CN208739431U - 一种渔业船联网系统架构及其网络层级 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种渔业船联网系统架构及其网络层级，包括海基系统、陆基系统和天基系统。所述海基系统包括远海渔船、近海渔船和港内渔船，陆基系统与远海渔船采用卫星通信设备连接，路基系统与近海渔船、路基系统与港内渔船采用无线通信设备连接。所述远海渔船包括船载系统、海面设备和水下设备，若干远海渔船形成远海船队，远海船队之间采用自组网的方式建立船船间的无线通信联系，远海船队与海面设备通过无线通信连接，远海船队与水下设备通过水声感应连接。本实用新型对通信的需求变现为确保信号无缝覆盖、数据业务高速传输、网络连接稳定、适应海洋环境变化等，分析渔业船联网可能的通信系统架构，最终给出当前可实现的最优渔业船联网通信系统解决方案。

Description

一种渔业船联网系统架构及其网络层级

技术领域

本实用新型涉及渔业技术领域，特别涉及到一种渔业船联网系统架构。

背景技术

船联网按船舶的用途又可以分为海运船联网、河运船联网、军用船联网、工程船联网和渔业船联网等。目前国内外对于前四种船联网的研究和应用报告较多，对其需求的分析、系统架构的研究、通信网络的实现和应用均有所开展，但针对渔业船舶的船联网研究特别是在通信系统方向的研究几乎是空白。针对渔业船联网这个新概念，目前尚无明确的定义和标准，可以认为渔业船联网属于渔船信息的感知和服务系统，因此其体系结构应符合物联网标准，其技术实现应嵌入现有的互联网框架。渔业船联网有一个相似的名词是船联网，目前船联网的定义为内河智能交通物联网，其具体实现特指欧洲内河航运综合信息服务系统(RIS)和计划建设的类似系统，属于智能交通领域。显然渔业船联网和船联网不是同一个概念，渔业船联网和船联网之间有交集，但不是船联网的子集，渔业船联网标准建设可以参考物联网和船联网标准，同时需要围绕渔业生产过程，突出渔船要素。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种渔业船联网系统架构，以解决现有技术中存在的问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种渔业船联网系统架构，包括海基系统、陆基系统和天基系统。

所述海基系统包括远海渔船、近海渔船和港内渔船，陆基系统与远海渔船采用卫星通信设备连接，路基系统与近海渔船、路基系统与港内渔船采用无线通信设备连接；所述远海渔船包括船载系统、海面设备和水下设备，若干远海渔船形成远海船队，远海船队之间采用自组网的方式建立船船间的无线通信联系，远海船队与海面设备通过无线通信连接，远海船队与水下设备通过水声感应连接。

所述船载系统包括船载数据处理和交换设备、卫星通信设备、无线通信设备、无线系统、无线设备、数据存储设备、有线设备、数据转换设备和自组网设备，所述船载系统是以船载数据处理和交换设备为中心，卫星通信设备、无线通信设备、无线系统、数据存储设备、数据转换设备和自组网设备均与船载数据处理和交换设备连接，且无线设备通过无线系统与船载数据处理和交换设备连接，有线设备通过数据转换设备与船载数据处理和交换设备连接。

所述陆基系统包括渔联网大数据中心、卫星通信设备、无线通信设备，卫星通信设备、无线通信设备均与渔联网大数据中心连接。

所述天基系统包括若干卫星，路基系统、海基系统均通过卫星与天基系统连接，且天基系统是路基系统和海基系统之间连接的信号媒介。

进一步的，所述陆基系统还包括防火墙、渔政监管系统、科学研究系统、应急救灾系统以及渔业相关商业应用；所述渔政监管系统、科学研究系统、应急救灾系统均通过防火墙与渔联网大数据中心连接，渔业相关商业应用通过网络与渔联网大数据中心连接。

进一步的，所述卫星通信设备采用基于数据类型的调度算法；无线通信设备采用灵活构建网络和拆解网络的自组网方式；数据交换设备采用WIFI方式通信，且兼用移动通信设备；无线设备为手机、pad、笔记本电脑或带有无线传输功能的船载仪器和设备；有线设备为观测仪器、捕捞设备、机电仪器和监控设备。

