CN114596730A - 一种基于软件定义的内河智能船舶控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于软件定义的内河智能船舶控制系统及方法，其系统包括：相互通信连接的多个内河智能船舶、多个岸基协同站、云控平台以及与云控平台通信连接的用户控制终端；内河智能船舶用于向云控平台发送基础船舶资源；岸基协同站用于向云控平台发送基础岸基资源；用户控制终端用于向云控平台发送航行任务；云控平台用于根据航行任务对基础船舶资源和基础岸基资源进行重组，获得实现航行任务的重组船舶资源和重组岸基资源；内河智能船舶还用于提供重组船舶资源；岸基协同站还用于提供重组岸基资源。本发明提高了内河智能船舶控制系统的时效性和有效性。

Description

一种基于软件定义的内河智能船舶控制系统及方法

技术领域

本发明涉及智能船舶技术领域，具体涉及一种基于软件定义的内河智能船舶控制系统及方法。

背景技术

随着软件技术、信息技术、人工智能技术的快速发展，智能船舶已经成为现代船舶业发展的主要方向。船岸协调、云端互联等需求增加，使智能船舶成为数字世界的一部分成为可能。智能船舶的功能是由硬件决定的，对于船舶系统来说，其具备的智能化功能的基础是由所搭载的传感器和执行器的类型和数量决定的，即系统基础能力是由底层的硬件资源所决定的，而运行在硬件资源上的软件系统决定了船舶最终功能的实现，如环境感知、规划与决策、运动控制等系统功能均是运行在各个软件系统之上的，也就是说，软件定义了智能船舶的功能和性能。软件先进的算法实现了智能航行。智能船舶路径跟踪功能能够在一定程度上解放双手，碰撞预警能够对船舶所处的安全风险进行提示，设备在线监测能够对设备进行24h监测，提前对设备失效进行预判，自主靠离泊系统能够轻松实现船舶的码头靠离泊等等。形象的说，如果说硬件是智能船舶的身体，软件则是智能船舶灵魂。通过软件定义内河智能船舶的思想设计控制系统，核心是应对智能船舶日益增加的迭代需求。

目前船舶的设计和制造基本上是由船厂通过从供应商A、B、C处购买变主机，齿轮箱，锚机等各种零部件，将他们组装起来，这导致了一系列问题：底层的控制器非常之多，且全部由供应商各自管理自己的软件和硬件；控制器与控制器的连接是由具有公共协议接口的网关实现的，任何调整都会影响到所有其他控制器；控制器很难单独连接到互联网，都需要逐个单独连接进行更新；一个功能，涉及到多个控制器一起调整，各种供应商会相互制约。这些约束就导致了内河智能船舶无法高效地进行功能实现和功能迭代。

因此，急需提出一种基于软件定义的内河智能船舶控制系统及方法，解决现有技术中存在由于内河智能船舶的控制功能的实现需要底层设备之间大量信息交互来完成，导致内河智能船舶无法高效地进行功能实现和功能迭代的技术问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于软件定义的内河智能船舶控制系统及方法，用以解决现有技术中存在的由于内河智能船舶的控制功能的实现需要底层设备之间大量信息交互来完成，导致内河智能船舶无法高效地进行功能实现和功能迭代的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于软件定义的内河智能船舶控制系统，包括：相互通信连接的多个内河智能船舶、多个岸基协同站、云控平台以及与所述云控平台通信连接的用户控制终端；

所述内河智能船舶用于向所述云控平台发送基础船舶资源；

所述岸基协同站用于向所述云控平台发送基础岸基资源；

所述用户控制终端用于向所述云控平台发送航行任务；

所述云控平台用于根据所述航行任务对所述基础船舶资源和所述基础岸基资源进行重组，获得实现所述航行任务的重组船舶资源和重组岸基资源；

所述内河智能船舶还用于提供所述重组船舶资源；

所述岸基协同站还用于提供所述重组岸基资源。

在一些可能的实现方式中，所述云控平台包括资源监控模块、资源核对模块以及任务规划模块；

所述资源监控模块用于实时获取所述基础船舶资源和所述基础岸基资源；

所述资源核对模块用于根据所述航行任务判断所述基础船舶资源和所述基础岸基资源是否充足；

所述任务规划模块用于当所述基础船舶资源和所述基础岸基资源充足时，根据所述航行任务对所述基础船舶资源和所述基础岸基资源进行重组，获得实现所述航行任务的重组船舶资源和重组岸基资源。

