CN111083128A

CN111083128A - 船舶数据的处理方法、装置及设备

Info

Publication number: CN111083128A
Application number: CN201911239155.XA
Authority: CN
Inventors: 沈英
Original assignee: Beijing Highlandr Digital Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Highlandr Digital Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2020-04-28

Abstract

本发明的实施例提供一种船舶数据的处理方法、装置及设备，船舶数据的处理方法包括：获取船舶的动态数据，所述船舶的动态数据包括多种类型的船舶数据信息，所述多种类型的船舶数据信息分别采用不同协议封装；将所述船舶的动态数据，按照预设格式转换为统一格式的数据。本发明的方案使得船舶的动态数据容易解析，能保障数据进行实时、高效、灵活的分发，可满足各种分布式实时通信应用需求。

Description

船舶数据的处理方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及船舶通信技术领域，特别是指一种船舶数据的处理方法、装置及设备。

背景技术

船舶智能化已经成为船运市场的发展趋势，随着计算机、网络、通信、新能源、物联网、大数据、人工智能等现代科学技术的发展和应用，船舶自动化、控制以及通信导航等电气***也正朝着分布型、网络型和智能型的方向发展，随着船舶智能化水平的快速提升，实现船船和船岸之间可靠、安全、经济的数据交互，构筑船岸之间通信的纽带，支持获取智能船远程数据功能，是智能船发展的必经阶段。

船端动态数据包括各种设备或传感器数据，以及多种应用或功能所需的必要信息、指令交互。分析船端动态数据的类别、设备来源、可能的数据格式，船上的动态数据大致可分为传感器数据和智能应用数据两大类，如图1所示。

传感器数据：船舶上既有导航和航海传感器、主辅机设备监测报警，以及其他为船舶航行提供的位置、状态、故障、报警等信息，是智能船***的传感器输入信息。对这一类的数据，需要将从各种接口中获取原始输入的数据，分别按照通信协议进行解析，获得格式化的数据。

智能应用数据：智能船的所有智能应用或***均通过网络平台交互数据，这些应用的接口形式和数据通讯协议均需要统一。

数据异构严重制约了船岸信息的共享程度。船端不同设备的数据格式不同，如表1所示：

表1部分异构数据

不同数据格式协议不同，为了获得所有信息，数据使用者需要掌握多种协议的解析方式，不易操作，很难实现。

发明内容

本发明提供了一种船舶数据的处理方法、装置及设备。解决了动态数据异构不易解析的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：

一种船舶数据的处理方法，所述方法包括：

获取船舶的动态数据，所述船舶的动态数据包括多种类型的船舶数据信息，所述多种类型的船舶数据信息分别采用不同协议封装；

将所述船舶的动态数据，按照预设格式转换为统一格式的数据。

可选的，所述多种类型的船舶数据信息包括以下至少一项：船舶的传感器数据；船舶的智能应用数据。

可选的，将所述船舶的动态数据，按照预设格式转换为统一格式的数据，包括：将所述船舶的动态数据，按照JavaScript对象简谱JSON语句的格式，转换为统一格式的JSON数据。