一种渔业船联网系统架构的网络层级，所述渔联网系统架构从网络层级上分为五个层级，分别依次为应用层、汇聚层、传输层、接入层和感知层。

所述感知层包括GTF、北斗、RFID、传感器、视频、渔探仪和通导设备，感知层通过传感器获取信息。

所述接入层包括数据处理和通信，数据处理包括转换、提炼、清洗、分类以及存储，通信包括有线通信、无线通信以及水声通信。

所述传输层包括Internet、卫星通信、移动4G/5G和自组网络。

所述汇聚层包括面向海洋渔业的大数据技术和大数据处理，大数据处理包括采集、预处理、统计和挖掘。

所述应用层为开发的应用系统，应用系统包括渔业监管系统、应急救灾系统、物流信息系统、科学研究系统、常规通信系统、环境监测系统、辅助生产系统、通信导航系统以及军民融合系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型是一个具有一定探索性的新兴概念，是智慧海洋、智能渔业的重要实现方式之一。渔业船舶因其特有的灵活性、广布性和群众性，相比其他民用、军用船舶，在获取海洋信息、发展海洋经济、维护海洋权益方面具有不可替代的优势。本实用新型对于针对海洋相关科研、渔业监管、应急救灾、辅助生产和渔民的常规通信等具有一定的理论价值和实际意义。

本实用新型对通信的需求变现为确保信号无缝覆盖、数据业务高速传输、网络连接稳定、用户体验满意、适应海洋环境变化等。本实用新型拟从技术的角度，分析渔业船联网可能的通信系统架构，并比较其性能差别，最终给出当前可实现的最优渔业船联网通信系统解决方案。通过本实用新型提出无线通信和卫星通信在渔业船联网中应用的改进措施；本实用新型拟综合分析各种自组网技术在船联系统中应用的可能，并比较其性能差距，针对海上无线环境多变、渔船实时移动等问题，深入开展基于MESH宽带自组网的研究，通过组建试验网来验证性能。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种渔业船联网系统架构的系统架构图。

图2为本实用新型所述的一种渔业船联网系统架构的网络层级图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

参见图1至图2，本实用新型所述的一种渔业船联网系统架构，包括海基系统、陆基系统和天基系统。

所述海基系统包括远海渔船、近海渔船和港内渔船，陆基系统与远海渔船采用卫星通信设备连接，路基系统与近海渔船、路基系统与港内渔船采用无线通信设备连接；所述远海渔船包括船载系统、海面设备和水下设备，若干远海渔船形成远海船队，远海船队之间采用自组网的方式建立船船间的无线通信联系，远海船队与海面设备通过无线通信连接，远海船队与水下设备通过水声感应连接。

所述船载系统包括船载数据处理和交换设备、卫星通信设备、无线通信设备、无线系统、无线设备、数据存储设备、有线设备、数据转换设备和自组网设备，所述船载系统是以船载数据处理和交换设备为中心，卫星通信设备、无线通信设备、无线系统、数据存储设备、数据转换设备和自组网设备均与船载数据处理和交换设备连接，且无线设备通过无线系统与船载数据处理和交换设备连接，有线设备通过数据转换设备与船载数据处理和交换设备连接。

所述陆基系统包括渔联网大数据中心、卫星通信设备、无线通信设备，卫星通信设备、无线通信设备均与渔联网大数据中心连接。

所述天基系统包括若干卫星，路基系统、海基系统均通过卫星与天基系统连接，且天基系统是路基系统和海基系统之间连接的信号媒介。

所述陆基系统还包括防火墙、渔政监管系统、科学研究系统、应急救灾系统以及渔业相关商业应用；所述渔政监管系统、科学研究系统、应急救灾系统均通过防火墙与渔联网大数据中心连接，渔业相关商业应用通过网络与渔联网大数据中心连接。

所述卫星通信设备采用基于数据类型的调度算法，满足不同数据实时性、可靠性、保密性差异化需求；无线通信设备采用灵活构建网络和拆解网络的自组网方式；数据交换设备采用WIFI方式通信，且兼用移动通信设备；无线设备为手机、pad、笔记本电脑或带有无线传输功能的船载仪器和设备；有线设备为观测仪器、捕捞设备、机电仪器和监控设备。

船载数据处理和交换设备作为船载系统的核心设备，负责获取船载无线和有线设备的数据，并对数据进行分类、清洗、筛选、压缩和加密等处理，将需要实时传回陆基系统的渔联网大数据中心的数据发送给卫星通信设备，将需要传给船队其他渔船的数据发送给无线传输设备，将数据量大且不需要实时传送回路基系统的渔联网大数据中心的数据保持到数据存储器。负责对卫星和无线通信设备传送回的数据和指令进行分类、解密、解压等处理，将处理后的数据和指令传送给船载仪器和设备或通过自组网传送给海面浮标和水下潜标。

数据交换设备实现船载有线仪器设备的接入船联网，由于各种设备数据类型、数据格式、物理特性等的不同，设备对船载常用设备的数据的预处理功能，实现接入数据的标准化，为后续数据传输和存储创造条件。

一种渔业船联网系统架构的网络层级，所述渔联网系统架构从网络层级上分为五个层级，分别依次为应用层、汇聚层、传输层、接入层和感知层。

所述感知层包括GTF、北斗、RFID、传感器、视频、渔探仪和通导设备，感知层通过若干不同功能的传感器获取信息，构建不同使用场景不同感知对象的技术架构模型。

所述接入层包括数据处理和通信，数据处理包括转换、提炼、清洗、分类以及存储，通信包括有线通信、无线通信以及水声通信。接入层负责将各种传感器、通信设备、导航设备及视频监控设备获取的数据，通过有线、无线和水声等通信方式接入到数据中心。

所述传输层包括Internet、卫星通信、移动4G/5G和自组网络。传输层是用以实现船联网信息资源交互的基础平台。基于多网络融合的理念，以信息传送高可靠性、高安全性为目标，要保障各类感知数据在传输、交互过程中的顺利连接，来完成接入层的信息传送到数据处理中心。

所述汇聚层包括面向海洋渔业的大数据技术和大数据处理，大数据处理包括采集、预处理、统计和挖掘。其主要功能是通过具有超级计算能力的中心计算机群，对网络内的海量信息进行实时的管理和控制，并为上层应用提供一个良好的用户接口，集成系统底层的功能，构建起面向各类行业的实际应用，是应用层的信息服务基础。

所述应用层针对应用单位的需求单位开发的应用系统，应用系统包括渔业监管系统、应急救灾系统、物流信息系统、科学研究系统、常规通信系统、环境监测系统、辅助生产系统、通信导航系统以及军民融合系统。该层主要是针对各个应用单位的需求由单位开发的各种应用系统，其数据来源可以是根据其应用需要的某领域直接数据，进行分析、计算和处理等工作，也可以是经过大数据处理的数据结果，进行再融合或直接应用。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。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 (4)

1.一种渔业船联网系统架构，其特征在于：包括海基系统、陆基系统和天基系统；

所述海基系统包括远海渔船、近海渔船和港内渔船，陆基系统与远海渔船采用卫星通信设备连接，路基系统与近海渔船、路基系统与港内渔船采用无线通信设备连接；所述远海渔船包括船载系统、海面设备和水下设备，若干远海渔船形成远海船队，远海船队之间采用自组网的方式建立船船间的无线通信联系，远海船队与海面设备通过无线通信连接，远海船队与水下设备通过水声感应连接；

所述船载系统包括船载数据处理和交换设备、卫星通信设备、无线通信设备、无线系统、无线设备、数据存储设备、有线设备、数据转换设备和自组网设备，所述船载系统是以船载数据处理和交换设备为中心，卫星通信设备、无线通信设备、无线系统、数据存储设备、数据转换设备和自组网设备均与船载数据处理和交换设备连接，且无线设备通过无线系统与船载数据处理和交换设备连接，有线设备通过数据转换设备与船载数据处理和交换设备连接；

所述陆基系统包括渔联网大数据中心、卫星通信设备、无线通信设备，卫星通信设备、无线通信设备均与渔联网大数据中心连接；

所述天基系统包括若干卫星，路基系统、海基系统均通过卫星与天基系统连接，且天基系统是路基系统和海基系统之间连接的信号媒介。

2.根据权利要求1所述的一种渔业船联网系统架构，其特征在于：所述陆基系统还包括防火墙、渔政监管系统、科学研究系统、应急救灾系统以及渔业相关商业应用；所述渔政监管系统、科学研究系统、应急救灾系统均通过防火墙与渔联网大数据中心连接，渔业相关商业应用通过网络与渔联网大数据中心连接。

3.根据权利要求1所述的一种渔业船联网系统架构，其特征在于：所述卫星通信设备采用基于数据类型的调度算法；无线通信设备采用灵活构建网络和拆解网络的自组网方式；数据交换设备采用WIFI方式通信，且兼用移动通信设备；无线设备为手机、pad、笔记本电脑或带有无线传输功能的船载仪器和设备；有线设备为观测仪器、捕捞设备、机电仪器和监控设备。

4.一种渔业船联网系统架构的网络层级，其特征在于：所述渔联网系统架构从网络层级上分为五个层级，分别依次为应用层、汇聚层、传输层、接入层和感知层；

所述感知层包括GTF、北斗、RFID、传感器、视频、渔探仪和通导设备，感知层通过传感器获取信息；

所述接入层包括数据处理和通信，数据处理包括转换、提炼、清洗、分类以及存储，通信包括有线通信、无线通信以及水声通信；

所述传输层包括Internet、卫星通信、移动4G/5G和自组网络；

所述汇聚层包括面向海洋渔业的大数据技术和大数据处理，大数据处理包括采集、预处理、统计和挖掘；

所述应用层为开发的应用系统，应用系统包括渔业监管系统、应急救灾系统、物流信息系统、科学研究系统、常规通信系统、环境监测系统、辅助生产系统、通信导航系统以及军民融合系统。