在一些可能的实现方式中，所述资源核对模块包括资源需求确定单元、总资源核对单元、空闲资源统计单元以及空闲资源核对单元；

所述资源需求确定单元用于根据所述航行任务确定所需的资源总量；

所述总资源核对单元用于判断所述资源总量是否大于所述基础船舶资源和所述基础岸基资源之和，当所述资源总量大于所述基础船舶资源和所述基础岸基资源之和时，所述航行任务无法执行；

所述空闲资源统计单元用于分别确定所述基础船舶资源和所述基础岸基资源中的空闲船舶资源和空闲岸基资源；

所述空闲资源核对单元用于当所述资源总量小于或等于所述基础船舶资源和所述基础岸基资源之和时，判断所述空闲船舶资源和所述空闲岸基资源之和是否大于或等于所述资源总量，当所述空闲船舶资源和所述空闲岸基资源之和大于或等于所述资源总量时，所述基础船舶资源和所述基础岸基资源充足。

在一些可能的实现方式中，所述云控平台还包括任务等待模块，所述任务等待模块用于当所述空闲船舶资源和所述空闲岸基资源之和小于所述资源总量时，将所述航行任务存储至等待队列，并每隔阈值时间获取所述空闲船舶资源和所述空闲岸基资源，根据所述空闲船舶资源和所述空闲岸基资源判断所述航行任务是否可执行。

在一些可能的实现方式中，所述内河智能船舶包括船舶设备层、船舶控制层以及船舶应用层，所述船舶设备层包括若干船舶设备；

所述船舶控制层用于接收所述若干船舶设备的基础船舶资源以及船舶资源状态，并根据所述基础船舶资源和所述船舶资源状态构建船舶资源数据库；

所述船舶应用层用于接收所述重组船舶资源，并基于所述船舶资源数据库判断所述重组船舶资源是否可提供；

所述船舶控制层还用于当所述重组船舶资源可提供时，生成船舶设备控制指令；

所述船舶设备用于根据所述船舶设备控制指令提供所述重组船舶资源。

在一些可能的实现方式中，所述船舶控制层包括至少一个船舶控制器，所述船舶控制层包括通信关系建立单元、资源接收单元以及数据库构建单元；

所述通信关系建立单元用于建立所述船舶控制器与所述船舶设备之间的通信关系；

所述资源接收单元用于当所述通信关系建立后，根据所述通信关系获得所述船舶设备的基础船舶资源以及船舶资源状态；

所述数据库构建单元用于根据所述基础船舶资源和所述船舶资源状态构建船舶资源数据库。

在一些可能的实现方式中，所述岸基协同站包括岸基设备层、岸基控制层以及岸基应用层，所述岸基设备层包括若干岸基设备；

所述岸基控制层用于接收所述若干船舶设备的基础岸基资源以及岸基资源状态，并根据所述基础岸基资源和所述岸基资源状态构建岸基资源数据库；

所述岸基应用层用于接收所述重组岸基资源，并基于所述岸基资源数据库判断所述重组岸基资源是否可提供；

所述岸基控制层还用于当所述重组岸基资源可提供时，生成岸基设备控制指令；

所述岸基设备用于根据所述岸基设备控制指令提供所述重组岸基资源。

在一些可能的实现方式中，所述航行任务包括多个航行子任务，所述云控平台还包括任务执行顺序确定模块，所述任务执行顺序确定模块用于根据所述航行子任务的任务优先级以及任务内容确定所述多个航行子任务中各航行子任务的任务执行顺序。

