CN111478964A - 一种船舶主机工况远程监控*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船舶主机工况远程监控***，包括：数据采集模块，用于采集船舶的主机工况数据，将主机工况数据分别传输至船载数据显示模块和船载数据管理模块；船载数据显示模块，用于接收并显示主机工况数据；船载数据管理模块，用于接收并存储主机工况数据，并为两个或两个以上的远程终端设备提供主机工况数据的访问读取和展示功能；远程终端设备，用于通过虚拟专用网络访问读取船载数据管理模块存储的主机工况数据，并将主机工况数据展示于远程终端设备的网页。采用前述***，通过终端设备连接虚拟专用网络获取船舶主机工况信息，避免使用卫星通信设备，因此相对于现有技术，在保证监控效果的同时，降低了设备成本。
Description
技术领域
本发明涉及船舶监控领域，尤其涉及一种船舶主机工况远程监控***。
背景技术
南京长江油运有限公司千吨新平江油船常年航行于长江中上游航线。该航线航道复杂，船舶操作难度大，对动力可靠性要求高。因此，船舶主机工况对航行安全影响大，需要对船舶主机工况进行有效监控。
传统的对船舶主机工况的监控，往往采用船舶现场机电监测***对其运行状态进行监控，由船上工作人员通过在船舶上的监测设备查看监控信息，及时管理和对可能发生故障的设备进行隐患排查。但是，传统的对船舶主机工况的监控方法中，若船上工作人员未能及时查看监控信息，会错过重要安全信息，造成严重的安全隐患。同时，为及时发现设备管理问题，岸基地也需要掌握船舶主机的运行状况。因此，需要对船舶主机工况进行远程监控，实现船上工作人员和岸上管理人员对船舶主机工况的共同监控。
现有的船舶主机工况远程监控***中，通常采用卫星通信设备进行船舶主机工况信息的传输，岸上管理人员通过邮件的方式接收船舶主机工况信息，并根据接收到的船舶主机工况信息判断船舶运行状况是否正常。当船舶主机工况信息显示出船舶运行状况不佳时，岸上管理人员能够及时通知船上工作人员核实船舶运行状况，并采取设备维护等管理措施，从而避免船舶在运行过程中出现安全事故，进一步提升船舶航行的安全性。但是，由于现有的船舶主机工况远程监控***中，大多采用卫星通信设备进行船舶主机工况信息的传输，而卫星通信设备的价格较高，在大量船舶上安装的成本过高。
发明内容
本发明提供了一种船舶主机工况远程监控***，以解决现有的船舶工况远程监控***中，大多采用卫星通信设备进行主机工况信息的传输，而卫星通信设备的价格较高，导致在大量船舶上安装的成本过高这一问题。
本发明实施例公开一种船舶主机工况远程监控***，包括：
数据采集模块，用于采集船舶的主机工况数据，将所述主机工况数据分别传输至船载数据显示模块和船载数据管理模块；
所述船载数据显示模块，用于接收并显示所述主机工况数据；
所述船载数据管理模块，用于接收并存储所述主机工况数据，并为两个或两个以上的远程终端设备提供所述主机工况数据的访问读取和展示功能；
所述远程终端设备，用于通过虚拟专用网络访问读取所述船载数据管理模块存储的主机工况数据，并将所述主机工况数据展示于远程终端设备的网页。
进一步地，在一种实现方式中，所述数据采集模块，包括：
数据采集单元，用于通过两个以上的传感器采集主机工况数据；
数据转换单元，用于将所述传感器采集的主机工况数据通过信号隔离安全栅转换为 modbus RS485信号；
数据传输单元，用于接收所述modbus RS485信号，通过协议转换器，将所述modbusRS485信号分别传输至第一传输单元和第二传输单元；
第一传输单元，用于将所述modbus RS485信号发送至船载数据显示模块；
第二传输单元，用于将所述modbus RS485信号发送至船载数据管理模块。
进一步地，在一种实现方式中，所述的一种船舶主机工况远程监控***，所述数据采集单元，包括：
电磁脉冲传感器，用于在主机飞轮端采集主机飞轮端主机转速数据；
电阻电压传感器，用于在增压器端的主机进气总管上采集主机进气增压压力数据，以及在滑油泵出口滤器后采集主机滑油进机压力数据；
气体温度传感器，用于在增压器后的排烟总管采集排烟总管排气温度数据；
油温度传感器，用于在滑油冷却器进口采集滑油冷却器进口滑油温度数据；
水温度传感器，用于在淡水冷却水出口采集淡水温度数据；
船舶自动识别单元，用于采集船位数据和航速数据。
进一步地，在一种实现方式中，所述船载数据显示模块，包括：
船载信号接收单元，用于接收所述第一传输单元传输的modbus RS485信号；
船载信号处理单元，用于通过计算机解码所述modbus RS485信号，将所述modbusRS485信号转换为主机工况数据；
船载数据显示单元，用于将所述主机工况数据展示于显示设备。
进一步地，在一种实现方式中，所述船载数据管理模块，包括：
数字化处理单元，用于接收所述第二传输单元传输的modbus RS485信号，并将所述 modbus RS485信号中的数据按定义好的数据格式解析，获得标准可读的十进制数据存储到数据库中；