可选的，JSON语句的格式包括：键值以及所述键值对应的数据信息。

可选的，船舶数据的处理方法还包括：为每一条所述JSON数据添加时间戳信息，得到JSON时态数据。

可选的，船舶数据的处理方法还包括：将所述JSON时态数据按照数据分发服务DDS架构进行分发传输。

本发明的实施例还提供一种船舶数据的处理装置，包括：

获取模块，用于获取船舶的动态数据，所述船舶的动态数据包括多种类型的船舶数据信息，所述多种类型的船舶数据信息分别采用不同协议封装；

处理模块，用于将所述船舶的动态数据，按照预设格式转换为统一格式的数据。

可选的，所述处理模块用于将所述船舶的动态数据，按照JavaScript对象简谱JSON语句的格式，转换为统一格式的JSON数据。

可选的，所述处理模块还用于：为每一条所述JSON数据添加时间戳信息，得到JSON时态数据。

可选的，所述处理模块还用于将所述JSON时态数据按照数据分发服务 DDS架构进行分发传输。

本发明的实施例还提供一种船舶数据的处理设备，包括如上所述的船舶数据的处理装置。

本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机运行时，使得计算机执行如上所述的方法。

本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

本发明的上述方案，获取船舶的动态数据，所述船舶的动态数据包括多种类型的船舶数据信息，所述多种类型的船舶数据信息分别采用不同协议封装；将所述船舶的动态数据，按照预设格式转换为统一格式的数据。解决了动态数据异构不易解析的问题。又可以利用JSON数据格式简单、易于读写、占用带宽小、兼容性高的优点，便于DDS发布/订阅架构的传输，也有利于数据使用者获取完整的、格式统一的船舶数据信息。

附图说明

图1为船上的动态数据的类型架构示意图；

图2为本发明的实施例船舶数据的处理方法的流程示意图；

图3为本发明的实施例船舶数据的处理装置的模块结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图2所示，本发明的实施例提供一种船舶数据的处理方法，所述方法包括：

步骤21，获取船舶的动态数据，所述船舶的动态数据包括多种类型的船舶数据信息，所述多种类型的船舶数据信息分别采用不同协议封装；

步骤22，将所述船舶的动态数据，按照预设格式转换为统一格式的数据。

本发明的该实施例通过获取船舶的动态数据，所述船舶的动态数据包括多种类型的船舶数据信息，所述多种类型的船舶数据信息分别采用不同协议封装；将所述船舶的动态数据，按照预设格式转换为统一格式的数据。使得船舶的动态数据容易解析，能保障数据进行实时、高效、灵活的分发，可满足各种分布式实时通信应用需求。

本发明的一可选的实施例中，所述多种类型的船舶数据信息包括以下至少一项：船舶的传感器数据；船舶的智能应用数据。比如船舶的位置信息数据；船舶的智能机舱数据；船舶的能效数据等。

本发明的一可选的实施例中，步骤22可以包括：将所述船舶的动态数据，按照JavaScript对象简谱JSON语句的格式，转换为统一格式的JSON数据。本发明的一可选的实施例中，JSON语句的格式包括：键值以及所述键值对应的数据信息。

实际应用中，数据模型有多种，其中，JSON易读写，同时也易于机器解析生成，JSON在传输效率和浏览器解析等方面都更加实用和高效。

本发明的一可选的实施例中，船舶数据的处理方法还可以包括：

步骤23，为每一条所述JSON数据添加时间戳信息，得到JSON时态数据。

一般情况下，非时态的JSON结构的语句已经满足大多数产品的需求，但是不能满足船舶数据动态变化的需求，所以目前采用时态JSON语句，在每包数据中加入当前的时间，记录数据发生的时刻，便于数据接收方进行历史数据分析，船舶历史状态分析以及获取当前船舶行驶参数等。鉴于船舶可航行全球，可能分处全球不同的海域、不同的时区，相互之间存在时差，为了动态数据时间同步，以确定数据发生的具体时刻，界定状态或指令产生的时间先后关系，时态JSON模型中的时间可采用船舶上GPS设备提供的UTC时间作为时钟同步源。

从JSON的语法定义来看，JSON语句是由键值对组成的字典，其中的值也可以是一个新的JSON语句，从而JSON数据模型允许任意级别的嵌套， JSON规范定义了七种类型的值，分别是字符串、数字、数组、对象、true(真)、 false(假)和null(空)。以一个简单的JSON语句为例：

{“username”:“mary”,

“age”:“20”,

“info”:{

“tel”:“1234566”,

“celltelphone”:788666}

}

实际应用中，智能船上的信号点至少有上千个，这些信号包括导航数据、智能机舱数据、能效数据等。信号清单中的每种信号都是独一无二的，鉴于 JSON的结构是键值组合的字典，为每一个信号设计唯一的KEY(键)，KEY 对应的Value(数据信息)是经过数据采集，按照既定协议解析后的数值或者符号。

依据船厂的信号清单，对所有信号进行统一规约。以本项目中比较典型的三个主题为例，如表2所示，其中IG11GPS主题的JSON语句中，KEY“1101001”对应的value“3856.8376”是GPS发出的本船的纬度，“1101002”对应的则是本船的经度，“1101008”到“1101011”分别表示UTC时间、日、月和年的信息，“1101022”表示相对于真北的对地航向，“1101025”则是对地航速。这条语句中展示的是GPS的部分信息，使用者可以根据需求创建主题，也可以包含所有的GPS信息。