在一些可能的实现方式中，所述用户控制终端还用于向所述云控平台发送任务进度查询指令，所述云控平台还包括任务进度确定模块，所述任务进度确定模块用于根据所述任务进度查询指令获取已执行的航行子任务个数和所述航行任务中航行子任务的总个数，并根据已执行的航行子任务个数和所述航行任务中航行子任务的总个数确定任务进度。

另一方面，本发明还提供了一种基于软件定义的内河智能船舶控制方法，应用于上述任意一种可能的实现方式中所述的基于软件定义的内河智能船舶控制系统，所述基于软件定义的内河智能船舶控制包括：

通过所述云控平台接收所述内河智能船舶的基础船舶资源、所述岸基协同站的基础岸基资源以及所述用户控制终端发送的航行任务；

通过所述云控平台根据所述航行任务对所述基础船舶资源和所述基础岸基资源进行重组，获得实现所述航行任务的重组船舶资源和重组岸基资源；

通过所述内河智能船舶提供所述重组船舶资源；

通过所述岸基协同站提供所述重组岸基资源。

采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的基于软件定义的内河智能船舶控制系统，通过设置云控平台根据航行任务对内河智能船舶的基础船舶资源和岸基协同站的基础岸基资源进行重组，获得实现航行任务的重组船舶资源和重组岸基资源，可以有效实现内河智能船舶和岸基协同站的高效再组织，以执行不同的航行任务，而无需通过内河智能船舶和岸基协同站之间大量的信息交互实现航行任务，有效地简化了内河智能船舶控制系统的信息组织方式，提高了内河智能船舶控制系统的时效性和有效性。

进一步地，降低了内河智能船舶控制系统软硬件耦合的程度，从而降低了智能船舶设计、制造对底层设备供应商的依赖，降低内河智能船舶控制系统的制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的基于软件定义的内河智能船舶控制系统的一个实施例结构示意图；

图2为本发明提供的云控平台的一个实施例结构示意图；

图3为本发明提供的内河智能船舶的一个实施例结构示意图；

图4为本发明提供的岸基协同站的一个实施例结构示意图；

图5为本发明提供的基于软件定义的内河智能船舶控制方法的实施例流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如：A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器系统和/或微控制器系统中实现这些功能实体。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明提供了一种基于软件定义的内河智能船舶控制系统及方法，以下分别进行说明。

在展示实施例前，先对以下名词进行解释。

软件定义：软件定义是把原来整个高度耦合的一体化硬件，通过标准化、虚拟化，解耦成不同的部件，然后把这些基础的硬件建立一个虚拟化的软件层，通过对虚拟化的软件层提供应用编程接口，暴露硬件的可操控部分，实现原来硬件才提供的功能；再通过管控软件，自动地进行硬件系统的部署、优化和管理，提供开放、灵活、智能的管控服务。软件定义的核心是硬件资源虚拟化和管理功能可编程。所谓硬件资源虚拟化，是将硬件资源抽象为虚拟资源，然后由系统软件对虚拟资源进行管理和调度。

图1为本发明提供的基于软件定义的内河智能船舶控制系统的一个实施例结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的基于软件定义的内河智能船舶控制系统10包括：相互通信连接的多个内河智能船舶100、多个岸基协同站200、云控平台300以及与云控平台300通信连接的用户控制终端400；

内河智能船舶100用于向云控平台发送基础船舶资源；

岸基协同站200用于向云控平台发送基础岸基资源；

用户控制终端400用于向云控平台发送航行任务；

云控平台300用于根据航行任务对基础船舶资源和基础岸基资源进行重组，获得实现航行任务的重组船舶资源和重组岸基资源；

内河智能船舶100还用于提供重组船舶资源；

岸基协同站200还用于提供重组岸基资源。

与现有技术相比，本发明实施例提供的基于软件定义的内河智能船舶控制系统10，通过设置云控平台300根据航行任务对内河智能船舶100的基础船舶资源和岸基协同站200的基础岸基资源进行重组，获得实现航行任务的重组船舶资源和重组岸基资源，可以有效实现内河智能船舶100和岸基协同站200的高效再组织，以执行不同的航行任务，而无需通过内河智能船舶100和岸基协同站200之间大量的信息交互实现航行任务，有效地简化了内河智能船舶控制系统10的信息组织方式，提高了内河智能船舶控制系统10的时效性和有效性。

