CN117608233A - 一种船舶控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船舶控制系统及方法，解决了缺乏更复杂的报警确认和处理功能、局限性、存在不可靠性、性能不紧凑与报警迟滞现象的问题。系统包括：监控模块，用于展示各设备与模块的工作情况与进行业务流程操作；传感器组件，用于采集各设备与模块的运行参数；控制系统，作为数据中枢，对所述业务流程操作进行判定处理，并对各设备与模块进行连接；网络模块，用于承载各设备与模块的通信；方法包括控制系统持续检测数据，监控模块与延伸报警面板持续检测位置值；检测到异常的数据，输出位置值；检测到位置值，对外通知；监控模块或延伸报警面板进行处理；判定已处理后去除位置值；未检测到位置值，关闭通知。本发明具有安全性、自动化程度、运行效率高，实时性好，成本低，帮助船员更好地和控制船舶运行的优点。

Description

一种船舶控制系统及方法

技术领域

本发明涉及延伸控制技术领域，尤其涉及一种船舶控制系统及方法。

背景技术

船舶作为一种重要的运输工具，在海洋运输和贸易中起着重要作用。为了确保船舶的正常运行和安全，需要对船舶进行控制和管理。传统的船舶控制方法主要依靠人工操作和手动监测，这存在着效率低下、容易出错和无法实时监测等问题。随着科技的发展，船舶控制系统应运而生。船舶控制系统利用现代计算机和通信技术，能够实时监控船舶的各种设备和模块的工作状态，并提供相应的报警管理和业务流程处理功能。这样的系统可以大大提高船舶的运行效率和安全性。但是船舶运维人员需要实时监控船上设备的状态，设备异常时及时发现恢复，维持船舶正常运行。为实现这个目标，需要部署船舶延伸报警系统。目前主流船舶延时报警系统，将监控电脑部署在集控室，控制系统部署在现场，延伸报警面板作为监控电脑的延伸，分散部署在机舱其余地方。监控电脑从控制系统采集数据，当有数据异常，或有值班、呼叫业务触发时，传递到延伸报警板，实现整个机舱的业务覆盖。公开号为CN115938081A的中国专利文献公开了一种船用多功能延伸报警系统，其特征在于，包括主控制柜、至少一台延伸报警单元、报警打印机、至少一台死人报警启动停止按钮盒和至少一台死人报警复位按钮盒；所述主控制柜内设有以下功能模块：电源单元、主控制器模块、开关量输入模块和继电器输出模块，所述报警打印机、所述延伸报警单元、所述死人报警启动停止按钮盒和所述死人报警复位按钮盒分别连接至所述主控制柜内相应的功能模块。

但是上述的一种船用多功能延伸报警系统，仍存在以下不足之处：上述一种船用多功能延伸报警系统在报警管理方面功能较为简单，只能提供基本的报警信息查看和呼叫功能，缺乏更复杂的报警确认和处理功能；此外，上述一种船用多功能延伸报警系统在业务流程处理方面也存在局限性，无法发起呼叫、进行报警确认和值班等操作；并且，上位机的硬件主要由电脑为主，存在固有的不可靠性，蓝屏死机、软件无故退出、电脑病毒等异常情况会导致业务异常甚至瘫痪，耗费大量人力弥补，而且上位机电脑监控软件为架构复杂的大型软件，需要处理的事务比较多，性能不紧凑，报警迟滞现象比较常见。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术缺乏更复杂的报警确认和处理功能、局限性、存在不可靠性、性能不紧凑与报警迟滞现象的问题，提供一种船舶控制系统及方法，具有安全性、自动化程度、运行效率高，实时性好，成本低，帮助船员更好地管理和控制船舶运行的优点。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种船舶控制系统，其特征在于，包括：