存储单元，用于存储所述主机工况数据；
信号传输单元，通过标准虚拟专用网络协议与虚拟专用网络服务器建立安全的网络通道，在所述虚拟专用网络服务器上配置地址转换，将监控***的服务发布于互联网。
进一步地，在一种实现方式中，所述远程终端设备包括：
信号接收单元，用于按照配置的地址通过与所述虚拟专用网络服务器建立连接，访问所述数据管理模块在互联网发布的服务信息，接收所述modbus RS485信号转换后存储的网页数据；
网页操作单元，用于与所述虚拟专用网络服务器建立的连接，访问固定的网页，访问监控***数据管理模块发布的服务内容；
数据显示单元，用于根据所述数据管理模块发布的服务内容将主机工况数据展示于显示设备。
进一步地，在一种实现方式中，一种船舶主机工况远程监控方法包括：
步骤101，通过所述数据采集模块采集船舶的主机工况数据；
步骤102，通过所述数据采集模块将所述主机工况数据进行数字化处理，转换为modbus RS485信号；
步骤103，通过所述数据采集模块将modbus RS485信号传输至船载数据显示模块和船载数据管理模块；
步骤104，所述船载数据显示模块接收一路modbus RS485信号，并将所述modbusRS485信号转换为主机工况数据进行现场展示，所述船载数据管理模接收另一路modbusRS485信号，并将所述modbus RS485信号转换为主机工况数据进行存储；
将存储的所述主机工况数据进行运算后，形成历史数据、实时数据和报警数据，并形成数据列表和动态数据曲线，通过标准虚拟专用网络协议与虚拟专用网络服务器建立安全的网络通道，在所述虚拟专用网络服务器上配置地址转换，将监控***的服务发布于互联网；
步骤105，所述远程终端设备通过虚拟专用网络获取所述船载数据管理模块存储的主机工况数据；
步骤106，当所述主机工况数据在预设时间段内达到预设标记阈值时，所述船载数据管理模块对主机工况数据进行标记处理；
步骤107，将所述主机工况数据展示于网页。
进一步地，在一种实现方式中，所述步骤101，包括：
通过电磁脉冲传感器、电阻电压传感器、气体温度传感器、油温度传感器以及水温度传感器获取船舶的主机工况数据，包括：
通过电磁脉冲传感器在主机飞轮端采集主机飞轮端主机转速数据；
通过电阻电压传感器在增压器端主机进气总管上采集主机进气增压压力数据，在滑油泵出口滤器后采集主机滑油进机压力数据；
通过气体温度传感器在增压器后的排烟总管采集排烟总管排气温度数据；
通过油温度传感器在滑油冷却器进口采集滑油冷却器进口滑油温度数据；
通过水温度传感器在淡水冷却水出口采集所述淡水温度数据；
通过船舶自动识别单元采集船位数据和航速数据。
进一步地，在一种实现方式中，所述步骤102，包括：
将所述主机工况数据接入信号隔离安全栅，所述信号隔离安全栅将接收的经传感器采集的主机工况数据的电信号转换为可以被计算机识别的modbus RS485信号，并将所述modbus RS485信号一一对应输出，所述电信号包括电阻信号、电压信号或电流信号；
将输出的所述modbus RS485信号分别输入协议转换器，通过协议转换器，将所述modbus RS485信号一分为二；
两路所述modbus RS485信号中的一路传输至船载数据显示模块，另一路传输至船载数据管理模块，所述船载数据显示模块用于船舶现场显示经处理后的数据，所述船载数据管理模块用于在远程网页查看经处理后的数据。
由以上技术方案可知，本发明实施例提供一种船舶主机工况远程监控***，包括：数据采集模块，用于采集船舶的主机工况数据，将所述主机工况数据分别传输至船载数据显示模块和船载数据管理模块；所述船载数据显示模块，用于接收并显示所述主机工况数据；所述船载数据管理模块，用于接收并存储所述主机工况数据，并为两个或两个以上的远程终端设备提供所述主机工况数据的访问读取和展示功能；所述远程终端设备，用于通过虚拟专用网络访问读取所述船载数据管理模块存储的主机工况数据，并将所述主机工况数据展示于远程终端设备的网页。
由于现有的船舶工况远程监控***中，大多采用卫星通信设备进行主机工况信息的传输，而卫星通信设备的价格较高，在大量船舶上安装的成本过高。而采用前述***，能够采集船舶主机的运行参数，并现场显示。同时，岸上管理人员可通过岸上多点设置的远程终端设备远程访问本***，能够同步显示船舶主机的运行参数，及时掌握船舶主机运行工况信息，从而了解船舶当前运行状况，再根据船舶当前运行状况指导和督促船上工作人员落实主机安全和管理要求。
此外，本申请所述船舶主机工况远程监控***，能够查询船舶历史运行状况，为船舶管理提供科学依据，为事故调查和工况分析提供技术支持。通过远程终端设备连接虚拟专用网络获取船舶主机工况信息，避免使用卫星通信设备，因此相对于现有技术，在保证监控效果的同时，降低了设备和使用成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例部分提供的一种船舶主机工况远程监控***的显示示意图；