进一步地，降低了内河智能船舶控制系统10软硬件耦合的程度，从而降低了智能船舶设计、制造对底层设备供应商的依赖，降低内河智能船舶控制系统10的制造成本。

在本发明的一些实施例中，云控平台300和岸基协同站200可以通过光纤或4G/5G进行通信连接，云控平台300还可以通过卫星通信与内河智能船舶100进行应急通信，岸基协同站200和内河智能船舶100之间可以通过4G/5G通信，用户控制终端400和云控平台300之间通过光纤通信。

由于内河智能船舶100的基础船舶资源和岸基协同站200的基础岸基资源有限，当航行任务所需资源过大时，基于现有的基础船舶资源和基础岸基资源无法执行航行任务，为了提前预知这一点，避免航行任务执行一部分后无法执行，进而造成不必要的资源浪费，在本发明的一些实施例中，如图2所示，云控平台300包括资源监控模块310、资源核对模块320以及任务规划模块330；

资源监控模块310用于实时获取基础船舶资源和基础岸基资源；

资源核对模块320用于根据航行任务判断基础船舶资源和基础岸基资源是否充足；

任务规划模块330用于当基础船舶资源和基础岸基资源充足时，根据航行任务对基础船舶资源和基础岸基资源进行重组，获得实现航行任务的重组船舶资源和重组岸基资源。

本发明实施例通过设置资源核对模块320对基础船舶资源和基础岸基资源是否充足进行判断，当基础船舶资源和基础岸基资源充足时，任务规划模块330才对基础船舶资源和基础岸基资源进行重组，可确保重组船舶资源和重组岸基资源的可靠性，提高执行航行任务的可靠性和成功率。

具体地，如图2所示，资源核对模块320包括资源需求确定单元321、总资源核对单元322、空闲资源统计单元323以及空闲资源核对单元324；

资源需求确定单元321用于根据航行任务确定所需的资源总量；

总资源核对单元322用于判断资源总量是否大于基础船舶资源和基础岸基资源之和，当资源总量大于基础船舶资源和基础岸基资源之和时，航行任务无法执行；

空闲资源统计单元323用于分别确定基础船舶资源和基础岸基资源中的空闲船舶资源和空闲岸基资源；

空闲资源核对单元324用于当资源总量小于或等于基础船舶资源和基础岸基资源之和时，判断空闲船舶资源和空闲岸基资源之和是否大于或等于资源总量，当空闲船舶资源和空闲岸基资源之和大于或等于资源总量时，基础船舶资源和基础岸基资源充足。

本发明实施例进一步考虑基础船舶资源和基础岸基资源存在占用的情况，通过空闲资源统计单元323确定空闲船舶资源和空闲岸基资源，当空闲船舶资源和空闲岸基资源之和大于或等于资源总量时，才判定基础船舶资源和基础岸基资源充足，可进一步确保重组船舶资源和重组岸基资源的可靠性，提高执行航行任务的可靠性和成功率。

应当理解的是：当空闲船舶资源和空闲岸基资源之和小于资源总量时，当有其他的基础船舶资源和基础岸基资源被释放，则航行任务则可能可以执行，因此，为了减少航行任务提交的次数，在本发明的一些实施例中，如图2所示，云控平台300还包括任务等待模块340，任务等待模块340用于当空闲船舶资源和空闲岸基资源之和小于资源总量时，将航行任务存储至等待队列，并每隔阈值时间获取空闲船舶资源和空闲岸基资源，根据空闲船舶资源和空闲岸基资源判断航行任务是否可执行。

本发明实施例通过设置任务等待模块340，可在空闲船舶资源和空闲岸基资源之和小于资源总量时，航行任务存储至等待队列，等待资源释放，从而执行这一航行任务，可避免航行任务被多次反复提交，可进一步提高航行任务的执行效率。

需要说明的是：阈值时间可根据需求进行确定，在此不做一一赘述。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，内河智能船舶100包括船舶设备层110、船舶控制层120以及船舶应用层130，船舶设备层110包括若干船舶设备111；

船舶控制层120用于接收若干船舶设备的基础船舶资源以及船舶资源状态，并根据基础船舶资源和船舶资源状态构建船舶资源数据库；

船舶应用层130用于接收重组船舶资源，并基于船舶资源数据库判断重组船舶资源是否可提供；

船舶控制层120还用于当重组船舶资源可提供时，生成船舶设备控制指令；

船舶设备111用于根据船舶设备控制指令提供重组船舶资源。

本发明实施例基于面向服务的架构需求，将整个内河智能船舶100划分为船舶设备层110、船舶控制层120和船舶应用层130。通过船舶应用层130承接功能需求，并通过船舶控制层120对船舶设备111进行控制。实现将内河智能船舶100的设备和功能解耦，可以有效实现设备功能的高效再组织，系统应用服务可以由底层的基础服务进行组织实现，可以在不改变底层硬件性能的基础上，通过软件系统的迭代，实现系统功能的升级。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，船舶控制层120包括至少一个船舶控制器121，船舶控制层120包括通信关系建立单元122、资源接收单元123以及数据库构建单元124；

通信关系建立单元122用于建立船舶控制器与121船舶设备111之间的通信关系；

资源接收单元123用于当通信关系建立后，根据通信关系获得船舶设备111的基础船舶资源以及船舶资源状态；

数据库构建单元124用于根据基础船舶资源和船舶资源状态构建船舶资源数据库。

在本发明的具体实施例中，通信关系建立单元122的具体工作流程为：

(1)船舶设备111统一向船舶控制器121注册，船舶设备111完成部署后，所属的船舶控制器121自动运行节点广播服务，通过船舶控制器121连接的域内总线网络的广播地址和服务端口向其他船舶设备111发送广播信息，告知其他船舶设备111该船舶控制器121的ID名称，IP地址等信息，为提高系统安全性，该广播消息可以是自定义的特定格式防止其他不明身份的网络节点窃取信息。

(2)船舶设备111上线后，自动运行自动发现服务。当船舶设备111接收到其所在局域网的船舶控制器121广播消息后，解析协议获取船舶控制器121的IP地址，向船舶控制器121发起TCP连接，并发送消息告知该船舶设备111的ID名、IP地址、当前等待加入系统状态信息。

(3)船舶控制器121接收船舶设备111的身份消息并成功解析后，批准该节点加入船舶控制器121。船舶控制器121将加入系统的shell指令经协议封装后，通过TCP传输方式通知船舶设备111。

(4)船舶设备111接收加入系统消息后，解析船舶控制器121的shell指令，并在本地运行该shell指令，加入系统。

(5)船舶控制器121监测该船舶设备111是否已成功加入系统。若已成功加入，则通知该船舶设备111已成功加入。船舶控制器121每3分钟侦测一次，若3分内该设备节点未成功加入，则重复步骤(3)-(5)通知船舶设备111加入系统并等待其加入。

(6)与船舶控制器121连接成功后，船舶设备111将其ID名、IP地址、设备唯一识别码、及其自身的状态信息、控制信息等进行协议封装，通过TCP方式向船舶控制器121发送其设备信息。船舶设备111将以1分1次的频率向船舶控制器121发送其实时状态信息。

(7)船舶控制器121通过信息监控服务接收到船舶设备111的状态、控制消息后，进行协议解析并通过回调将解析结果由信息监控服务通知设备管理服务进行后续业务处理。

在本发明的具体实施例中，数据库构建单元124的具体工作流程为：

首先依据各船舶设备111的工作特性将基础船舶资源及船舶资源状态进行分类，主要包括串口通讯和网络通讯。基于串口通讯的船舶设备111，主要包括通过CAN总线、RS232、RS485传输，如舵机、罗经、GPS等通讯的船舶设备111。基于网络通讯的船舶设备111，包括TCP传输与UDP传输，如雷达、摄像头等船舶设备111，依据各船舶设备111的协议标准进行数据的分帧与解析。