表2模型化后的JSON语句

除了GPS外，智能机舱数据、能效数据等都采用了这样的形式，机舱的原始数据大部分遵循Modbus RTU/TCP协议，Modbus协议本身晦涩难懂，解析麻烦，容易出错，表2中IG22AMS1是关于机舱的主题，是根据实船的 Modbus数据模型化后的JSON语句，其中KEY从“310410”到“310438”是报警量，代表了机舱中部分的报警点，如表3所示，KEY从“320001”到“320038”是机舱的部分模拟量，如表4所示，每个KEYValue对应的一个机舱点位。

在实船上，GPS语句和机舱数据都是遵循标准的数据协议，除了这些标准协议外，还有部分数据是用户自定义协议，对于协议的本身用户可以自行填写，只要符合需要解析的数据格式，在表2中IG22MotionTran是关于运动传感器的主题，原始数据本身是一串十六进制的数字，通过多个字节组合成整型值或者浮点值等，这需要用户在WEB自行配置，主题中每个KEY对应几个字节组合，其中KEY“M00001”对应船舶横摇，“M00002”则表示船舶纵摇，“M00003”对应船舶摇首，“M00004”是船舶升沉。

从上面的例子中可以看出，这种统一的规约可以把任何协议的信号用统一的数据模型表示出来，把每个通道的数据完整的组合起来，既可以减少数据传输的流量，也便于阅读和理解。

表3IG22AMS1报警量清单

表4IG22AMS1模拟量清单

本数据模型化传输软件***发布数据的接口如下所示，接口参数中 a_topicname是发布主题的名称，msg结构体中的data指针指向数据模型化后的JSON语句，length是JSON语句的长度，utc_time是时态JSON的UTC时间。

int HldDDS_publisgMsg(const char*a_topicname,const HldString&msg,DataTime utc_time)；

本发明的一可选的实施例中，船舶数据的处理方法，在上述步骤21至23 的基础上，还可以包括：

步骤24，将所述JSON时态数据按照数据分发服务DDS架构进行分发传输。

实际应用中，数据的分发可以采用DDS(Data Distribution Service，数据分发服务)发布/订阅体系架构，DDS是以数据为中心，提供丰富的QoS(Quality of Service)服务质量策略，能保障数据进行实时、高效、灵活的分发，可满足各种分布式实时通信应用需求。DDS是一个通过网络交换数据的协议，广泛应用于分布式应用等，它基于DCPS(Data-Centric Publish-Subscribe，以数据为中心的发布订阅)模型，构建了全局数据空间的概念，所有数据对象都存在于此空间中，节点通过简单的读写操作便可以访问这些数据对象，它提供了一个与平台无关的数据模型，使得实时分布式***中的数据能够高效、可靠地发布和订阅，它主要应用在高性能和对资源有效使用的关键任务领域，完全符合本文对船舶动态数据传输的要求，时态JSON语句是在DDS提供的接口服务的基础上转发的。

本发明的上述实施例，采用时态JSON的格式对船端数据进行模型化，既解决了动态数据异构不易解析的问题，又可以利用JSON数据格式简单、易于读写、占用带宽小、兼容性高的优点，便于DDS发布/订阅架构的传输，也有利于数据使用者获取完整的、格式统一的船舶数据信息。

如图3所示，本发明的实施例还提供一种船舶数据的处理装置30，包括：

获取模块31，用于获取船舶的动态数据，所述船舶的动态数据包括多种类型的船舶数据信息，所述多种类型的船舶数据信息分别采用不同协议封装；

处理模块32，用于将所述船舶的动态数据，按照预设格式转换为统一格式的数据。

可选的，所述处理模块32用于将所述船舶的动态数据，按照JavaScript对象简谱JSON语句的格式，转换为统一格式的JSON数据。

可选的，所述处理模块32还用于：为每一条所述JSON数据添加时间戳信息，得到JSON时态数据。

可选的，所述处理模块32还用于将所述JSON时态数据按照数据分发服务DDS架构进行分发传输。

需要说明的是，该实施例是与上述图2所示方法对应的装置，上述图2 所示实施例中的所有实现方式均适用于该实施例中，也能达到相同的技术效果。

本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机运行时，使得计算机执行如上述图1所述的方法。

本发明的上述实施例，采用时态JSON的格式对船端数据进行模型化，既解决了动态数据异构不易解析的问题，又可以利用JSON数据格式简单、易于读写、占用带宽小、兼容性高的优点，便于DDS发布/订阅架构的传输，也有利于数据使用者获取完整的、格式统一的船舶数据信息。JSON数据模型为获取信息者提供集成的、完整的、统一的数据格式，便于数据的接收和订阅，完整性主要指数据集成了多种设备的信息，一致性指把不同语义的数据通过数据模型转换为统一的表达，这是船端局域网和船岸之间良好的数据发布和交换的前提，同时也可以简化处理过程，提高效率。将船端动态多层级、多维度异构数据模型化，抽取模型的特点和特征，并将数据按照模型进行变换，该方法使得实际传输的数据与原始数据有了不同的意义，既有助于数据轻量化技术的实现，也有助于提高信息传输的安全性。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，需要指出的是，在本发明的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行，某些步骤可以并行或彼此独立地执行。对本领域的普通技术人员而言，能够理解本发明的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算装置(包括处理器、存储介质等)或者计算装置的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在阅读了本发明的说明的情况下运用他们的基本编程技能就能实现的。

因此，本发明的目的还可以通过在任何计算装置上运行一个程序或者一组程序来实现。所述计算装置可以是公知的通用装置。因此，本发明的目的也可以仅仅通过提供包含实现所述方法或者装置的程序代码的程序产品来实现。也就是说，这样的程序产品也构成本发明，并且存储有这样的程序产品的存储介质也构成本发明。显然，所述存储介质可以是任何公知的存储介质或者将来所开发出来的任何存储介质。还需要指出的是，在本发明的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种船舶数据的处理方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的船舶数据的处理方法，其特征在于，所述多种类型的船舶数据信息包括以下至少一项：

船舶的传感器数据；

船舶的智能应用数据。

3.根据权利要求1所述的船舶数据的处理方法，其特征在于，将所述船舶的动态数据，按照预设格式转换为统一格式的数据，包括：

将所述船舶的动态数据，按照JavaScript对象简谱JSON语句的格式，转换为统一格式的JSON数据。

4.根据权利要求3所述的船舶数据的处理方法，其特征在于，JSON语句的格式包括：键值以及所述键值对应的数据信息。

5.根据权利要求3或4所述的船舶数据的处理方法，其特征在于，还包括：

为每一条所述JSON数据添加时间戳信息，得到JSON时态数据。

6.根据权利要求5所述的船舶数据的处理方法，其特征在于，还包括：

将所述JSON时态数据按照数据分发服务DDS架构进行分发传输。

7.一种船舶数据的处理装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的船舶数据的处理装置，其特征在于，所述多种类型的船舶数据信息包括以下至少一项：

船舶的传感器数据；

船舶的智能应用数据。

9.根据权利要求7所述的船舶数据的处理装置，其特征在于，所述处理模块用于将所述船舶的动态数据，按照JavaScript对象简谱JSON语句的格式，转换为统一格式的JSON数据。

10.根据权利要求9所述的船舶数据的处理装置，其特征在于，JSON语句的格式包括：键值以及所述键值对应的数据信息。

11.根据权利要求9或10所述的船舶数据的处理装置，其特征在于，所述处理模块还用于：为每一条所述JSON数据添加时间戳信息，得到JSON时态数据。

12.根据权利要求11所述的船舶数据的处理装置，其特征在于，所述处理模块还用于将所述JSON时态数据按照数据分发服务DDS架构进行分发传输。

13.一种船舶数据的处理设备，其特征在于，包括如权利要求7至12任一项所述的船舶数据的处理装置。

14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括指令，当所述指令在计算机运行时，使得计算机执行如权利要求1至6任一项所述的方法。