图2是本发明实施例部分提供的一种船舶主机工况远程监控***的数据传输示意图；
图3是本发明实施例部分提供的一种船舶主机工况远程监控***的硬件***结构示意图；
图4是本发明实施例部分提供的一种船舶主机工况远程监控***的软件架构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例公开一种船舶主机工况远程监控***，本***应用于运行在江海水域的船舶，由于船舶的方向、路线、运行速度和运行时间均不确定，机器设备工况随时会有较大变化，通讯信号覆盖性差，振动大、潮湿大以及环境温度变化大等。
本实施例所述的一种船舶主机工况远程监控***，包括：
数据采集模块，用于采集船舶的主机工况数据，将所述主机工况数据分别传输至船载数据显示模块和船载数据管理模块。
本实施例中，通过所述数据采集模块中的数据采集单元采集船舶主机的传感器信号，经信号隔离安全栅电隔离后，使数据采集单元与数据采集模块中的其他单元没有直接电路的联系，解决了来自传感器及其电***的绝缘损坏或电信号扰动等干扰。有效解决船舶潮湿、振动、电功率器件多等复杂环境下绝缘易破坏、电磁干扰多对***的信号影响。处理后的传感器信号，经一次变换，即将处理的传感器信号变成的modbus RS485信号，经协议转换器，转换为两路相同的modbus RS485信号，分别供船载数据显示模块和船载数据管理模块使用，保证本地显示和远程监控的数据同步。本实施例所述的modbus RS485信号，即指通过RS485 接口传输Modbus协议信号。
所述船载数据显示模块，用于接收并显示所述主机工况数据。本实施例中，所述主机工况数据由接收数据采集模块传输的信号后通过船载数据显示模块转换而得；
所述船载数据管理模块，用于接收并存储所述主机工况数据，并为两个或两个以上的远程终端设备提供所述主机工况数据的访问读取和展示功能。本实施例中，所述主机工况数据由接收数据采集模块传输的信号后通过船载数据管理模块转换而得。
本实施例中，所述船载数据管理模块包括运算存储功能，有效解决了长江上游水域多山、通讯信号不良对及时传输数据的影响。可在通讯良好时查询历史主机工况数据，实现对主机工况的远程连续监管。
所述远程终端设备，用于通过虚拟专用网络访问读取所述船载数据管理模块存储的主机工况数据，并将所述主机工况数据展示于远程终端设备的网页。
本实施例中，所述远程终端设备通过虚拟专用网络通道与船舶公司的虚拟专用网络服务器建立连接，并获得可被公网用户访问的IP链接，岸上多个用户可以通过互联网远程访问船舶主机工况远程监控***。此外，在所述远程终端设备的应用程序中通过网络在数据管理模块中远程预设各项设备的预警和报警相关设置，能够实现在远程终端设备上对主机工况数据展示的同时进行预警和报警，具体的，通过数据设置判断采集到的数据是否达到预警或报警阈值，若数据达到预警阈值时，对数据进行预警标记；若数据达到报警阈值时，对数据进行报警标记。
本实施例所述的一种船舶主机工况远程监控***，通过远程获取船舶的主机工况数据，能够监控船舶在不同运行状态下的主机运行工况情况，以判断主机设备是否有超负荷等异常，是否各缸工况不平衡等。进而判断设备是否能稳定运行，设备是否保养正常。进一步地，可通过船舶主机工况远程监控***加强对设备的监管，对运行异常进行提醒，加强对设备的安全管理和维护操作，避免发生安全事故。
本实施例所述一种船舶主机工况远程监控***中，所述数据采集模块，包括：
数据采集单元，用于通过两个以上的传感器采集主机工况数据；
数据转换单元，用于将所述传感器采集的主机工况数据通过信号隔离安全栅转换为 modbus RS485信号；
本实施例中，所述数据转换单元用于将通过测量传感器将测量的船舶柴油机，即所述主机的温度、压力、转速等所得的电阻值、电压值、电流值按对应方式经电路转换为标准的 4-20mA电流信号。所述主机工况数据包括机械负荷参数、热负荷参数和管理情况参数，所述机械负荷参数包括：主机飞轮端转速和主机进气增压压力，所述热负荷参数包括：排烟总管温度，所述管理情况参数包括：滑油滤器后压力、滑油冷却器进口温度和淡水冷却水出口温度。
数据传输单元，用于接收所述modbus RS485信号，通过协议转换器，将所述modbusRS485信号分别传输至第一传输单元和第二传输单元；
本实施例中，由于在工业控制场合，RS485总线接口简单，组网方便，传输距离远。具体的，RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好，RS485接口的最大传输距离标准值为1219米，且RS485接口在总线上是允许连接多达128个收发器，具有多站能力。因此，本实施例采用RS485接口接收所述modbus RS485信号，使得***信号传输稳定。
第一传输单元，用于将所述modbus RS485信号发送至船载数据显示模块；