船舶控制器121对接收的已解析数据进行数据清洗、插值、多源信息数据融合与计算分析等处理。首先对不一致数据、噪声数据、无效数据运用低方差滤波、主成分分析等算法进行数据过滤清洗，提高数据的一致性、准确性、真实性和可用性。然后对缺失数据运用三次样条法等插值方法进行插值补充，保证数据的完整性。对于需要响应式的消息，通过消息队列并加入超时检查机制进行异步响应消息的处理。对于需要进行数据融合的信息，进行多源信息数据的融合。

数据经过预处理后进入计算分析流程。船舶控制器121基于分布式计算框架，运用大数据计算引擎进行流式数据在线计算与海量数据离线分析。如，对于雷达数据，进行流式数据分析，持续侦测雷达回报数据，将目标跟踪信息通过网络及时应用层进行事件告警与提示。对于应用于水上目标识别的图像及视频数据，可以通过机器学习模型在线识别。

船舶控制器121可以根据业务应用与计算需求运用多种数据存储引擎进行数据存储，包括船载航行记录仪(VDR)、关系型数据库、非关系型数据库、流式消息队列及分布式文件系统。船载航行数据记录仪应能顺序记录有关船舶设备的状态和输出信号、船舶的指挥命令和操作控制等数据项目，包括：日期和时间、船位船速、驾驶室声音、通信声音、雷达数据、回声测深仪、操舵命令和响应以及风速风向等。对于结构化业务数据，如用户信息、任务信息、资源信息、设备信息、告警记录、识别结果等采用PostgreSQL关系型数据库存储。对于需要高频访问的非结构化业务数据，如用户角色权限、任务实时列表、资源实时信息等，通过Redis非关系型数据库存储。对于船端采集的海量监测数据，如雷达数据、罗经数据、视频数据、驾驶数据等，通过Kafka流式消息队列进行。对于日志文件、监测数据备份文件、视频文件等通过HDFS分布式文件系统进行存储，生成船舶资源数据库。

应当理解的是：船舶资源数据库中的数据可存储至供船舶应用层130中共享。

在本发明的具体实施例中，船舶控制器121可包括若干个船舶域控制器和一个中央控制器，每个船舶域控制器对应控制多个船舶设备111，中央控制器控制所有船舶域控制器。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，岸基协同站200包括岸基设备层210、岸基控制层220以及岸基应用层230，岸基设备层210包括若干岸基设备211；

岸基控制层220用于接收若干船舶设备的基础岸基资源以及岸基资源状态，并根据基础岸基资源和岸基资源状态构建岸基资源数据库；

岸基应用层230用于接收重组岸基资源，并基于岸基资源数据库判断重组岸基资源是否可提供；

岸基控制层220还用于当重组岸基资源可提供时，生成岸基设备控制指令；

岸基设备211用于根据岸基设备控制指令提供重组岸基资源。

本发明实施例基于面向服务的架构需求，将整个岸基协同站200划分为岸基设备层210、岸基控制层220和岸基应用层230。通过岸基应用层230承接功能需求，并通过岸基控制层220对岸基设备211进行控制。可进一步提高内河智能船舶控制系统10的控制时效性。

需要说明的是：岸基设备层210、岸基控制层220和岸基应用层230的工作原理可参见船舶设备层110、船舶控制层120和船舶应用层130，在此不做展开赘述。

在本发明的一些实施例中，航行任务包括多个航行子任务，为了提高多个航行子任务执行的合理性，在本发明的一些实施例中，如图2所示，云控平台300还包括任务执行顺序确定模块350，任务执行顺序确定模块350用于根据航行子任务的任务优先级以及任务内容确定多个航行子任务中各航行子任务的任务执行顺序。

具体地，可按照任务执行顺序将多个航行子任务排列为任务序列表，每次都执行排序第一的航行子任务。

其中，在本发明的一种实施例中，航行子任务包括实时任务和非实时任务，实时任务的优先级高于非实时任务的优先级。

本发明实施例通过设置执行顺序确定模块350可提高各航行子任务执行的合理性。

为了便于用户掌握航行任务的执行进度，在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，用户控制终端400还用于向云控平台300发送任务进度查询指令，云控平台300还包括任务进度确定模块360，任务进度确定模块360用于根据任务进度查询指令获取已执行的航行子任务个数和航行任务中航行子任务的总个数，并根据已执行的航行子任务个数和航行任务中航行子任务的总个数确定任务进度。

具体地：任务进度通过Restful API发起请求并立即响应请求结果供前端显示。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，云控平台300还包括应急操作单元370，应急操作单元370用于当内河智能船舶和/或岸基协同站处于应急状态时，根据应急状态生成应急操作指令，内河智能船舶和/或岸基协同站还用于根据应急操作指令执行应急动作。

本发明实施例通过设置应急操作单元370可实现在应急状态时，生成应急操作指令，提高基于软件定义的内河智能船舶控制系统10的安全性和可靠性。

另一方面，本发明实施例还提供了一种基于软件定义的内河智能船舶控制方法，适用于上述任意实施例中的基于软件定义的内河智能船舶控制系统10，如图5所示，基于软件定义的内河智能船舶控制方法包括：

S501、通过云控平台300接收内河智能船舶100的基础船舶资源、岸基协同站200的基础岸基资源以及用户控制终端400发送的航行任务；

S502、通过云控平台300根据航行任务对基础船舶资源和基础岸基资源进行重组，获得实现航行任务的重组船舶资源和重组岸基资源；

S503、通过内河智能船舶100提供重组船舶资源；

S504、通过岸基协同站200提供重组岸基资源。

上述实施例提供的基于软件定义的内河智能船舶控制方法可实现上述基于软件定义的内河智能船舶控制系统实施例中描述的技术方案，上述步骤具体实现的原理可参见上述基于软件定义的内河智能船舶控制系统实施例中的相应内容，此处不再赘述。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上对本发明所提供的基于软件定义的内河智能船舶控制系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于软件定义的内河智能船舶控制系统，其特征在于，包括：相互通信连接的多个内河智能船舶、多个岸基协同站、云控平台以及与所述云控平台通信连接的用户控制终端；

所述内河智能船舶用于向所述云控平台发送基础船舶资源；

所述岸基协同站用于向所述云控平台发送基础岸基资源；

所述用户控制终端用于向所述云控平台发送航行任务；

所述云控平台用于根据所述航行任务对所述基础船舶资源和所述基础岸基资源进行重组，获得实现所述航行任务的重组船舶资源和重组岸基资源；

所述内河智能船舶还用于提供所述重组船舶资源；

所述岸基协同站还用于提供所述重组岸基资源。

2.根据权利要求1所述的基于软件定义的内河智能船舶控制系统，其特征在于，所述云控平台包括资源监控模块、资源核对模块以及任务规划模块；

所述资源监控模块用于实时获取所述基础船舶资源和所述基础岸基资源；

所述资源核对模块用于根据所述航行任务判断所述基础船舶资源和所述基础岸基资源是否充足；

所述任务规划模块用于当所述基础船舶资源和所述基础岸基资源充足时，根据所述航行任务对所述基础船舶资源和所述基础岸基资源进行重组，获得实现所述航行任务的重组船舶资源和重组岸基资源。

3.根据权利要求1所述的基于软件定义的内河智能船舶控制系统，其特征在于，所述资源核对模块包括资源需求确定单元、总资源核对单元、空闲资源统计单元以及空闲资源核对单元；

所述资源需求确定单元用于根据所述航行任务确定所需的资源总量；

所述总资源核对单元用于判断所述资源总量是否大于所述基础船舶资源和所述基础岸基资源之和，当所述资源总量大于所述基础船舶资源和所述基础岸基资源之和时，所述航行任务无法执行；

所述空闲资源统计单元用于分别确定所述基础船舶资源和所述基础岸基资源中的空闲船舶资源和空闲岸基资源；

所述空闲资源核对单元用于当所述资源总量小于或等于所述基础船舶资源和所述基础岸基资源之和时，判断所述空闲船舶资源和所述空闲岸基资源之和是否大于或等于所述资源总量，当所述空闲船舶资源和所述空闲岸基资源之和大于或等于所述资源总量时，所述基础船舶资源和所述基础岸基资源充足。

