基于物聯網的船舶狀態檢測及遠程監控系統的研究與實踐

摘要：隨著航運技術發展，船舶信息化程度逐漸增強，為了提高船舶運行的安全穩定性，船舶上均安裝有用于檢測各種設備運行狀態的傳感器及檢測儀，研究開發一種基于物聯網的船舶狀態檢測及遠程監控系統，以供工作人員實時查看，以實時掌握船舶的運行狀態。

關鍵詞：船舶物聯網；船舶智能化；船舶狀態檢測；船舶遠程監控系統

為了提高船舶運行的安全穩定性，船舶上均安裝有用于檢測各種設備運行狀態的傳感器及檢測儀，如發動機組、舵機組、機泵組等都對應安裝有檢測相關運行狀態的裝置，這些檢測裝置對相應檢測部件進行實時在線檢測，并通過信號線傳送至船舶的控制室內，以供工作人員實時查看，以實時掌握船舶的運行狀態。現有技術中的檢測信號均通過電力電纜、通訊電纜等進行傳輸，布線復雜，出現故障時，線路查看繁瑣。

傳統內河運輸船舶的監控系統還存在以下缺陷：

（一）因船舶上設備眾多，使用的檢測裝置數量大，各檢測設備間的數據互通功能差，不利于故障快速判斷。

（二）設備檢測數據外傳能力差，不利于遠程專家救助。

（三）監控層與船舶上用戶間通訊不及時，當出現緊急狀況時不能及時通知，使應急措施實施不及時。

為解決上述問題，提出了一種數據檢測全面、信息傳輸及時且可實現遠程求助的基于物聯網的船舶狀態檢測及遠程監控系統。基于物聯網的船舶狀態檢測及遠程監控系統，包括感知層、網絡層和應用層，所述感知層、所述網絡層和所述應用層之間信號連接。

所述感知層包括布置在船舶各檢測點且分組設置的若干傳感器和巡檢儀，各組所述傳感器和所述巡檢儀分別對應信號連接有傳感器節點。

所述網絡層包括數據中心服務器、遠程分析服務器、物聯網服務器和控制室工作站服務器，所述數據中心服務器、所述遠程分析服務器、所述物聯網服務器和所述控制室工作站服務器分別與各所述傳感器節點信號連接，所述遠程分析服務器和所述物聯網服務器分別信號連接至所述應用層。

所述應用層包括遠程應用群組和本地應用群組。

作為優選的技術方案，所述傳感器節點包括數字信號控制器，對應連接的各所述傳感器信號依次通過放大器和濾波裝置連接至所述數字信號控制器，所述數字信號控制器還連接有波段收發器、綜合功能單元和存儲器。

作為優選的技術方案，所述濾波裝置包括一級濾波單元，所述一級濾波單元的輸出端串接有二級濾波單元，所述一級濾波單元和所述二級濾波單元的結構相同；

所述一級濾波單元包括運算放大器A1，所述運算放大器A1的正極端連接有高電位Vcc，所述運算放大器A1的負極端電連接有電阻R1與電容C1的串聯電路，所述電阻R1的輸出端通過電阻R2接地，所述電阻R1的輸出端還連接有電容C2，所述電容C2的輸出端連接至所述運算放大器A1的輸出端，所述電容C1的輸出端與所述電容C2的輸出端之間連接有電阻R3。

作為優選的技術方案，所述綜合功能單元包括電源管理單元，所述電源管理單元的輸入端連接有供電電源，所述電源管理單元與所述數字信號控制器之間還連接有時鐘電路。

作為優選的技術方案，所述數字信號控制器包括單片機。

作為優選的技術方案，所述遠程應用群組包括遠程故障分析服務器和救援中心服務器，所述遠程故障分析服務器通過通訊裝置連接至專家手持機；

所述本地應用群組包括位于船舶上各用戶使用的用戶手持機。

作為對上述技術方案的改進，所述通訊裝置包括基于GPRS、EDGE、WLAN、Wi-Fi、3G和4G技術的無線通信接口。

由于采用了上述技術方案，基于物聯網的船舶狀態檢測及遠程監控系統，包括感知層、網絡層和應用層，所述感知層、所述網絡層和所述應用層之間信號連接；所述感知層包括布置在船舶各檢測點且分組設置的若干傳感器和巡檢儀，各組所述傳感器和所述巡檢儀分別對應信號連接有傳感器節點；所述網絡層包括數據中心服務器、遠程分析服務器、物聯網服務器和控制室工作站服務器，所述數據中心服務器、所述遠程分析服務器、所述物聯網服務器和所述控制室工作站服務器分別與各所述傳感器節點信號連接，所述遠程分析服務器和所述物聯網服務器分別信號連接至所述應用層；所述應用層包括遠程應用群組和本地應用群組；本實用新型的有益效果是：通過感知層對船舶上各設備進行狀態實時檢測，并把檢測結構輸送至網絡層進行處理后，由網絡層傳輸至應用層，當檢測結果異常時，說明船舶某部分存在故障，故障信息可以通過網絡層求助應用層，由遠程應用群組進行分析處理，遠程指導解除船舶故障，同時也可以告知應用層內的本地應用群組，便于及時采取應急措置，積極配合船舶工作人員，通過本系統可以提高船舶運行的可靠性，加速故障的排除。

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