监控模块，用于展示各设备与模块的工作情况与进行业务流程操作；

传感器组件，用于采集各设备与模块的运行参数；

控制系统，作为数据中枢，对所述业务流程操作进行判定处理，并对各设备与模块进行连接；

网络模块，用于承载各设备与模块的通信。

一种船舶控制的方法，其特征在于：包括以下步骤：

A1：控制系统持续检测数据，监控模块与延伸报警面板持续检测位置值；

A2：控制系统检测到异常的数据，输出位置值；

A3：监控模块与延伸报警面板检测到位置值，对外通知；

A4：人员通过监控模块或延伸报警面板进行处理；

A5：控制系统判定已处理后去除位置值；

A6：监控模块与延伸报警面板未检测到位置值，关闭通知。

本系统将业务流程操作从上位机电脑下沉到控制系统中运行，即使上位机电脑异常死机也不影响业务正常运作，且控制系统硬件为高可靠硬件，能进行长时间连续不间断运行；并且上位机电脑执行的业务精简了，配置要求降低，运维成本也大幅降低；另外当现场数据进入控制系统后，直接在控制系统进行报警判定，完成判定后将结果发送至上位监控和延伸报警面板，相比数据从监控软件采集、到判断分发的方式，时间大为缩短。

作为优选，所述控制系统包括延伸报警面板，所述延伸报警面板可与所述监控模块相连完成所述业务处理流程。人员可通过分散在各处的延伸报警面板进行业务处理操作，使得信息能够直接在延伸报警面板上显示和处理，提高了操作的便利性和实时性，另外，当监控模块处于无人状态时，人员也可完成对报警信息等应急情况的查看，呼叫，报警确认等操作。

作为优选，所述控制系统通过所述网络模块与所述延伸报警面板以及所述监控模块相连，所述控制系统通过模拟量、数字量、总线通讯与所述传感器组件连接，自动处理异常情况、控制各设备运行。控制系统自动维护可以保证设备平稳运行，出现异常时执行保护逻辑，避免设备损坏。同时，控制系统作为整个机舱监测系统的数据中枢，管理船舶业务数据，并与上位监控等模块联动，可完成呼叫、值班、报警确认业务，这样的系统能够快速检测和响应异常情况，及时采取措施防止事故的发生。

作为优选，所述业务流程处理包括发起呼叫、报警确认、值班操作。通过多功能的管理系统，使整船自动化程度、运行效率高，帮助船员更好地管理和控制船舶运行。

作为优选，所述运行参数与工作情况包括设备运行数据与包含值班人员、报表、报警、日志的运营信息。通过实时监测和分析运行数据，预警故障，进行运营数据分析以及实现远程监控和管理，运维人员和管理者能够更好地了解设备的状态、优化运营，并做出及时的决策和行动，从而提升设备的可靠性、效率和生产能力，降低运维成本。

作为优选，所述步骤A2中，所述异常的数据包括传感器异常数据、呼叫操作数据与值班操作数据，所述输出的位置值包括报警位置值、呼叫位置值与值班位置值。能够实现对不同情况的实时监测和处理，有助于快速解决问题和提高运行效率，提高了全船的管理能力，并且输出的位置值能够准确识别和定位问题，有助于处理。

作为优选，所述数据与所述位置值均储存在控制系统中。如果出现监控模块或者延伸报警面板因为异常重启或者脱离后再入网络，也不会导致报警或者其他确认信息丢失。

作为优选，所述对外通知设为三级包括报警通知、呼叫通知与值班通知，所述报警通知为一级，所述呼叫通知为二级，所述值班通知为三级。方便人员确认业务紧急程度，进行分重要程度进行处理并根据预案完成相应的响应或答复。

本发明的有益效果是：

1.安全可靠：本系统将业务处理下沉到控制系统中运行，即使上位机电脑发生异常死机，也不会影响业务的正常运作。控制系统采用高可靠性的硬件，能够进行长时间连续不间断的运行。这样保证了系统的稳定性和可靠性，有效避免了因上位机电脑故障而导致的业务中断和安全风险。

2.实时性好：传统的船舶控制系统中，数据需要从监控软件中采集、判断分发，这会导致较长的响应时间。而本系统在传感器组件采集数据后，直接进入控制系统进行报警判定，判定完成后，将结果实时发送至上位监控和延伸报警面板。相比之下，本系统可以大大缩短响应时间，提高报警的实时性。这对于船舶管理人员来说，能够更准确地识别和处理问题，及时采取措施防止事故的发生。