第二传输单元，用于将所述modbus RS485信号发送至船载数据管理模块。
本实施例所述一种船舶主机工况远程监控***中，所述数据采集模块，包括：
电磁脉冲传感器，用于在主机飞轮端采集主机飞轮端主机转速数据；
电阻电压传感器，用于在增压器端的主机进气总管上采集主机进气增压压力数据，以及在滑油泵出口滤器后采集主机滑油进机压力数据；
气体温度传感器，用于在增压器后的排烟总管采集排烟总管排气温度数据；
油温度传感器，用于在滑油冷却器进口采集滑油冷却器进口滑油温度数据；
水温度传感器，用于在淡水冷却水出口采集淡水温度数据；
船舶自动识别单元，用于采集船位数据和航速数据。
本实施例所述一种船舶主机工况远程监控***中，所述船载数据显示模块，包括：
船载信号接收单元，用于接收所述第一传输单元传输的modbus RS485信号；
船载信号处理单元，用于通过计算机解码所述modbus RS485信号，将所述modbusRS485信号转换为主机工况数据；
船载数据显示单元，用于将所述主机工况数据展示于显示设备。
本实施例所述一种船舶主机工况远程监控***中，所述船载数据管理模块，包括：
数字化处理单元，用于接收所述第二传输单元传输的modbus RS485信号，并将所述 modbus RS485信号中的数据按定义好的数据格式解析，获得标准可读的十进制数据存储到数据库中；本实施例中，所述定义好的数据格式即数据分多少位，每位分别放什么等等。设备之间进行信息交互时，只有传过来的定义与解析的定义一致才能还原数据。
存储单元，用于存储所述主机工况数据；本实施例中，所述存储单元即存储设备，可以是内存条，闪存，SSD硬盘或者机械硬盘。
信号传输单元，通过标准虚拟专用网络协议与虚拟专用网络服务器建立安全的网络通道，在所述虚拟专用网络服务器上配置地址转换，将监控***的服务发布于互联网。本实施例中，通过所述信号传输单元，用户能够使用远程终端设备，通过手机或电脑访问船载主机，实时查看船舶的相关信息。本实施例中，所述标准虚拟专用网络协议在本方案中是VPN中的L2TP协议。
本实施例所述一种船舶主机工况远程监控***中，所述远程终端设备包括：
信号接收单元，用于按照配置的地址通过与所述虚拟专用网络服务器建立连接，访问所述数据管理模块在互联网发布的服务信息，接收所述modbus RS485信号转换后存储的网页数据；
网页操作单元，用于与所述虚拟专用网络服务器建立的连接，访问固定的网页，访问监控***数据管理模块发布的服务内容；
数据显示单元，用于根据所述数据管理模块发布的服务内容将主机工况数据展示于显示设备。
具体的，本实施例中，所述远程终端设备是指岸上的计算机或手机，通过访问固定的网页，访问、监控所述数据管理模块发布的服务内容。
结合本实施例所述的一种船舶主机工况远程监控***，本申请还公开一种船舶主机工况远程监控方法，所述一种船舶主机工况远程监控方法应用于前述船舶主机工况远程监控***，所述方法包括：
步骤101，通过所述数据采集模块采集船舶的主机工况数据；
步骤102，通过所述数据采集模块将所述主机工况数据进行数字化处理，转换为modbus RS485信号；
步骤103，通过所述数据采集模块将modbus RS485信号传输至船载数据显示模块和船载数据管理模块；
步骤104，所述船载数据显示模块接收一路modbus RS485信号，并将所述modbusRS485信号转换为主机工况数据进行现场展示，所述船载数据管理模块接收另一路modbusRS485信号，并将所述modbus RS485信号转换为主机工况数据进行存储；
将存储的所述主机工况数据进行运算后，形成历史数据、实时数据和报警数据，并形成数据列表和动态数据曲线，通过标准虚拟专用网络协议与虚拟专用网络服务器建立安全的网络通道，在所述虚拟专用网络服务器上配置地址转换，将监控***的服务发布于互联网；本实施例中，通过4G通讯建立的通讯通道，所述监控***的服务包括显示主机工况的实时数据、报警数据列表。
步骤105，所述远程终端设备通过虚拟专用网络获取所述船载数据管理模块存储的主机工况数据；本实施例中，所述存储的主机工况数据包括实时和历史数据的列表和动态曲线。
步骤106，当所述主机工况数据在预设时间段内达到预设标记阈值时，所述船载数据管理模块对主机工况数据进行标记处理；
本实施例中，所述预设时间是在远程终端设备的应用程序中，通过操作数据管理模块的查询页面进行设置，所述预设时间是指查询的时间区间。如需要查询2019年11月 10号0点0分到2019年11月15日2点10分时间段的数据，可将预设时间设置为2019 年11月10号0点0分到2019年11月15日2点10分。
