统和数据采集网关组成地理信息系统，所述船载气象工作站、气象串口服务器、气象传感服务器和气导工作站组成气象监测系统；所述云计算平台分别与船舶驾驶系统、地理信息系统、气象监测系统、主通信路由器和副通信路由器连接，所述主通信路由器分别与智能通信网关和视频会议主机连接，所述副通信路由器经卫星通信路由器与海事宽带连接、经卫星通信控制器与卫星通信系统连接；所述智能通信网关和视频会议主机作为主要通信设备，负责与岸基、港口和其他船舶进行通信交流，卫星通信路由器、卫星通信控制器、海事宽带和卫星通信系统作为备份通信设备，在主要通信设备不能使用的情况下启用备份通信设备；电子海图显示与信息系统和数据采集网关对船舶航行时的环境和航线数据进行采集；船载气象工作站、气象串口服务器、气象传感服务器和气导工作站对海上气象数据进行采集；云计算平台对采集到的环境、航线、气象数据统一进行处理和分析，通过船舶驾驶台系统和航路工作站对船舶进行路径规划以及操控，集成平台防火墙则对船舶操控的过程进行网络安全保障。
所述智能岸基大数据模块包括集成平台防火墙、综合显示工作站、邮件服务器、无线AP、5G接收装置、主通信路由器和副通信路由器，所述集成平台防火墙和综合显示工作站组成视频显示设备，所述邮件服务器、无线AP和5G接收装置组成无线通信设备，所述主通信路由器分别与智能通信网关和视频会议主机连接，所述副通信路由器经卫星通信路由器与海事宽带连接、经卫星通信控制器与卫星通信系统连接；所述视频显示设备、无线通信设备、主通信路由器和副通信路由器均与云计算平台连接。所述智能通信网关和视频会议主机作为主要通信设备，负责与船舶和港口进行通信交流，卫星通信路由器、卫星通信控制器、海事宽带和卫星通信系统作为备份通信设备，在主要通信设备不能使用的情况下启用备份通信设备；邮件服务器、无线AP、5G接收装置负责智能岸基大数据平台的日常交流。综合显示工作站作为船舶海上运行状态的大屏展示，集成平台服务器为船舶做智能化决策。
进一步的，所述智能驾驶室大数据模块通过对航行的气象和航路状况数据的采集并且对海上环境进行侦测，将这些采集的数据和信息传递给云计算平台，云计算平台通过对这些数据和信息的分析和处理，进行航路规划，选择出一条安全又经济的航行路线；进而把规划后路线传输给智能驾驶室大数据模块，驾驶室视航行情况规划和选择航行路线。
进一步的，所述智能岸基大数据模块通过通信设施将智能船舶的状态信息及时传递给岸基公司和码头，岸基公司和码头通过5G接收装置将其快速接收，然后通过商讨和分析给智能船舶的船员进行视频会议，为智能船舶航行提供建议。
进一步的，所述智能机舱大数据模块将实时监测到的船舶的运行数据和油耗数据进行收集，智能驾驶室大数据模块对航行的气象和航路状况数据进行采集，将收集到的数据传输到云计算平台进行统一整理和分析后再将数据传输到智能岸基大数据模块，岸基公司和码头通过5G接收装置将其快速接收，然后通过商讨和分析给智能船舶的船员进行视频会议，为智能船舶航行提供建议。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明以“集成平台”为基础，运用先进的信息化技术，实时数据传输和汇集、大计算容量、远程控制、传感器等，可以实现轮机机舱、驾驶室、岸基之间的交互联系，及时对现有船舶状况进行分析和处理，并且可以把船舶状况及时发送给船舶公司，船舶公司的技术人员会对其提出合理建议，确保把损失和意外降到最低。
2、本发明通过云计算平台实现了船舶智能化的感知、判断分析，以及决策和控制，从而更好地保证船舶在航行时的安全和效率，大幅度减少甚至杜绝人为因素造成的事故。
附图说明
图1是本发明的组成示意图。
图2是智能驾驶室大数据模块架构图。
图3是智能岸基大数据模块架构图。
图4是智能机舱大数据模块架构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。如图1-4所示，一种服务于智能船舶的大数据集成平台包括云计算平台、智能机舱大数据模块、智能驾驶室大数据模块和智能岸基大数据模块；本发明的工作方法，包括以下步骤：
A、智能船舶在航行过程中，通过智能驾驶室大数据模块的地理信息系统和气象监测系统对于船舶航行的环境和气候进行监测，将数据传输到云计算平台进行船舶航行路径规划，同时通过地理信息系统实现深远海远程救助和搜救并通过云计算平台进行数据的实时传输；通过气象监测系统预判和分析海洋气象数据、海面风浪数据，通过云计算平台进行数据的分析和总结并进行实时的船舶航行路径调整，通过船舶驾驶系统对船舶进行实时操控，通过主通信设备和备份通信设备实现船舶之间或者船舶与岸基之间的通信和交流。
B、智能船舶在航行过程中，智能机舱大数据模块通过实时监测装置对船舶的机舱状态进行实时监测，云计算平台对数据进行分析和处理，通过能效管理系统对智能船舶的能源和消耗进行调控和优化，充分利用智能船舶能源。通过云计算平台将数据分析结果传输到智能驾驶室大数据模块，通过能源和油耗的消耗情况进而对船舶的驾驶和操控做出实时调整。
C、智能船舶驾驶过程中，所有的数据全部通过云计算平台传输到智能岸基大数据模块，岸基大数据集成平台对所有的数据进行处理和分析，并建立船舶模型，对船舶驾驶中的疑难问题做出智能化决策，以辅助船舶驾驶。
本发明不同模块中的相同名称设备为共用设备。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种服务于智能船舶的大数据集成平台，其特征在于：包括云计算平台、智能机舱大数据模块、智能驾驶室大数据模块和智能岸基大数据模块；所述云计算平台分别通过网络与智能机舱大数据模块、智能驾驶室大数据模块和智能岸基大数据模块双向连接；
所述云计算平台整合智能机舱大数据模块、智能驾驶室大数据模块的数据，以实现对船舶的全面监控与智能化管理，并与智能岸基大数据模块实现数据交互；
所述云计算平台基本功能如下：统计分析数据、对数据进行综合评估，根据驾驶要求实现自动化和标准化的分析报告；根据预先设置的多维度边界条件，为船舶的航行、安全、经济性的相关指标提供综合预报预警；利用船舶历史运行状态及相关参数，为当前的船舶操作及管理方案提供趋势预测；支持良好的辅助决策，提高船舶性能，并减少人为因素的失误，并根据评估及预测结果，为事故响应、风险应急规划、环境保护措施、事故察觉和预防、经济性能提升、资源管理和通信提供综合管理及操作方案；
所述云计算平台包括云服务器和云储存器；所述云服务器包括一台管理服务器和多台节点服务器，当管理服务器出现故障或者外力导致不能工作时，其中一台节点服务器转为管理服务器，以保证整个平台继续运行；云计算平台支持同时运行多台虚拟机，管理员配置分配各不同虚拟机资源；云储存器由多台物理数据服务器组成，多台物理数据服务器至少有一台数据分析服务器和一台数据接口服务器；云计算平台负责数据的分析和船舶模型搭建，帮助智能岸基大数据模块做出智能化决策以及对船舶进行智能化管理；
所述智能机舱大数据模块包括综合显示工作站、集成平台服务器、能效管理服务器、集成平台防火墙、局域网交换机、VPS配载仪、实时监测装置、集控室POE交换机和局域网集控交换室；所述综合显示工作站、集成平台服务器、能效管理服务器和集成平台防火墙组成能效管理系统；所述云计算平台经局域网交换机分别与VPS配载仪和实时监测装置连接，通过VPS配载仪和实时监测装置对主机油耗、主机健康运行状态、发电机和锅炉运行状态、机舱消防状态、无人机舱状态、轴系扭振状态、机舱振动状态、机舱主机及辅机状态进行实时监测；所述综合显示工作站作为智能机舱大数据模块台的显示设备，集成平台服务器和能效管理服务器负责轮机的运行和能耗管理，并通过监测机舱的设备，将所收集的数据信息整理出来，将收集到的信息和处理结果通过局域网集控交换室进行机舱数据共享；集成平台防火墙及时发现并处理计算机网络运行时存在的安全风险，保障数据安全；集控室POE交换机和局域网集控交换室对智能机舱大数据模块进行数据收集，通过云计算平台对数据进行分析处理并为机舱提供服务；
所述智能驾驶室大数据模块包括电子海图显示与信息系统、数据采集网关、主通信路由器、副通信路由器、船载气象工作站、气象串口服务器、气象传感服务器、气导工作站、集成平台防火墙、船舶驾驶台系统和航路工作站；所述集成平台防火墙、船舶驾驶台系统和航路工作站组成船舶驾驶系统，所述电子海图显示与信息系统和数据采集网关组成地理信息系统，所述船载气象工作站、气象串口服务器、气象传感服务器和气导工作站组成气象监测系统；所述云计算平台分别与船舶驾驶系统、地理信息系统、气象监测系统、主通信路由器和副通信路由器连接，所述主通信路由器分别与智能通信网关和视频会议主机连接，所述副通信路由器经卫星通信路由器与海事宽带连接、经卫星通信控制器与卫星通信系统连接；所述智能通信网关和视频会议主机作为主要通信设备，负责与岸基、港口和其他船舶进行通信交流，卫星通信路由器、卫星通信控制器、海事宽带和卫星通信系统作为备份通信设备，在主要通信设备不能使用的情况下启用备份通信设备；电子海图显示与信息系统和数据采集网关对船舶航行时的环境和航线数据进行采集；船载气象工作站、气象串口服务器、气象传感服务器和气导工作站对海上气象数据进行采集；云计算平台对采集到的环境、航线、气象数据统一进行处理和分析，通过船舶驾驶台系统和航路工作站对船舶进行路径规划以及操控，集成平台防火墙则对船舶操控的过程进行网络安全保障；
所述智能岸基大数据模块包括集成平台防火墙、综合显示工作站、邮件服务器、无线AP、5G接收装置、主通信路由器和副通信路由器，所述集成平台防火墙和综合显示工作站组成视频显示设备，所述邮件服务器、无线AP和5G接收装置组成无线通信设备，所述主通信路由器分别与智能通信网关和视频会议主机连接，所述副通信路由器经卫星通信路由器与海事宽带连接、经卫星通信控制器与卫星通信系统连接；所述视频显示设备、无线通信设备、主通信路由器和副通信路由器均与云计算平台连接；所述智能通信网关和视频会议主机作为主要通信设备，负责与船舶和港口进行通信交流，卫星通信路由器、卫星通信控制器、海事宽带和卫星通信系统作为备份通信设备，在主要通信设备不能使用的情况下启用备份通信设备；邮件服务器、无线AP、5G接收装置负责智能岸基大数据平台的日常交流；综合显示工作站作为船舶海上运行状态的大屏展示，集成平台服务器为船舶做智能化决策。
2.根据权利要求1所述一种服务于智能船舶的大数据集成平台，其特征在于：所述智能驾驶室大数据模块通过对航行的气象和航路状况数据的采集并且对海上环境进行侦测，将这些采集的数据和信息传递给云计算平台，云计算平台通过对这些数据和信息的分析和处理，进行航路规划，选择出一条安全又经济的航行路线；进而把规划后路线传输给智能驾驶室大数据模块，驾驶室视航行情况规划和选择航行路线。
3.根据权利要求1所述一种服务于智能船舶的大数据集成平台，其特征在于：所述智能岸基大数据模块通过通信设施将智能船舶的状态信息及时传递给岸基公司和码头，岸基公司和码头通过5G接收装置将其快速接收，然后通过商讨和分析给智能船舶的船员进行视频会议，为智能船舶航行提供建议。
4.根据权利要求1所述一种服务于智能船舶的大数据集成平台，其特征在于：所述智能机舱大数据模块将实时监测到的船舶的运行数据和油耗数据进行收集，智能驾驶室大数据模块对航行的气象和航路状况数据进行采集，将收集到的数据传输到云计算平台进行统一整理和分析后再将数据传输到智能岸基大数据模块，岸基公司和码头通过5G接收装置将其快速接收，然后通过商讨和分析给智能船舶的船员进行视频会议，为智能船舶航行提供建议。
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