CN208156475U - 基于物联网的船舶状态检测及远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网的船舶状态检测及远程监控系统，包括感知层、网络层和应用层；感知层包括布置在船舶各检测点且分组设置的传感器和巡检仪，各组传感器和巡检仪分别对应连接有传感器节点；网络层包括数据中心服务器、远程分析服务器、物联网服务器和控制室工作站服务器；应用层包括远程应用群组和本地应用群组；感知层对船舶上各设备进行状态实时检测，并把检测结构输送至网络层进行处理后，由网络层传输至应用层，船舶存在故障时，故障信息可以通过网络层求助应用层，由远程应用群组进行分析处理，远程指导解除船舶故障，同时也可以告知应用层内的本地应用群组，通过本系统可以提高船舶运行的可靠性，加速故障的排除。

Description

基于物联网的船舶状态检测及远程监控系统

技术领域

本实用新型涉及船舶用设备技术领域，尤其涉及一种基于物联网的船舶状态检测及远程监控系统。

背景技术

为了提高船舶运行的安全稳定性，船舶上均安装有用于检测各种设备运行状态的传感器及检测仪，如发动机组、舵机组、机泵组等都对应安装有检测相关运行状态的装置，这些检测装置对相应检测部件进行实时在线检测，并通过信号线传送至船舶的控制室内，以供工作人员实时查看，以实时掌握船舶的运行状态。现有技术中的检测信号均通过电力电缆、通讯电缆等进行传输，布线复杂，出现故障时，线路查看繁琐。

另外传统内河运输船舶的监控系统还存在以下缺陷：

(一)、由于船舶上设备众多，使用的检测装置数量大，各检测设备间的数据互通功能差，不利于故障快速判断。

(二)、设备检测数据外传能力差，不利于远程专家救助。

(三)、监控层与船舶上用户间通讯不及时，当出现紧急状况时不能及时通知，使应急措施实施不及时。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种数据检测全面、信息传输及时且可实现远程求助的基于物联网的船舶状态检测及远程监控系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：基于物联网的船舶状态检测及远程监控系统，包括感知层、网络层和应用层，所述感知层、所述网络层和所述应用层之间信号连接；

所述感知层包括布置在船舶各检测点且分组设置的若干传感器和巡检仪，各组所述传感器和所述巡检仪分别对应信号连接有传感器节点；

所述网络层包括数据中心服务器、远程分析服务器、物联网服务器和控制室工作站服务器，所述数据中心服务器、所述远程分析服务器、所述物联网服务器和所述控制室工作站服务器分别与各所述传感器节点信号连接，所述远程分析服务器和所述物联网服务器分别信号连接至所述应用层；

所述应用层包括远程应用群组和本地应用群组。

作为优选的技术方案，所述传感器节点包括数字信号控制器，对应连接的各所述传感器信号依次通过放大器和滤波装置连接至所述数字信号控制器，所述数字信号控制器还连接有波段收发器、综合功能单元和存储器。

作为优选的技术方案，所述滤波装置包括一级滤波单元，所述一级滤波单元的输出端串接有二级滤波单元，所述一级滤波单元和所述二级滤波单元的结构相同；

所述一级滤波单元包括运算放大器A1，所述运算放大器A1的正极端连接有高电位Vcc，所述运算放大器A1的负极端电连接有电阻R1与电容C1的串联电路，所述电阻R1的输出端通过电阻R2接地，所述电阻R1的输出端还连接有电容C2，所述电容C2的输出端连接至所述运算放大器A1的输出端，所述电容C1的输出端与所述电容C2的输出端之间连接有电阻R3。

作为优选的技术方案，所述综合功能单元包括电源管理单元，所述电源管理单元的输入端连接有供电电源，所述电源管理单元与所述数字信号控制器之间还连接有时钟电路。

作为优选的技术方案，所述数字信号控制器包括单片机。

作为优选的技术方案，所述远程应用群组包括远程故障分析服务器和救援中心服务器，所述远程故障分析服务器通过通讯装置连接至专家手持机；

所述本地应用群组包括位于船舶上各用户使用的用户手持机。

作为对上述技术方案的改进，所述通讯装置包括基于GPRS、EDGE、WLAN、Wi-Fi、3G和4G技术的无线通信接口。

由于采用了上述技术方案，基于物联网的船舶状态检测及远程监控系统，包括感知层、网络层和应用层，所述感知层、所述网络层和所述应用层之间信号连接；所述感知层包括布置在船舶各检测点且分组设置的若干传感器和巡检仪，各组所述传感器和所述巡检仪分别对应信号连接有传感器节点；所述网络层包括数据中心服务器、远程分析服务器、物联网服务器和控制室工作站服务器，所述数据中心服务器、所述远程分析服务器、所述物联网服务器和所述控制室工作站服务器分别与各所述传感器节点信号连接，所述远程分析服务器和所述物联网服务器分别信号连接至所述应用层；所述应用层包括远程应用群组和本地应用群组；本实用新型的有益效果是：通过感知层对船舶上各设备进行状态实时检测，并把检测结构输送至网络层进行处理后，由网络层传输至应用层，当检测结果异常时，说明船舶某部分存在故障，故障信息可以通过网络层求助应用层，由远程应用群组进行分析处理，远程指导解除船舶故障，同时也可以告知应用层内的本地应用群组，便于及时采取应急措置，积极配合船舶工作人员，通过本系统可以提高船舶运行的可靠性，加速故障的排除。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型实施例的结构框图；

图2是本实用新型实施例传感器节点的结构框图；

图3是本实用新型实施例滤波装置的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1所示，基于物联网的船舶状态检测及远程监控系统，包括感知层、网络层和应用层，所述感知层、所述网络层和所述应用层之间信号连接，所述感知层主要用于检测船舶各部件的运行数据，并初步处理后传输至所述网络层；所述网络层将各数据进行整合，判断船舶各部件的运行是否正常，当出现故障时，将故障信息传送至所述应用层；所述应用层将数据进行处理，找出故障的应对策略，并进行远程指导，帮助船舶工作人员进行维修，另外，所述应用层还能够及时获得船舶因故障采取的紧急措施，从而缩短通知时间，最大程度的保证人员安全。

本实施例中，所述感知层包括布置在船舶各检测点且分组设置的若干传感器和巡检仪，各组所述传感器和所述巡检仪分别对应信号连接有传感器节点。所述传感器首先将检测到的信息传递至所述传感器节点中，有所述传感器节点进行简单处理后上传至所述网络层。所述传感器包括速度传感器、压力传感器、角度传感器、流量传感器等，所述巡检仪为船舶用常规检测设备，为本技术领域内普通技术人员所熟知的内容，在此不再详细说明。

如图2所示，所述传感器节点包括数字信号控制器，所述数字信号控制器包括单片机，所述单片机可以选择plc6041A，当然根据连接的所述传感器的多少，可以选择其它功能相似的单片机。与所述单片机对应连接的各所述传感器信号依次通过放大器和滤波装置连接至所述数字信号控制器，所述数字信号控制器还连接有波段收发器、综合功能单元和存储器。所述传感器将信号传输出去后，经过所述放大器和所述滤波装置处理后，由所述存储器进行存储，并由所述波段收发器发送至所述网络层。所述波段收发器为本技术领域内普通技术人员所熟知的内容，在此不再详细说明，利用所述波段收发器可将各种检测信号无线发送至出去，还可以接收远程发送来的控制信号。

如图3所示，所述滤波装置包括一级滤波单元，所述一级滤波单元的输出端串接有二级滤波单元，所述一级滤波单元和所述二级滤波单元的结构相同。具体地，所述一级滤波单元包括运算放大器A1，所述运算放大器A1的正极端连接有高电位Vcc，所述运算放大器A1的负极端电连接有电阻R1与电容C1的串联电路，所述电阻R1的输出端通过电阻R2接地，所述电阻R1的输出端还连接有电容C2，所述电容C2的输出端连接至所述运算放大器A1的输出端，所述电容C1的输出端与所述电容C2的输出端之间连接有电阻R3；所述二级滤波单元包括运算放大器A2，所述运算放大器A2的正极端连接有高电位Vcc，所述运算放大器A2的负极端电连接有电阻R4与电容C3的串联电路，所述电阻R4的输出端通过电阻R5接地，所述电阻R4的输出端还连接有电容C4，所述电容C4的输出端连接至所述运算放大器A2的输出端，所述电容C3的输出端与所述电容C4的输出端之间连接有电阻R6，实现两极滤波。

本实施例中的所述综合功能单元包括电源管理单元，所述电源管理单元的输入端连接有供电电源，所述电源管理单元与所述数字信号控制器之间还连接有时钟电路，可以为小用电量电子部件进行供电，使所述传感器节点实用性更强。

所述网络层包括数据中心服务器、远程分析服务器、物联网服务器和控制室工作站服务器，所述数据中心服务器、所述远程分析服务器、所述物联网服务器和所述控制室工作站服务器分别与各所述传感器节点信号连接，所述远程分析服务器和所述物联网服务器分别信号连接至所述应用层。所述数据中心服务器主要有来存储所述传感器节点传送来的数据，进行备份，以方便后续查询使用；所述物联网服务器实现数据与负责人之间的数据共享，以便于各设备负责人能够实时查询；所述远程分析服务器能够把船舶的运行信息传送至远程的技术中心，以供技术人员分析，当船舶故障时，可以进行远程协助；所述控制室工作站服务器用于在控制室内显示船舶各设备的运行状态，以供工作人员在线查看。

所述应用层包括远程应用群组和本地应用群组，其中所述远程应用群组包括远程故障分析服务器和救援中心服务器，所述远程故障分析服务器通过通讯装置连接至专家手持机，所述远程故障分析服务器用于接收所述远程分析服务器传送来的船舶数据信息，帮助进行远程故障分析，分析故障后，将相应的故障解决策略传回至所述远程分析服务器，以供船舶维护人员解读并维修船舶相应的故障部件。当故障较严重时，所述远程故障分析服务器还可以发送信号至所述救援中心服务器，提醒救援中心做好救援准备，另外还可以通过所述专家手持机先分散在全国各地的船舶专家求助，从而在最短的时间内排除故障，最大程度的保证财产与生命安全。单独设置所述远程分析服务器的目的在于保证信息的快速传输，避免其它用户占用信号通道，从而缩短故障排出时间。本实施例中的各种服务器均设置为计算机及相关信号接收部件。所述专家手持机包括手机、电脑及各种便携式智能电子设备。

而所述本地应用群组包括位于船舶上各用户使用的用户手持机，所述用户手持机包括手机、电脑及各种便携式智能电子设备。当故障较为严重时，可以通过所述物联网服务器向所述用户手持机发送策略信息，使用户及时获得信息，以便于配合船舶工作人员，所述通讯装置包括基于GPRS、EDGE、WLAN、Wi-Fi、3G和4G技术的无线通信接口，信息传送准确，速度快。

本实用新型通过感知层对船舶上各设备进行状态实时检测，并把检测结构输送至网络层进行处理后，由网络层传输至应用层，当检测结果异常时，说明船舶某部分存在故障，故障信息可以通过网络层求助应用层，由远程应用群组进行分析处理，远程指导解除船舶故障，同时也可以告知应用层内的本地应用群组，便于及时采取应急措置，积极配合船舶工作人员，通过本系统可以提高船舶运行的可靠性，加速故障的排除。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.基于物联网的船舶状态检测及远程监控系统，其特征在于：包括感知层、网络层和应用层，所述感知层、所述网络层和所述应用层之间信号连接；

所述感知层包括布置在船舶各检测点且分组设置的若干传感器和巡检仪，各组所述传感器和所述巡检仪分别对应信号连接有传感器节点；

所述网络层包括数据中心服务器、远程分析服务器、物联网服务器和控制室工作站服务器，所述数据中心服务器、所述远程分析服务器、所述物联网服务器和所述控制室工作站服务器分别与各所述传感器节点信号连接，所述远程分析服务器和所述物联网服务器分别信号连接至所述应用层；

所述应用层包括远程应用群组和本地应用群组。

2.如权利要求1所述的基于物联网的船舶状态检测及远程监控系统，其特征在于：所述传感器节点包括数字信号控制器，对应连接的各所述传感器信号依次通过放大器和滤波装置连接至所述数字信号控制器，所述数字信号控制器还连接有波段收发器、综合功能单元和存储器。

3.如权利要求2所述的基于物联网的船舶状态检测及远程监控系统，其特征在于：所述滤波装置包括一级滤波单元，所述一级滤波单元的输出端串接有二级滤波单元，所述一级滤波单元和所述二级滤波单元的结构相同；

所述一级滤波单元包括运算放大器A1，所述运算放大器A1的正极端连接有高电位Vcc，所述运算放大器A1的负极端电连接有电阻R1与电容C1的串联电路，所述电阻R1的输出端通过电阻R2接地，所述电阻R1的输出端还连接有电容C2，所述电容C2的输出端连接至所述运算放大器A1的输出端，所述电容C1的输出端与所述电容C2的输出端之间连接有电阻R3。

4.如权利要求2所述的基于物联网的船舶状态检测及远程监控系统，其特征在于：所述综合功能单元包括电源管理单元，所述电源管理单元的输入端连接有供电电源，所述电源管理单元与所述数字信号控制器之间还连接有时钟电路。

5.如权利要求2所述的基于物联网的船舶状态检测及远程监控系统，其特征在于：所述数字信号控制器包括单片机。

6.如权利要求1至5任一权利要求所述的基于物联网的船舶状态检测及远程监控系统，其特征在于：所述远程应用群组包括远程故障分析服务器和救援中心服务器，所述远程故障分析服务器通过通讯装置连接至专家手持机；

所述本地应用群组包括位于船舶上各用户使用的用户手持机。

7.如权利要求6所述的基于物联网的船舶状态检测及远程监控系统，其特征在于：所述通讯装置包括基于GPRS、EDGE、WLAN、Wi-Fi、3G和4G技术的无线通信接口。