此外，本实施例中，通过在远程终端设备的应用程序中通过操作数据管理模块中预设各项设备的预警和报警相关设置，能够实现在远程终端设备上对主机工况数据展示的数据同时进行预警和报警，判断采集到的数据是否达到预警阈值或报警阈值后，若数据达到预警阈值时，对数据进行预警标记；若数据达到报警阈值时，对数据进行报警标记。例如当设置排气温度的预警阈值和报警阈值时，可以设置预警阈值为400度，当排气温度达400度时，将数据显示为黄色；可以设定报警阈值为420度，当排气温度达420度时，将数据显示为红色。所述预设标记预制根据使用需要设定，对其它的数据也有同类的设置要求，以取得比较数值并分类管理、显示等。
步骤107，将所述主机工况数据展示于网页。
本实施例所述的一种船舶主机工况远程监控方法中，所述步骤101，包括：
通过电磁脉冲传感器、电阻电压传感器、气体温度传感器、油温度传感器以及水温度传感器获取船舶的主机工况数据，包括：
通过电磁脉冲传感器在主机飞轮端采集主机飞轮端主机转速数据；
通过电阻电压传感器在增压器端主机进气总管上采集主机进气增压压力数据，在滑油泵出口滤器后采集主机滑油进机压力数据；
通过气体温度传感器在增压器后的排烟总管采集排烟总管排气温度数据；
通过油温度传感器在滑油冷却器进口采集滑油冷却器进口滑油温度数据；
通过水温度传感器在淡水冷却水出口采集所述淡水温度数据；
通过船舶自动识别单元采集船位数据和航速数据。
本实施例所述的一种船舶主机工况远程监控方法中，所述步骤102，包括：
将所述主机工况数据接入信号隔离安全栅，所述信号隔离安全栅将接收的经传感器采集的主机工况数据的电信号转换为可以被计算机识别的modbus RS485信号，并将所述modbus RS485信号一一对应输出，所述电信号包括电阻信号、电压信号或电流信号；
将输出的所述modbus RS485信号分别输入协议转换器，通过协议转换器，将所述modbus RS485信号一分为二；
两路所述modbus RS485信号中的一路传输至船载数据显示模块，另一路传输至船载数据管理模块，所述船载数据显示模块用于船舶现场显示经处理后的数据，所述船载数据管理模块用于在远程网页查看经处理后的数据。
由以上技术方案可知，本发明实施例提供一种船舶主机工况远程监控***，包括：数据采集模块，用于采集船舶的主机工况数据，将所述主机工况数据分别传输至船载数据显示模块和船载数据管理模块；所述船载数据显示模块，用于接收并显示所述主机工况数据；所述船载数据管理模块，用于接收并存储所述主机工况数据，并为两个或两个以上的远程终端设备提供所述主机工况数据的访问读取和展示功能；所述远程终端设备，用于通过虚拟专用网络访问读取所述船载数据管理模块存储的主机工况数据，并将所述主机工况数据展示于远程终端设备的网页。
由于现有的船舶工况远程监控方法中，大多采用卫星通信设备进行主机工况信息的传输，而卫星通信设备的价格较高，在大量船舶上安装的成本过高。而采用前述***，能够采集船舶主机的运行参数，并现场显示，使岸上管理人员通过岸上多点设备远程访问本***，能够同步显示船舶主机的运行参数，及时掌握船舶主机运行工况信息，从而了解船舶当前运行状况，再根据船舶当前运行状况指导和督促船上工作人员落实主机安全和管理要求。此外，船舶主机工况远程监控***，能够查询船舶历史运行状况，为船舶管理提供科学依据，为事故调查和工况分析提供技术支持。通过终端设备连接虚拟专用网络获取船舶主机工况信息，避免使用卫星通信设备，因此相对于现有技术，在保证监控效果的同时，降低了设备成本和运行成本。
此外，本实施例在数据采集前，还需研究需要采集的主机工况数据。具体的，船舶运行过程中常见的主机工况数据主要有三类：
第一类：温度，包括油温、水温、排气温度、增压空气温度；其中，所述油温包括滑油温度、燃油温度，所述水温包括淡水温度、江水温度，所述排气温度包括单缸排气温度、排气总管温度。
第二类：压力，包括油压、水压、增压空气压力、单缸爆压、单缸压缩压力；其中，所述油压包括滑油压力、燃油压力，所述水压包括淡水压力、江水压力。
第三类：转速，包括主机转速、尾轴转速、增压器转速。
其中，主机转速、增压压力能反映主机的机械负荷，总排温、增压压力能反映主机的热负荷，油温、油压、水温能反映设备的管理情况。以上指标能反映主机的总体情况且易于监测。虽然压缩压力、***压力、单缸排温也能较好的反映主机工况，但如千吨级新平江等功率相对不大的船舶主机无相应测量口，且不易于连续测量。
从易于测量、准确反映主机工况要求考虑，选择以下六项参数：主机转速、总排温、增压压力、滑油压力、滑油温度、淡水温度。具体的，参数采集的位置与单位参见表1。
同时，从船舶自动识别***(Automatic Identification System，AIS)中采集船位、航速等信息，标识船舶状态。
表1主机采集参数表
监测数据输出列表参见表2。
表2工况列表
本实施例中的工况参数曲线显示示意参见图1。相关参数在同一图表中综合显示工况参数连续曲线图，直观方便，利于对比分析。时间区间可选，且参数在活动窗口中可勾选。同一曲线图中可同时显示所有参数或部分参数。在选中某点时，光标可显示具体的时间、地点、航速等信息。
在设定时间段内，相关参数达到或超出台架试验对应工况值或说明书规定值时，相关测量记录形成提示、预警列表，所述说明书可根据需要进行设定。参见表3、表4。