3.成本低：本系统中，业务处理操作从上位机电脑下沉到控制系统中运行，上位机电脑执行的业务得到了精简，配置要求降低。这不仅降低了系统的运维成本，还提高了系统的稳定性。另外，控制系统硬件为高可靠硬件，能够长时间连续不间断运行，减少了硬件维护与更换的频率和成本。综合而言，本系统可以有效降低船舶控制系统的总体成本。

4.自动化水平高，本系统通过分布在各处的延伸报警面板，方便船员进行业务处理操作。船员可以通过延伸报警面板直接查看和处理报警信息，提高了操作的便利性和实时性。此外，控制系统具有自动维护能力，能够自动处理异常情况，控制各设备的运行。它作为整个船舶监测系统的数据中枢，管理船舶业务数据，并与上位监控等模块联动，能够完成呼叫、值班、报警确认等业务。这样的系统能够快速检测和响应异常情况，及时采取措施防止事故的发生，提高船舶的整体自动化程度和运行效率。

附图说明

图1为本发明系统架构图；

图2为本发明报警业务流程图；

图3为本发明呼叫业务流程图值班；

图4为本发明请求业务流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

监控模块设置在集控室，通过网络模块获得控制系统的数据，通过流程图、报表、声光报警等形式，实时展示机舱里各类设备的工作情况。此外，机舱工作人员可以在监控模块，发起呼叫、报警、值班等业务流程，完成日常管理运行工作。网络模块由以太网组成。

延伸报警面板部署在驾驶台、公共区域、船员居室等地方。延伸报警面板与集控室的监控模块可以完成呼叫、报警和值班等业务。同时延伸报警面板也是集控室监控模块的功能延伸。延伸报警面板能获得控制系统的数据，当集控室处于无人状态时（如夜晚等非常规工作时间），船员可以通过分散在机舱内各处的延伸报警面板，完成报警信息查看、呼叫、报警确认等操作。并可以将机舱设备运行的状态分别延伸到驾驶台、轮机长和轮机员房间以及公共场所。

控制系统部署在控制室，控制系统与监控模块由网络模块连接。通过模拟量、数字量、总线通讯等形式与传感器组件连接，采集机舱各个设备的运行参数，并根据设备运行情况执行自动控制，保证设备平稳运行，出现异常时执行保护逻辑，避免设备损坏，将业务处理下沉到控制系统中运行，即使上位电脑异常死机也不影响业务正常运作，能长时间连续不间断运行。并且，数据进入控制系统后，直接在控制系统进行报警判定，完成判定后将结果发送至上位监控和延伸报警面板，相比数据从监控软件采集、到判断分发的方式，时间大为缩短。同时，控制系统是整个机舱监测系统的数据中枢，管理船舶业务数据，当机舱设备出现运行异常时，通过延伸报警面板与监控模块在集控室与机舱给出声光报警，提示船员及时处理故障。

如图1所示，控制系统持续检测传感器组件的信号数据，一旦发现数据出现超阈值等异常，置报警位。延伸报警面板和监控模块周期性地查询报警位，一旦查到报警位置值，则对外提示报警。管理人员操作监控模块或延伸报警面板进行报警确认操作，操作将清除控制系统中的报警位，将报警消除。同时，延伸报警面板和监控模块也查询到报警位被清除，也消除自身报警状态。整个过程中，主要位号状态都在控制系统中管理，如果出现监控模块或者延伸报警面板因为异常重启或者脱离后再入网络，也不会导致报警或者确认信息丢失。

如图2所示，控制系统持续检测呼叫数据，当管理人员操作监控模块或延伸报警面板进行呼叫操作，向控制系统输入呼叫位置值。延伸报警面板和监控模块周期性查询呼叫位置值，一旦查询到呼叫位置值，则提示被呼叫。延伸报警报警面板与监控模块处的操作人员，通过操作面板进行呼叫确认，将控制系统的呼叫确认位被置值。控制系统检测到呼叫确认位被置值，即认为延伸报警面板或监控模块处的人员响应了呼叫，至此完成整个呼叫业务流程。整个过程中，主要位号状态都在控制系统中管理，如果出现监控模块或者延伸报警面板因为异常重启或者脱离后再入网络，也不会导致呼叫或者呼叫确认信息丢失。

如图3所示，控制系统持续检测值班数据，当管理人员操作监控模块或延伸报警面板进行值班操作，向控制系统输入值班位置值。延伸报警面板和监控模块周期性查询值班位置值，一旦查询到值班位置值，则提示请求值班。延伸报警报警面板与监控模块处的操作人员，通过操作面板进行值班确认，将控制系统的值班确认位被置值。控制系统检测到值班确认位被置值，即认为延伸报警面板或监控模块处的人员响应了值班请求，至此完成整个值班业务流程。整个过程中，主要位号状态都在控制系统中管理，如果出现监控模块或者延伸报警面板因为异常重启或者脱离后再入网络，也不会导致呼叫或者呼叫确认信息丢失。

如图4所示，船舶网络贯穿于整个船舶控制系统，接入传播网络的包括控制系统与监控模块；船舶网络由以太网组成，控制系统包括延伸报警面板，延伸报警面板可与监控模块相连完成业务处理流程。人员可通过分散在各处的延伸报警面板进行业务处理操作，使得信息能够直接在延伸报警面板上显示和处理，提高了操作的便利性和实时性。另外，当监控模块处于无人状态时，人员也可完成对报警信息等应急情况的查看，呼叫，报警确认等操作。控制系统通过网络模块与延伸报警面板和监控模块连接，同时通过模拟量、数字量和总线通讯与传感器组件连接。本控制系统具备自动处理异常情况、控制设备运行的功能。它能够自动维护设备的平稳运行，在出现异常情况时执行保护逻辑，以避免设备损坏。此外，控制系统还扮演着整个机舱监测系统的数据中枢的角色，能够管理船舶业务数据，并与上位监控等模块进行联动。它支持呼叫、值班和报警确认等业务，使得系统能够快速检测和响应异常情况，并采取必要的措施来防止事故发生。本控制系统还包括业务流程处理，其中包括发起呼叫、报警确认和值班操作。通过多功能的管理系统，全船的自动化程度和运行效率得以提升，帮助船员更好地管理和控制船舶运行。同时，还提供详尽的运行参数和工作情况信息，包括设备的运行数据以及包含值班人员、报表、报警和日志等运营信息。通过实时监测和分析运行数据，该系统能够预警故障、进行运营数据分析，并实现远程监控和管理。运维人员和管理者能够更好地了解设备的状态，优化运营，并且可以做出及时的决策和行动，从而提升设备的可靠性、效率和生产能力，同时降低运维成本。

例如，当发生值班请求时，因为控制系统持续监测值班数据，当其查询到定期进行查询的延伸报警面板和监控模块显示有值班位置值时，则触发值班请求提示。因为值班请求为三级，那么所有权限处理在三级及以上的人员在延伸报警面板上经过身份验证或位于集控室的值班人员均可通过延伸报警面板和监控模块进行值班确认，将控制系统中的值班确认位设置为有效值。当控制系统检测到值班确认位为有效值时，即表示延伸报警面板或监控模块上的人员已经响应了值班请求，从而完成整个值班业务流程。在整个过程中，控制系统负责管理主要的位号状态。即使监控模块或延伸报警面板因异常重启或从网络中断连再次连接时，也不会导致值班或值班确认信息的丢失。控制系统能够可靠地保持值班数据的完整性和一致性。换句话说，控制系统通过持续监测值班数据并接收值班操作，以及通过查询和确认机制来保证值班请求和确认的可靠性。即使出现异常情况或设备重启，该系统能够确保值班信息的有效性和完整性，从而保障顺畅的值班流程。这是目前现有技术中将值班请求集合到上位电脑中难以很好达成的，因为上位机电脑容易因处理时间过多而发生异常死机，而本发明的控制系统可以采用高可靠性的硬件，能够进行长时间连续不间断的运行。这样保证了系统的稳定性和可靠性，有效避免了因上位机电脑故障而导致的业务中断和安全风险。

再例如，当发生呼叫通知时，因为控制系统持续监测呼叫数据，当其查询到定期进行查询的延伸报警面板和监控模块显示有呼叫位置值时，则触发值班请求提示。因为呼叫请求为二级，那么所有权限处理在二级及以上的人员在延伸报警面板上经过身份验证或位于集控室的值班人员均可通过延伸报警面板和监控模块进行值班确认，将控制系统中的值班确认位设置为有效值。在呼叫请求过程中，可对个别高权限或特殊人员进行设置，使其在呼叫时可跳过人工确认环节，直接由控制系统进行确认至下一步，方便了指令的下达或特殊情况时的使用。当控制系统检测到呼叫确认位为有效值时，即表示延伸报警面板或监控模块上的人员已经响应了呼叫请求，或是控制系统自动确认了呼叫请求；此时，控制系统自动控制位于被呼叫人所在房间或工作室的延伸报警面板响应，对被呼叫人发起呼叫，若被呼叫人不在房间或工作室，则通过船内广播或位于船舱各处的控制面板对被呼叫人进行呼叫，被呼叫人可移动至距离自己最近的延伸报警面板进行回复呼叫；从而完成整个呼叫业务流程。在整个过程中，控制系统负责管理主要的位号状态。即使监控模块或延伸报警面板因异常重启或从网络中断连再次连接时，也不会导致呼叫或呼叫确认信息的丢失。控制系统能够可靠地保持呼叫数据的完整性和一致性。换句话说，控制系统通过持续监测值班数据并接收呼叫操作，以及通过查询和确认机制来保证呼叫请求和确认的可靠性。即使出现异常情况或设备重启，该系统能够确保呼叫信息的有效性和完整性，从而保障顺畅的呼叫流程。这是目前现有技术中将呼叫请求集合到上位电脑中难以很好达成的，因为上位机电脑容易因处理时间过多而发生异常死机，而本发明的控制系统可以采用高可靠性的硬件，能够进行长时间连续不间断的运行。这样保证了系统的稳定性和可靠性，有效避免了因上位机电脑故障而导致的业务中断和安全风险。

再例如，当发生报警通知时，因为控制系统持续监测报警数据，当其查询到定期进行查询的延伸报警面板和监控模块显示有报警位置值时，则触发值班请求提示。因为报警请求为一级，那么所有权限处理在一级及以上的人员在延伸报警面板上经过身份验证或位于集控室的值班人员均可通过延伸报警面板和监控模块进行报警确认，将控制系统中的报警确认位设置为有效值。此时，若发起报警的为人员，处置人员可马上通过延伸报警面板与报警人员取得联系，确认报警原因与事态严重性，并根据响应的预案进行处理；若发起报警的为控制系统本身，即控制系统通过传感器组件采集到的各设备与模块的工作情况等现场信号，控制系统判断数据有异常情况需要进行报警，则置报警位。在报警请求过程中，可对个别高权限或特殊位置的操作人员进行设置，使其在呼叫时可跳过人工确认环节，直接由控制系统进行确认至下一步，方便了特殊情况时的使用。当控制系统检测到报警确认位为有效值时，即表示延伸报警面板或监控模块上的人员已经响应了呼叫请求，或是控制系统自动确认了呼叫请求；此时，根据预案派遣应急处置人员前往报警区域进行处置，若情况较为严重，则控制系统控制位于船舱各处的延伸报警系统或喇叭对全体船员进行警告或动员，待警报经处理消除后，完成整个报警业务流程。在整个过程中，控制系统负责管理主要的位号状态。即使监控模块或延伸报警面板因异常重启或从网络中断连再次连接时，也不会导致报警或报警确认信息的丢失。控制系统能够可靠地保持报警数据的完整性和一致性。换句话说，控制系统通过持续监测值班数据并接收报警操作，以及通过查询和确认机制来保证报警请求和确认的可靠性。即使出现异常情况或设备重启，该系统能够确保报警信息的有效性和完整性，从而保障顺畅的报警流程。这是目前现有技术中将报警请求集合到上位电脑中难以很好达成的，因为上位机电脑容易因处理时间过多而发生异常死机，而本发明的控制系统可以采用高可靠性的硬件，能够进行长时间连续不间断的运行。这样保证了系统的稳定性和可靠性，有效避免了因上位机电脑故障而导致的业务中断和安全风险。

综上所述，本发明的系统采用高可靠性硬件，将业务处理下沉到控制系统中，即使上位机电脑发生异常死机，业务仍能正常运作，确保系统的稳定性和可靠性，避免业务中断和安全风险。通过直接将采集的数据进入控制系统进行报警判定，并实时发送结果至上位监控和延伸报警面板，大大缩短响应时间，提高报警的实时性。船舶管理人员能够更准确地识别和处理问题，及时采取措施防止事故的发生。将业务处理操作下沉到控制系统中运行，精简了上位机电脑执行的业务，降低了系统的运维成本，提高了系统的稳定性。控制系统采用高可靠性硬件，减少了硬件维护与更换的频率和成本，有效降低了船舶控制系统的总体成本。系统通过延伸报警面板分布在各处，方便船员进行业务处理操作，提高操作的便利性和实时性。同时，控制系统具备自动维护能力，能够自动处理异常情况，控制设备的运行。作为数据中枢，管理船舶业务数据并与上位监控等模块联动，能够完成呼叫、值班、报警确认等业务。这样的系统能够快速检测和响应异常情况，及时采取措施防止事故的发生，提高船舶的整体自动化程度和运行效率。综合以上优势，该系统能够有效提升船舶的安全性、实时性和自动化水平，同时降低成本，是一个可靠且高效的船舶控制解决方案。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种船舶控制系统，其特征在于，包括：

监控模块，用于展示各设备与模块的工作情况与进行业务流程操作；

传感器组件，用于采集各设备与模块的运行参数；

控制系统，作为数据中枢，对所述业务流程操作进行判定处理，并对各设备与模块进行连接；

网络模块，用于承载各设备与模块的通信。

2.根据权利要求1所述的一种船舶控制系统，其特征在于：所述控制系统包括延伸报警面板，所述延伸报警面板可与所述监控模块相连完成所述业务处理流程。

3.根据权利要求1或2所述的一种船舶控制系统，其特征在于：所述控制系统通过所述网络模块与所述延伸报警面板以及所述监控模块相连，所述控制系统通过模拟量、数字量、总线通讯与所述传感器组件连接，自动处理异常情况、控制各设备运行。

4.根据权利要求1或2所述的一种船舶控制系统，其特征在于：所述业务流程处理包括发起呼叫、报警确认、值班操作。

5.根据权利要求1所述的一种船舶控制系统，其特征在于：所述运行参数与工作情况包括设备运行数据与包含值班人员、报表、报警、日志的运营信息。

6.一种船舶控制的方法，采用权利要求1-5任一项中的系统，其特征在于：包括以下步骤：

A1：控制系统持续检测数据，监控模块与延伸报警面板持续检测位置值；

A2：控制系统检测到异常的数据，输出位置值；

A3：监控模块与延伸报警面板检测到位置值，对外通知；

A4：人员通过监控模块或延伸报警面板进行处理；

A5：控制系统判定已处理后去除位置值；

A6：监控模块与延伸报警面板未检测到位置值，关闭通知。

7.根据权利要求6所述的一种船舶控制的方法，其特征在于：所述步骤A2中，所述异常的数据包括传感器异常数据、呼叫操作数据与值班操作数据，所述输出的位置值包括报警位置值、呼叫位置值与值班位置值。

8.根据权利要求6所述的一种船舶控制的方法，其特征在于：所述数据与所述位置值均储存在控制系统中。

9.根据权利要求6所述的一种船舶控制的方法，其特征在于：所述对外通知设为三级包括报警通知、呼叫通知与值班通知，所述报警通知为一级，所述呼叫通知为二级，所述值班通知为三级。