4.根据权利要求3所述的基于软件定义的内河智能船舶控制系统，其特征在于，所述云控平台还包括任务等待模块，所述任务等待模块用于当所述空闲船舶资源和所述空闲岸基资源之和小于所述资源总量时，将所述航行任务存储至等待队列，并每隔阈值时间获取所述空闲船舶资源和所述空闲岸基资源，根据所述空闲船舶资源和所述空闲岸基资源判断所述航行任务是否可执行。

5.根据权利要求1所述的基于软件定义的内河智能船舶控制系统，其特征在于，所述内河智能船舶包括船舶设备层、船舶控制层以及船舶应用层，所述船舶设备层包括若干船舶设备；

所述船舶控制层用于接收所述若干船舶设备的基础船舶资源以及船舶资源状态，并根据所述基础船舶资源和所述船舶资源状态构建船舶资源数据库；

所述船舶应用层用于接收所述重组船舶资源，并基于所述船舶资源数据库判断所述重组船舶资源是否可提供；

所述船舶控制层还用于当所述重组船舶资源可提供时，生成船舶设备控制指令；

所述船舶设备用于根据所述船舶设备控制指令提供所述重组船舶资源。

6.根据权利要求5所述的基于软件定义的内河智能船舶控制系统，其特征在于，所述船舶控制层包括至少一个船舶控制器，所述船舶控制层包括通信关系建立单元、资源接收单元以及数据库构建单元；

所述通信关系建立单元用于建立所述船舶控制器与所述船舶设备之间的通信关系；

所述资源接收单元用于当所述通信关系建立后，根据所述通信关系获得所述船舶设备的基础船舶资源以及船舶资源状态；

所述数据库构建单元用于根据所述基础船舶资源和所述船舶资源状态构建船舶资源数据库。

7.根据权利要求1所述的基于软件定义的内河智能船舶控制系统，其特征在于，所述岸基协同站包括岸基设备层、岸基控制层以及岸基应用层，所述岸基设备层包括若干岸基设备；

所述岸基控制层用于接收所述若干船舶设备的基础岸基资源以及岸基资源状态，并根据所述基础岸基资源和所述岸基资源状态构建岸基资源数据库；

所述岸基应用层用于接收所述重组岸基资源，并基于所述岸基资源数据库判断所述重组岸基资源是否可提供；

所述岸基控制层还用于当所述重组岸基资源可提供时，生成岸基设备控制指令；

所述岸基设备用于根据所述岸基设备控制指令提供所述重组岸基资源。

8.根据权利要求1所述的基于软件定义的内河智能船舶控制系统，其特征在于，所述航行任务包括多个航行子任务，所述云控平台还包括任务执行顺序确定模块，所述任务执行顺序确定模块用于根据所述航行子任务的任务优先级以及任务内容确定所述多个航行子任务中各航行子任务的任务执行顺序。

9.根据权利要求8所述的基于软件定义的内河智能船舶控制系统，其特征在于，所述用户控制终端还用于向所述云控平台发送任务进度查询指令，所述云控平台还包括任务进度确定模块，所述任务进度确定模块用于根据所述任务进度查询指令获取已执行的航行子任务个数和所述航行任务中航行子任务的总个数，并根据已执行的航行子任务个数和所述航行任务中航行子任务的总个数确定任务进度。

10.一种基于软件定义的内河智能船舶控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任意一项所述的基于软件定义的内河智能船舶控制系统，所述基于软件定义的内河智能船舶控制包括：

通过所述云控平台接收所述内河智能船舶的基础船舶资源、所述岸基协同站的基础岸基资源以及所述用户控制终端发送的航行任务；

通过所述云控平台根据所述航行任务对所述基础船舶资源和所述基础岸基资源进行重组，获得实现所述航行任务的重组船舶资源和重组岸基资源；

通过所述内河智能船舶提供所述重组船舶资源；

通过所述岸基协同站提供所述重组岸基资源。

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