总排温、增压压力超出台架试验额定负荷的100％对应值，淡水温度超出、滑油压力低于说明书规定值，转速超出规定值时，进行预警提示。表格中相应数据标色显示，如以黄色显示。
总排温、增压压力超出台架试验额定负荷的110％对应值，淡水温度超说明书规定值 110％，滑油压力低于说明书值85％时，数据在表中变色显示，如以红色显示。
表3工况预警列表
表4工况报警列表
本实施例所述一种船舶主机工况远程监控***中，通过在嵌入式***中定制虚拟专用网络(Virtual Private Network，VPN)客户端连接到防火墙后接入内网。数据存储在船端的船载数据模块，远程客户端通过本发明所述船舶主机工况远程监控***接入船载的数据管理模块，并按需要在船载数据显示模块显示实时值和在远程客户端上展示船舶的主机工况数据相关的实时或历史数据和图形图表。
本实施例中，通过VPN获取船舶的主机工况数据，有如下优点：能够使得工况数据按需传输，如果是单人管理与使用，则节省带宽与流量；单船数据损坏对***不影响；数据传输使用安全的VPN通道；单船实施成本低。本实施例中，船载数据管理模块的主机使用VPN技术与公司VPN服务建立安全通道后获得唯一的公网IP；船载数据管理模块的主机存储着所有的传感器数据，这些数据不主动上报到公司而是存储在本地；在岸基客户需要查看这些数据时可以通过访问船载主机的数据。这就是本方案通过VPN+客户端存储+远程调用显示的传输方案，如图2所示。
此外，在本实施例中，经比较单一模拟量传感器、就地数字化数显并通讯、远端独立数字化并通讯几种型式后，优选“远端独立数字化并通讯”的设备型式。具体比选参见表5。
表5传感器比选表
| 序号 | 传感器型式 | 优势 | 不足 |
| 1 | 模拟量 | 可靠、价低 | 无法通讯 |
| 2 | 数字化带数显 | 直观，可通讯 | 抗振动差，易损坏，价高 |
| 3 | 远端独立数字化并通讯 | 可靠，独立无干扰并可通讯 | 需要安装相应设备箱 |
本实施例中，所述船载数据显示模块可通过安装于船舱中的工况数据监测显示箱实现，所述工况数据监测显示箱是主机信号传感器参数采集处理中心，并具有数据在船舶机舱本地显示的功能。
为配套***功能，传感器采集的数据需进行数字化处理，达到可通过RS485输出满足计算机使用标准的MODBUS-RTU通讯协议的信号给上位机，并具有一定的可扩展性。
左/右2台主机工况的12个检测点模拟量数据统一传输到集中控制箱处理；配套连接线并使用航空接口以便于快速更换；使用交、直流电源不间断供电；处理后的数据可用于本地显示，以利于船舶现场监管；还可用以太网或RS485输出。
在信号各自采集-集中信号处理后转换为协议信号，以及信号各自采集各自处理转换为协议信号后的两种方式比选上，课题组研究比较后认为，因市场上有成熟的单独信号处理并隔离的产品，而信号各自采集后再集中处理的产品需独立开发，且集中处理器的损坏或某一传感器的损坏均会造成***不正常等原因，课题组决定优选采用传感器信号属各自采集、分别处理的方式进行数字化转换。此方法也有利于后期的使用维护。
表6采集数据表
本实施例中，所述船舶的主机工况数据可在远程终端设备，如电脑端和手机端显示数据，具体的，所述主机工况数据可通过列表显示。此外，所述主机工况数据可按时间实时显示，参见表7。具体的时间间隔可设定。同时，可调用、查看历史时段的主机工况数据。
此外，在设定时间段内，选出总排温、增压压力、淡水温度最高点和达到或超出台架试验或说明书负荷值等对应工况值或经验值的100％提示、110％报警的点，并标识出 最大值的点；形成提示列表和预警列表，具体的，参见表8、表9。
所述设定时间段可以根据需要设定，例如24小时或30天内，同一曲线图中可同时显示航速、转速、排温以及增压压力，以便于分析。在选中某点时，可光标显示具体的时间、地点以及航速信息。
表7工况列表
表8工况预警列表
表9工况报警列表
如图3所示，本实施例所述船舶主机工况远程监控***中，设备硬件采用核心板加扩展板的结构，方便以后拓展接口和功能。其中，核心板放置主要的CPU及存储器件，扩展版板置电源和接口芯片。
缓存方面采用DDR3器件，容量大小为2GByte，长存方面采用NANDFLASH，容量大小为512M。
核心处理器件为德州仪器的ARM加DSP双核图像处理芯片TMS320DM8127，这是一款高度集成、可编程的平台，可满足IP网络摄像机、工业自动化网络摄像机、立体摄像机、视频监控、高清视频会议车等多种视频应用需求。
该芯片提供了控制外部***设备和与外部处理器通信的能力。TMS320DM8127数字媒体处理器还包括一个高清晰度视频和成像处理器2(HDVICP 2)，用于从DSP核心加载许多视频和图像处理任务，使其可用于更多的视频和成像算法。
设备输入与输出端口以实际现场使用为基础，可以通过配置变化端口类型。目前提供了电源、视频、网络、信号等接口。
如图4所示，为本实施例提供的软件架构图，具体的，所述船舶主机工况远程监控***的软件部分包括：整体软件采用基于插件(plugin)和管道(pipeline)的体系结构的Gstreamer、自主filesink和自定义播放控件，主要采用C/C++语言混编，在嵌入式***中开发。
本***将采集到的船上设备数据处理后与船载的视频监控***结合，可以在摄像机画面上叠加前端传感数据用于显示，还可以通过视频监控管理平台上的监控画面实时了解摄像机监控目标设备的状态信息，具体的，数据叠加的方案使用http请求和IPCSDK 两种方法混合模式。
采集到的船舶主机工况、航速、航向、位置等数据使用Sqlite+自主 DiskWriter+webservice模式存储。数据存储分为两种模式，库表存储和二进制数据存储；所有硬盘读写都是无文件***，直接使用底层IO读写函数。库表的数据存储使用sqlite 和二进制存盘双备份方式，用于数据库崩溃恢复数据。
Web部分提供用户浏览功能，方便用户使用浏览器查看船舶工况信息，Web功能使用Boa+Webservice+EasyUI方式构建，改造Boa使其支持webservice，使用EasyUI框架开发前端页面。
由以上技术方案可知，本发明实施例提供一种船舶主机工况远程监控***，包括：数据采集模块，用于采集船舶的主机工况数据，并将所述主机工况数据转换为modbusRS485信号分别传输至船载数据显示模块和船载数据管理模块；船载数据显示模块，用于显示所述主机工况数据，所述主机工况数据由接收数据采集模块传输的modbus RS485 信号后通过船载数据显示模块转换而得；船载数据管理模块，用于存储所述主机工况数据，并为两个或两个以上的远程终端设备提供所述主机工况数据的访问读取和展示功能，所述船舶主机工况数据由接收数据采集模块传输的modbus RS485信号后通过船载数据管理模块转换而得；所述远程终端设备，用于通过虚拟专用网络获取所述船载数据管理模块存储的主机工况数据，并将所述主机工况数据展示于远程终端设备的网页。
由于现有的船舶工况远程监控方法中，大多采用卫星通信设备进行主机工况信息的传输，而卫星通信设备的价格较高，在大量船舶上安装的成本过高。而采用前述***，能够采集船舶主机的运行参数，并现场显示，使岸上管理人员通过岸上多点设备远程访问本***，能够同步显示船舶主机的运行参数，及时掌握船舶主机运行工况信息，从而了解船舶当前运行状况，再根据船舶当前运行状况指导和督促船上工作人员落实主机安全和管理要求。
此外，船舶主机工况远程监控***，能够查询船舶历史运行状况，为船舶管理提供科学依据，为事故调查和工况分析提供技术支持。通过远程终端设备连接虚拟专用网络获取船舶主机工况信息，避免使用卫星通信设备，因此相对于现有技术，在保证监控效果的同时，降低了设备成本。
具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的一种船舶主机工况远程监控***的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-onlymemory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM) 等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。
Claims (9)
1.一种船舶主机工况远程监控***，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于采集船舶的主机工况数据，将所述主机工况数据分别传输至船载数据显示模块和船载数据管理模块；
所述船载数据显示模块，用于接收并显示所述主机工况数据；
所述船载数据管理模块，用于接收并存储所述主机工况数据，并为两个或两个以上的远程终端设备提供所述主机工况数据的访问读取和展示功能；
所述远程终端设备，用于通过虚拟专用网络访问读取所述船载数据管理模块存储的主机工况数据，并将所述主机工况数据展示于远程终端设备的网页。
2.根据权利要求1所述的一种船舶主机工况远程监控***，其特征在于，所述数据采集模块，包括：
数据采集单元，用于通过两个以上的传感器采集主机工况数据；
数据转换单元，用于将所述传感器采集的主机工况数据通过信号隔离安全栅转换为modbus RS485信号；
数据传输单元，用于接收所述modbus RS485信号，通过协议转换器，将所述modbusRS485信号分别传输至第一传输单元和第二传输单元；
第一传输单元，用于将所述modbus RS485信号发送至船载数据显示模块；
第二传输单元，用于将所述modbus RS485信号发送至船载数据管理模块。
3.根据权利要求2所述的一种船舶主机工况远程监控***，其特征在于，所述数据采集单元，包括：
电磁脉冲传感器，用于在主机飞轮端采集主机飞轮端主机转速数据；
电阻电压传感器，用于在增压器端的主机进气总管上采集主机进气增压压力数据，以及在滑油泵出口滤器后采集主机滑油进机压力数据；
气体温度传感器，用于在增压器后的排烟总管采集排烟总管排气温度数据；
油温度传感器，用于在滑油冷却器进口采集滑油冷却器进口滑油温度数据；
水温度传感器，用于在淡水冷却水出口采集淡水温度数据；
船舶自动识别单元，用于采集船位数据和航速数据。
4.根据权利要求2所述的一种船舶主机工况远程监控***，其特征在于，所述船载数据显示模块，包括：
船载信号接收单元，用于接收所述第一传输单元传输的modbus RS485信号；
船载信号处理单元，用于通过计算机解码所述modbus RS485信号，将所述modbusRS485信号转换为主机工况数据；
船载数据显示单元，用于将所述主机工况数据展示于显示设备。
5.根据权利要求2所述的一种船舶主机工况远程监控***，其特征在于，所述船载数据管理模块，包括：
数字化处理单元，用于接收所述第二传输单元传输的modbus RS485信号，并将所述modbus RS485信号中的数据按定义好的数据格式解析，获得标准可读的十进制数据存储到数据库中；
存储单元，用于存储所述主机工况数据；
信号传输单元，通过标准虚拟专用网络协议与虚拟专用网络服务器建立安全的网络通道，在所述虚拟专用网络服务器上配置地址转换，将监控***的服务发布于互联网。
6.根据权利要求1所述的一种船舶主机工况远程监控***，其特征在于，所述远程终端设备包括：
信号接收单元，用于按照配置的地址通过与所述虚拟专用网络服务器建立连接，访问所述数据管理模块在互联网发布的服务信息，接收所述modbus RS485信号转换后存储的网页数据；
网页操作单元，用于与所述虚拟专用网络服务器建立的连接，访问固定的网页，访问监控***数据管理模块发布的服务内容；
数据显示单元，用于根据所述数据管理模块发布的服务内容将主机工况数据展示于显示设备。
7.根据权利要求1所述的一种船舶主机工况远程监控***，其特征在于，一种船舶主机工况远程监控方法，包括：
步骤101，通过所述数据采集模块采集船舶的主机工况数据；
步骤102，通过所述数据采集模块将所述主机工况数据进行数字化处理，转换为modbusRS485信号；
步骤103，通过所述数据采集模块将modbus RS485信号传输至船载数据显示模块和船载数据管理模块；
步骤104，所述船载数据显示模块接收一路modbus RS485信号，并将所述modbus RS485信号转换为主机工况数据进行现场展示，所述船载数据管理模接收另一路modbus RS485信号，并将所述modbus RS485信号转换为主机工况数据进行存储；
将存储的所述主机工况数据进行运算后，形成历史数据、实时数据和报警数据，并形成数据列表和动态数据曲线，通过标准虚拟专用网络协议与虚拟专用网络服务器建立安全的网络通道，在所述虚拟专用网络服务器上配置地址转换，将监控***的服务发布于互联网；
步骤105，所述远程终端设备通过虚拟专用网络获取所述船载数据管理模块存储的主机工况数据；
步骤106，当所述主机工况数据在预设时间段内达到预设标记阈值时，所述船载数据管理模块对主机工况数据进行标记处理；
步骤107，将所述主机工况数据展示于网页。
8.根据权利要求7所述的一种船舶主机工况远程监控***，其特征在于，所述步骤101，包括：
通过电磁脉冲传感器、电阻电压传感器、气体温度传感器、油温度传感器以及水温度传感器获取船舶的主机工况数据，包括：
通过电磁脉冲传感器在主机飞轮端采集主机飞轮端主机转速数据；
通过电阻电压传感器在增压器端主机进气总管上采集主机进气增压压力数据，在滑油泵出口滤器后采集主机滑油进机压力数据；
通过气体温度传感器在增压器后的排烟总管采集排烟总管排气温度数据；
通过油温度传感器在滑油冷却器进口采集滑油冷却器进口滑油温度数据；
通过水温度传感器在淡水冷却水出口采集所述淡水温度数据；
通过船舶自动识别单元采集船位数据和航速数据。
9.根据权利要求7所述的一种船舶主机工况远程监控***，其特征在于，所述步骤102，包括：
将所述主机工况数据接入信号隔离安全栅，所述信号隔离安全栅将接收的经传感器采集的主机工况数据的电信号转换为可以被计算机识别的modbus RS485信号，并将所述modbus RS485信号一一对应输出，所述电信号包括电阻信号、电压信号或电流信号；
将输出的所述modbus RS485信号分别输入协议转换器，通过协议转换器，将所述modbus RS485信号一分为二；
两路所述modbus RS485信号中的一路传输至船载数据显示模块，另一路传输至船载数据管理模块，所述船载数据显示模块用于船舶现场显示经处理后的数据，所述船载数据管理模块用于在远程网页查看经处理后的数据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200731 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |