CN113556377A - 一种船舶外场涂装环境监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种船舶外场涂装环境监测系统，针对船舶外场涂装作业的大气污染无组织排放、设备管理、作业人员监控等管控需求，构建船舶外场涂装环境监测系统。船舶外场涂装环境监测系统包括环境要素采集终端模块、传输终端模块和船舶外场涂装环境监测模块。用于采集人员信息、气象信息与环境信息并传输至船舶外场涂装环境监测模块，接收信息、接收用户指令，实现现场监测数据的接收与分析计算，完成对船舶外场环境的集中管控和分布式部署。本发明应用部署于船舶建造外场涂装作业区域，可以解决船舶外场涂装现场不存在信息化系统、污染数据不透明、监控不及时等问题，提高船舶交付可靠性，提升企业管理以及服务水平，推进船舶修造的绿色化、智能化建设。
Description
技术领域
本发明涉及船舶涂装技术领域，特别涉及一种船舶外场涂装环境监测系统。
背景技术
船舶外场涂装作业存在高空坠落、误伤人体、喷涂效率低等风险。同时，船舶喷涂也是船舶制造业中最严重的污染源之一，是噪声、污染性废水和排放挥发性有机化合物的主要源头。发展船舶绿色涂装作业、实现船舶外场涂装环境监控，有助于提高船舶外场涂装作业的信息化管理程度，帮助员工或企业实时掌握工作环境的状况。
现有的技术与应用一般集中在涂装工艺的完善或室内涂装环境的治理与监控方面。很少研究如何实现船舶外场涂装环境的治理与监控，或者针对船舶外场涂装的工艺改善与环境监测处于起步阶段。船舶涂装领域的现有技术主要问题如下：
1)相较于室内作业，外场涂装处于广阔的开放空间加之受温度、风速等影响，污染物回收困难、溢散迅速，有机挥发物污染以及粉尘污染等现象严重。总体来看，各大船厂对于分段涂装等室内作业的污染治理及监控效果较理想，但是缺乏针对无组织排放完整的环境监测解决方案；
2)船厂多重视涂装工艺的完善，如采用水性或高固份油漆、引入喷涂机器人及大包装桶等现代化工艺，但是缺乏相应的手段检验环境改善效果。
3)造船企业劳动环境复杂、作业面大，起吊、带电作业、易燃易爆等操作岗位安全隐患多，安全生产管理存在一定难度。
4)船舶外场涂装施工作业存在周期性，且存在大量可移动式起重吊机、拆卸式脚手架等，信息化建设综合布线存在线缆铺设困难、施工成本高、信号干扰性强等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对船舶涂装无组织排放空气污染严重且缺乏信息化监管等问题，面向绿色造修船的需求，基于混合组网、无线通信、远程监控、数据分析等技术，参照法律法规、国家/行业标准要求等构建的船舶外场涂装环境监测系统。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。
环境要素采集终端模块：用于采集人员信息、气象信息与环境信息，设置在船舶外场涂装的船坞、道路附近，实现现场的监测要素采集与初步处理；
传输终端模块：包括室外定位基站、无线通信卡、通信基站、传输线缆，用于实现通信数据的传输；
船舶外场涂装环境监测模块：用于接收环境要素采集终端模块采集到的信息、接收用户指令，实现现场监测数据的接收与分析计算，完成对船舶外场环境的集中管控和分布式部署。
本发明与现有技术相比，其优点在于：
(1)本发明填补船舶外场涂装环境监测的空白。由于外场涂装处于广阔的开放空间加之受温度、风速等影响，有机挥发物污染以及粉尘污染等现象严重，各大船厂缺乏完整的环境监测方案以及部署实施经验。本发明集“末端传感器、中端通信及远端管控软件”于一体，针对船舶外场涂装环节，实现船舶外场涂装作业的非甲烷总烃、颗粒物、气象要素、人员信息及定位、设备状态等采集及实时传输，实现船舶外场状况实时监测、工人作业状况监测以及工人作业科学指导。解决船舶造修行业无组织排放场景信息不透明、难管控、迟响应等难题，填补船舶造修行业在无组织排放方面的信息化监测空白。
(2)管控物联化、预警数字化。本发明构建集“环境要素采集与传输硬件”+“外场环境要素监控与分析”于一体的船舶外场涂装环境监测系统，监控软件以进行远端中控/移动端等形式部署，现场终端进行无线灵活部署。以“集中管控、分布式部署”的模式实现船舶涂装无组织排放污染因素、人员位置、设备状况的可视化物联管控，对突发事故做到及时发现、即时响应；基于高斯扩散模型、神经网络算法等，实现污染态势预测；基于深度学习等智能算法的训练模拟，实现意外情况的预测与分析。实现船舶涂装环境监测要素的集中管控、分布式实时显示，对突发事故做到及时发现、即时响应。
(3)基于混合组网机制克服现场通信难题。由于船舶造修外场存在大型起吊设备和作业机具，并且现场存在移动作业现象，基础建设改造以及布线困难，因此本发明采用混合组网机制，借助现场杆、柱、建筑物外缘等实现中控室与现场终端基站的有线传输，采用Lora、UWB等无线传输方式进行现场采集终端的信息交互，借助太阳能发电装置等实现终端供电。为船厂解决无组织环境监测通信部署难题。
(4)基于云原生在线运维一体化技术进行船舶外场涂装环境监测系统软件设计。本发明的船舶外场涂装环境监测系统软件采用Spring Cloud+Nacos+Spring CloudGateway+RocketMQ+容器化+DevOps等云原生技术，结合施工现场的有机挥发物以及人员监测需求，采用前后端分离架构进行开发，业务高内聚、服务低耦合，运维与部署方便快速，组件可重用，二次开发灵活。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明一种船舶外场涂装环境监测系统架构图。
图2为本发明一种船舶外场涂装环境监测系统网络拓扑图。
图3为本发明一种船舶外场涂装环境监测系统的监测及传输模块实施例图。
图4为本发明一种船舶外场涂装环境监测上位机软件功能模块的实施例图。
图5为本发明一种船舶外场涂装环境监测系统实施例中的实际现场设备架构示意图。
具体实施方式
一种船舶外场涂装环境监测系统，包括以下模块：
环境要素采集终端模块：用于采集人员信息、气象信息与环境信息，设置在船舶外场涂装的船坞、道路附近，实现现场的监测要素采集与初步处理；
传输终端模块：包括室外定位基站、无线通信卡、通信基站、传输线缆，用于实现通信数据的传输；
船舶外场涂装环境监测模块：用于接收环境要素采集终端模块采集到的信息、接收用户指令，实现现场监测数据的接收与分析计算，完成对船舶外场环境的集中管控和分布式部署。
所述环境要素采集终端模块包括人员定位终端、风向监测仪、气象百叶盒、风速仪、非甲烷总烃监测箱、声光报警器、颗粒物监测终端、太阳能板；
所述风向监测仪、气象百叶盒、风速仪、非甲烷总烃监测终端、声光报警器、颗粒物监测终端通过太阳能板供电，采集环境要素信息后通过传输终端模块中的无线通信进行信息传输；
所述人员定位终端用于对外场用户进行定位，信息通过传输终端模块中的通信基站向船舶外场涂装环境监测模块反馈实时数据。
所述船舶外场涂装环境监测模块包括服务器、定位引擎、通讯接口和船舶外场涂装环境监测软件。
所述船舶外场涂装环境监测软件部署于远程中控室，包括系统管理单元、设备管理单元、气象管理单元、空气污染管理单元、人员管理单元；
所述系统管理单元具备用户管理、角色管理、指挥管理服务，实现系统配置、用户角色管理、事件显示与响应；
用户管理子模块提供用户注册、登录、注销、个人信息更改等功能；角色管理子模块可以防止不同工作任务的用户误操作或者不同职能的使用者出现超越级别的操作。管理员可配置发布、预览页面、增删用户、修改用户信息等；访问用户仅拥有只读权限，能查看已发布的页面及内容；部分操作者根据自身工作内容拥有部分模块的读取以及编辑权利；
指挥管理子模块集信息、预案、指挥和调度于一体，主要包含通知、值勤安排、GIS显示、响应进度管理、应急制度管理、应急处理等功能。通知功能显示待办事项、报警事项、通知公告信息等；根据作业成员构成以及管理责任，由管理员在值班安排模块制作值守人员报表；GIS模块以警示符号循环闪烁的方式根据现场设备终端以及人员的报警情况实时显示警报记录；响应进度管理以滚动报表的形式显示应急事件以及处理进度；应急制度管理模块由组织机构、应急知识库、应急物资、监测队伍、处置队伍、应急专家名单等构成，主要用于事故前的教育培训以及事故中的响应联系；应急处理模块主要进行应急事件统计汇总、处理信息等。
所述设备管理单元接收环境要素采集终端模块各项设备的监测数据采集与设备状态监测，由异常报警、设备统计、历史统计构成；
设备统计子模块以报表的形式记录现场的台账以及设备运行状况，历史信息子模块以时间或设备ID为变量，实现所有设备的过去一段时间的统计信息，以方便管理者进行设备保养、检查，异常报警子模块以图表的形式，显示现场监测终端的异常信息，以便快速进行故障定位与响应。
所述气象管理单元订阅船舶外场涂装监测区域的气象监测终端信息，通过数据清洗、统计分析、分类显示实现气象要素监测与数据可视化显示，主要由气象统计、历史记录、作业指导三部分组成；
气象统计子模块记录以小时为单位记录当天的温湿度、风速、风向等气象要素信息，预测未来2-7天的天气情况，实时显示船舶外场涂装监测终端的监测数据，历史记录子模块以周、月、年等为单位统计气象要素的变化曲线，以饼状图、柱状图等形式显示气象要素有效作业天数，以表格形式进行气象要素分类、有效监测天数显示等，作业指导子模块由实时显示以及手动决策两部分组成，实时显示根据GB37822、GB16297等相关无组织排放监测要求，结合船厂作业要求以及当前气象要素值，通过综合分析给出指导作业建议，手动决策模块通过人为输入变量条件，帮助工人判断是否适宜进行涂装作业。
所述空气污染管理单元针对颗粒物、非甲烷总烃进行实时监测与数据显示，主要包含统计报表、分析挖掘两部分；
统计报表子模块以小时为单位记录当天的非甲烷总烃、颗粒物浓度信息，实时显示船舶外场涂装监测终端的监测数据，以GIS地图或平面图的显示实时显示设备的现场部署、设备状态情况，点击地图/平面图相应的设备标志一弹框的形式显示设备实时数据，分析挖掘子模块主要包含手动配置、数据分析、趋势预测。数据分析根据国家/行业标准、企业作业需求等自动根据采集设备的数据预报是否超过阈值、是否可以作业或者可以做哪种业务；手动配置模块以人工输入参数数值并给出作业指导意见；趋势预测模块结合GIS地图/平面图绘制现场空气污染趋势图，主要采用高斯扩散模型，包括ISC3大气扩散算法，AERMOD大气扩散模、型算法等实现环境质量状况的精确分析、发展趋势的预测研判。
所述人员管理单元用于现场涂装作业人员的信息化管理，实现涂装员工的人员信息统计、定位管理、轨迹回放，由实时显示、轨迹回放、电子围栏、统计分析四部分组成；
实时显示子模块以平面图的形式实时记录人员的位置、分布情况，在发生危险时，可即时了解厂区人员分布及疏散情况，对滞留人员进行快速救援；轨迹回放子模块记录人员位置信息，可以地图或列表形式回放指定时间段的人员运动轨迹，为厂区人员等管理提供历史数据记录；电子围栏子模块设定电子围栏形状、报警规则以及进出权限，对无权限进出危险区域人员进行报警管理，确保人员的安全活动范围；统计分析子模块主要登记或显示场涂装作业人员信息，综合分析人员出勤率、作业量等。
所述传输终端模块基于http、lora协议、UWB技术，采用有线网络和无线网络混合组网机制实现通信数据的传输。
船舶外场涂装环境监测系统包含了感知终端、网关集群、实时消息队列、空气污染计算服务集群、管控web服务集群、管控信息数据库、人员管理服务集群。
所述环境要素采集终端模块通过传输终端模块的IOT网关上报状态数据，IOT网关提供针对不同的设备通讯协议的适配接入能力；
IOT网关接收设备状态数据后，将其发布到船舶外场涂装环境监测模块的实时消息队列；
船舶外场涂装环境监测模块中的空气污染管理单元的空气污染计算服务集群订阅消息队列上发布的设备状态数据和空气状态监测信息，进行运算分析，并通过消息队列发布调度警示或决策指令；
船舶外场涂装环境监测模块中的管控WEB服务订阅设备和指令数据，将接收到的数据写入管控信息数据库，作为历史数据保留，便于实现数据回放分析；
船舶外场涂装环境监测模块以图形化方式监控推送的气象、空气污染成分、人员信息、设备状态数据；
船舶外场涂装环境监测模块中人员管理单元的人员管理服务集群订阅消息队列，获取工人的状态、位置信息，进行人员信息处理，实现人员信息核对、人员定位显示、人员分布统计。
船舶外场涂装环境监测系统网络架构自下而上主要由感知终端、传输链路、中继模块、接收处理模块组成。感知终端主要包括智能穿戴装置、气象监测终端、颗粒物监测终端、非甲烷总烃监测终端等；传输链路由有线网络和无线网络混合组成；中继模块主要包括定位信标、基站、网关、路由器等；接收处理模块主要由服务器、定位引擎、通讯接口、船舶外场涂装环境监测软件等组成，接收现场采集的数据进行数据处理与分析，实现环境信息的远程监控与显示。气象采集终端通过直流电源供电，内置4G无线通讯终端，通过Internet网络直接向位于中控室的船舶外场涂装环境监测软件传输现场监测数据；现场工作人员穿戴定位发送装置(例如腕表类型/卡片类型/安全帽类型的发送装置)，以现场预埋的定位锚点为定位依据，与现场的无线UWB基站进行信息交互，基站通过汇聚交换机采用光纤通信实现与中控核心交换机之间的连接，进而实现与船舶外场涂装环境监测软件之间的信息交互；
非甲烷总烃终端及颗粒物监测终端采用太阳能供电，内置Lora RTU，与无线工业级 Lora网关实现无线信息传输，避免综合布线不便、基建改造困难等问题，基于Lora通讯从而克服远距离传输可靠性问题，网关连接至汇聚交换机进而通过核心交换机进行网络管理，最终与位于中控室的部署于应用服务器的船舶外场涂装环境监测软件实现数据交换，基于通讯接口实现环境数据、设备状态等信息采集，实现集中管控、分布式部署。
中控室内设置定位引擎、服务器、显示大屏、IP网络对讲机、船舶外场涂装环境监测软件等，实现监测画面及数据实时展示、即时网络对讲的实时响应等。
所述船舶外场涂装环境监测模块的架构自下而上划分为6层，包括物理资源层、虚拟资源层、云原生平台层、运维一体化层、涂装环境监测业务层、系统表示层；针对企业信息化管理效能低、门槛高、资源利用不充分等问题，搭建基于云原生技术的运维一体化架构、构建船舶外场涂装环境监测管理软件，实现实时监测、快速响应、自动化部署与运维。
所述基础资源层基于底层服务器物理资源，采用虚拟化、企业云、软件定义存储、软件定义网络的技术完成资源划分；
所述云原生平台层采用Docker、kubernetes容器化技术实现软件快速部署、负载均衡、资源监控，基于微服务思想、领域建模方法实现业务功能建设；
所述运维一体化层结合DevOps设计思想，实现持续集成、持续测试、持续部署、持续运维；
所述涂装环境监测业务层及系统表示层在所搭建的云原生技术的运维一体化架构的基础上，结合船舶外场涂装的监测要素、监测需求，构建船舶外场环境监测业务，实现人员、空气污染因素、设备的管理、数据统计与分析，完成信息在PC端、大屏端、移动端的显示。
一种船舶外场涂装环境监测方法，包括以下步骤：
步骤1、根据现场平面图、场所大小、周围构筑物状况、监测终端有效监测范围、风向、风速，进行终端点位部署设计、终端数量计算、通信方案设计；
步骤2、设置环境要素采集终端，包括人员定位终端、风向监测仪、气象百叶盒、风速仪、非甲烷总烃监测箱、声光报警器、颗粒物监测终端、太阳能板，利用环境要素采集终端采集环境信息；
步骤3、设置通信终端及线路，包括室外定位基站、无线通信模块、通信基站、传输线缆等，完成通信链路搭建，实现信息传输；
步骤4、进行远程中控室软硬件部署以及系统整体试运行，将采集到的环境信息通过传输终端模块传输至船舶外场涂装环境监测软件，通过船舶外场涂装环境监测模块进行数据处理与分析，实现环境信息的远程监控与显示。
实施例
如图1所示，船舶外场涂装环境监测系统包含了感知终端、网关集群、实时消息队列、空气污染计算服务集群、管控web服务集群、管控信息数据库、人员管理服务集群。
所述环境要素采集终端模块通过传输终端模块的IOT网关上报状态数据，IOT网关提供针对不同的设备通讯协议的适配接入能力；
IOT网关接收设备状态数据后，将其发布到船舶外场涂装环境监测模块的实时消息队列；
船舶外场涂装环境监测模块中的空气污染管理单元的空气污染计算服务集群订阅消息队列上发布的设备状态数据和空气状态监测信息，进行运算分析，并通过消息队列发布调度警示或决策指令；
船舶外场涂装环境监测模块中的管控WEB服务订阅设备和指令数据，将接收到的数据写入管控信息数据库，作为历史数据保留，便于实现数据回放分析；
船舶外场涂装环境监测模块以图形化方式监控推送的气象、空气污染成分、人员信息、设备状态数据；
船舶外场涂装环境监测模块中人员管理单元的人员管理服务集群订阅消息队列，获取工人的状态、位置信息，进行人员信息处理，实现人员信息核对、人员定位显示、人员分布统计。
如图2和图5所示，船舶外场涂装环境监测系统网络架构自下而上主要由感知终端、传输链路、中继模块、接收处理模块组成。感知终端主要包括智能穿戴装置、气象监测终端、颗粒物监测终端、非甲烷总烃监测终端等；传输链路由有线网络和无线网络混合组成；中继模块主要包括定位信标、基站、网关、路由器等；接收处理模块主要由服务器、定位引擎、通讯接口、船舶外场涂装环境监测软件等组成，接收现场采集的数据进行数据处理与分析，实现环境信息的远程监控与显示。
气象采集终端通过直流电源供电，内置4G无线通讯终端，通过Internet网络直接向位于中控室的船舶外场涂装环境监测软件传输现场监测数据；
现场工作人员穿戴定位发送装置(例如腕表类型/卡片类型/安全帽类型的发送装置)，以现场预埋的定位锚点为定位依据，与现场的无线UWB基站进行信息交互，基站通过汇聚交换机采用光纤通信实现与中控核心交换机之间的连接，进而实现与船舶外场涂装环境监测软件之间的信息交互；
非甲烷总烃终端及颗粒物监测终端采用太阳能供电，内置Lora RTU，与无线工业级 Lora网关实现无线信息传输，避免综合布线不变、基建改造困难等问题，基于Lora通讯从而克服远距离传输可靠性问题，网关连接至汇聚交换机进而通过核心交换机进行网络管理，最终与位于中控室的部署于应用服务器的船舶外场涂装环境监测软件实现数据交换，基于通讯接口实现环境数据、设备状态等信息采集，实现集中管控、分布式部署。
中控室内设置定位引擎、服务器、显示大屏、IP网络对讲机、船舶外场涂装环境监测软件等，实现监测画面及数据实时展示、即时网络对讲的实时响应等。
本发明实施部署的一种船舶外场涂装环境监测系统，见图3，主要由环境要素采集终端模块及传输终端模块和船舶外场涂装环境监测模块构成。
环境要素采集终端模块：用于采集人员信息、气象信息与环境信息，设置在船舶外场涂装的船坞、道路附近，实现现场的监测要素采集与初步处理；
传输终端模块：包括室外定位基站、无线通信卡、通信基站、传输线缆，用于实现通信数据的传输；
船舶外场涂装环境监测模块：包括服务器、定位引擎、通讯接口和船舶外场涂装环境监测软件，用于接收环境要素采集终端模块采集到的信息、接收用户指令，实现现场监测数据的接收与分析计算。
所述环境要素采集终端模块的监测点位原则上设在距离生产设施约1米、距离地面 1.5米以上位置处。采用可移动立杆、借助现场建筑物或设备等进行安放布置。根据风向、风速、大气稳定度、污染源周边地形及状况等，其部署方式划分为在单位周界设置监控点、在排放源上下风向分别设置参照点和监控点、复杂综合情况下的监控点等方式，具体根据现场勘查情况进行详细设计部署。
所述环境要素采集终端模块的采样频次实行等时间间隔采样，在1小时内等时间间隔采集多个终端的监测数据的平均值。
所述环境要素监测终端主要包括风向监测仪1、气象百叶盒2、风速仪3、非甲烷总烃监测箱4、声光报警器5、颗粒物监测终端8。非甲烷总烃监测箱内包含主控板、传感器模块、高新更能采样泵、微型过滤器、碳过滤器等，实现涂装外场非甲总烃的浓度监测。从方便部署及收纳的角度出发，在保证系统功能基础上，以上设备采用无线通信进行信息传输，采用太阳能板6进行供电。
所述传输终端模块的部署采用可移动式杆架、借助建筑物或现场设备等方式；
所述传输终端模块的定位信标10及部署与中控室的现场地图为人员管理提供定位支撑，信息通过基站9以有线通信的方式向上位机11实时反馈数据。
所述船舶外场涂装环境监测软件部署于远程中控室，实现现场监测数据的接收与分析计算。软件主要包含系统管理模块、设备管理模块、气象管理模块、空气污染管理模块、人员管理模块，详细软件架构及功能见图4。
所述船舶外场涂装环境监测模块的架构自下而上划分为6层，包括物理资源层、基础资源层、云原生平台层、运维一体化层、涂装环境监测业务层、系统表示层；针对企业信息化管理效能低、门槛高、资源利用不充分等问题，搭建基于云原生技术的运维一体化架构、构建船舶外场涂装环境监测管理软件，实现实时监测、快速响应、自动化部署与运维。
基础资源层基于底层服务器物理资源，采用虚拟化、企业云、软件定义存储、软件定义网络的技术完成资源搭建与划分；
云原生平台层采用Docker、kubernetes容器化技术实现软件快速部署、负载均衡、资源监控,基于微服务思想、领域建模方法实现业务功能建设；
运维一体化层结合DevOps设计思想，实现持续集成、持续测试、持续部署、持续运维；
涂装环境监测业务层及系统表示层在所搭建的云原生技术的运维一体化架构的基础上，结合船舶外场涂装的监测要素、监测需求，构建船舶外场环境监测业务，实现人员、空气污染因素、设备的管理、数据统计与分析，完成信息在PC端、大屏端、移动端的显示。
Claims (9)
1.一种船舶外场涂装环境监测系统，其特征在于，包括以下模块：
环境要素采集终端模块：用于采集人员信息、气象信息与环境信息，设置在船舶外场涂装的船坞、道路附近，实现现场的监测要素采集与初步处理；
传输终端模块：包括室外定位基站、无线通信卡、通信基站、传输线缆，用于实现通信数据的传输；
船舶外场涂装环境监测模块：用于接收环境要素采集终端模块采集到的信息、接收用户指令，实现现场监测数据的接收与分析计算，完成对船舶外场环境的集中管控和分布式部署。
2.根据权利要求1所述的船舶外场涂装环境监测系统，其特征在于，所述环境要素采集终端模块包括人员定位终端、风向监测仪、气象百叶盒、风速仪、非甲烷总烃监测箱、声光报警器、颗粒物监测终端、太阳能板；
所述风向监测仪、气象百叶盒、风速仪、非甲烷总烃监测终端、声光报警器、颗粒物监测终端通过太阳能板供电，采集环境要素信息后通过传输终端模块中的无线通信进行信息传输；
所述人员定位终端用于对外场用户进行定位，信息通过传输终端模块中的通信基站向船舶外场涂装环境监测模块反馈实时数据。
3.根据权利要求1所述的船舶外场涂装环境监测系统，其特征在于，所述船舶外场涂装环境监测模块包括服务器、定位引擎、通讯接口和船舶外场涂装环境监测软件。
4.根据权利要求3所述的船舶外场涂装环境监测系统，其特征在于，所述船舶外场涂装环境监测软件部署于远程中控室，包括系统管理单元、设备管理单元、气象管理单元、空气污染管理单元、人员管理单元；
所述系统管理单元具备用户管理、角色管理、指挥管理服务，实现系统配置、用户角色管理、事件显示与响应；
所述设备管理单元接收环境要素采集终端模块各项设备的监测数据采集与设备状态监测；
所述气象管理单元订阅船舶外场涂装监测区域的气象监测终端信息，通过数据清洗、统计分析、分类显示实现气象要素监测与数据可视化显示；
所述空气污染管理单元针对颗粒物、非甲烷总烃进行实时监测与数据显示；
所述人员管理单元用于现场涂装作业人员的信息化管理，实现涂装员工的人员信息统计、定位管理、轨迹回放。
5.根据权利要求1所述的船舶外场涂装环境监测系统，其特征在于，所述传输终端模块基于http、lora协议、UWB技术，采用有线网络和无线网络混合组网机制实现通信数据的传输。
6.根据权利要求1所述的船舶外场涂装环境监测系统，其特征在于，所述环境要素采集终端模块通过传输终端模块的IOT网关上报状态数据，IOT网关提供针对不同的设备通讯协议的适配接入能力；
IOT网关接收设备状态数据后，将其发布到船舶外场涂装环境监测模块的实时消息队列；
船舶外场涂装环境监测模块中的空气污染管理单元的空气污染计算服务集群订阅消息队列上发布的设备状态数据和空气状态监测信息，进行运算分析，并通过消息队列发布调度警示或决策指令；
船舶外场涂装环境监测模块中的管控WEB服务集群订阅设备和指令数据，将接收到的数据写入管控信息数据库，作为历史数据保留，便于实现数据回放分析；
船舶外场涂装环境监测模块以图形化方式监控推送的气象、空气污染成分、人员信息、设备状态数据；
船舶外场涂装环境监测模块中人员管理单元的人员管理服务集群订阅消息队列，获取工人的状态、位置信息，进行人员信息处理，实现人员信息核对、人员定位显示、人员分布统计。
7.根据权利要求3所述的船舶外场涂装环境监测系统，其特征在于，所述船舶外场涂装环境监测模块的架构自下而上划分为6层，包括物理资源层、虚拟资源层、云原生平台层、运维一体化层、涂装环境监测业务层、系统表示层；
所述基础资源层基于底层服务器物理资源，采用虚拟化、企业云、软件定义存储、软件定义网络的技术完成资源划分；
所述云原生平台层采用Docker、kubernetes容器化技术实现软件快速部署、负载均衡、资源监控，基于微服务思想、领域建模方法实现业务功能建设；
所述运维一体化层结合DevOps设计思想，实现持续集成、持续测试、持续部署、持续运维；
所述涂装环境监测业务层及系统表示层在所搭建的云原生技术的运维一体化架构的基础上，结合船舶外场涂装的监测要素、监测需求，构建船舶外场环境监测业务，实现人员、空气污染因素、设备的管理、数据统计与分析，完成信息在PC端、大屏端、移动端的显示。
8.一种船舶外场涂装环境监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据现场平面图、场所大小、周围构筑物状况、监测终端有效监测范围、风向、风速，进行终端点位部署设计、终端数量计算、通信方案设计；
步骤2、设置环境要素采集终端，包括人员定位终端、风向监测仪、气象百叶盒、风速仪、非甲烷总烃监测箱、声光报警器、颗粒物监测终端、太阳能板，利用环境要素采集终端采集环境信息；
步骤3、设置通信终端及线路，包括室外定位基站、无线通信模块、通信基站、传输线缆等，完成通信链路搭建，实现信息传输；
步骤4、进行远程中控室软硬件部署以及系统整体试运行，将采集到的环境信息通过传输终端模块传输至船舶外场涂装环境监测软件，通过船舶外场涂装环境监测模块进行数据处理与分析，实现环境信息的远程监控与显示。
9.基于权利要求8的船舶外场涂装环境监测方法，其特征在于，所述环境要素采集终端中的气象采集终端通过直流电源供电，内置4G无线通讯终端，通过Internet网络直接向位于中控室的船舶外场涂装环境监测软件传输现场监测数据；
现场工作人员穿戴定位发送装置，以现场预埋的定位锚点为定位依据，与现场的无线UWB基站进行信息交互，基站通过汇聚交换机采用光纤通信实现与中控核心交换机之间的连接，进而实现与船舶外场涂装环境监测软件之间的信息交互；
非甲烷总烃终端及颗粒物监测终端采用太阳能供电，内置Lora RTU，与无线工业级Lora网关实现无线信息传输，避免综合布线不便、基建改造困难等问题，基于Lora通讯从而克服远距离传输可靠性问题，网关连接至汇聚交换机进而通过核心交换机进行网络管理，最终与位于中控室的部署于应用服务器的船舶外场涂装环境监测软件实现数据交换，基于通讯接口实现环境数据、设备状态等信息采集，实现集中管控、分布式部署；
中控室内设置定位引擎、服务器、显示大屏、IP网络对讲机、船舶外场涂装环境监测软件等，实现监测画面及数据实时展示、即时网络对讲的实时响应。
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Caiyun Inventor after: Han Ziyan Inventor after: Teng Li Inventor after: Ding Yong Inventor after: Wang Jingjing Inventor after: Shi Jie Chu Inventor after: Hu Xiangyu Inventor after: Hu Changping Inventor after: Li Xianshun Inventor after: Yan Siyang Inventor after: Xu Lei Inventor after: He Jiajian Inventor after: Hu Mingwei Inventor before: Liu Caiyun Inventor before: Han Ziyan Inventor before: Ting Li Inventor before: Ding Yong Inventor before: Wang Jingjing Inventor before: Shi Jie Chu Inventor before: Hu Xiangyu Inventor before: Hu Changping Inventor before: Li Xianshun Inventor before: Yan Siyang Inventor before: Xu Lei Inventor before: He Jiajian Inventor before: Hu Mingwei |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 222061 No.18, Shenghu Road, Haizhou District, Lianyungang City, Jiangsu Province Applicant after: The 716th Research Institute of China Shipbuilding Corp. Applicant after: Jiangsu Jierui Information Technology Co.,Ltd. Applicant after: DALIAN SHIPBUILDING INDUSTRY Co.,Ltd. Address before: 222061 No.18, Shenghu Road, Haizhou District, Lianyungang City, Jiangsu Province Applicant before: 716TH RESEARCH INSTITUTE OF CHINA SHIPBUILDING INDUSTRY Corp. Applicant before: Jiangsu Jierui Information Technology Co.,Ltd. Applicant before: DALIAN SHIPBUILDING INDUSTRY Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |