CN112383580A - 一种基于本体的船舶远程故障报警*** - Google Patents

一种基于本体的船舶远程故障报警*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于本体的船舶远程故障报警***，包括工况管理子***和远程维修服务子***，其中，工况管理子***用于采集异构船载传感器的监测数据，并将采集的监测数据转换成本体实例数据并进行存储与推理，再将推理结果发送到远程维修服务子***，远程维修服务子***，用于将推理结果发送到船载和岸基远程技术人员，提供船舶维修辅助决策与工况知识服务，远程维修服务子***具体包括后端层、中间层和前端层，本发明通过Web技术以本体范式形式表达船舶保障知识，利用本体规则引擎来进行推理，从而帮助生成最后的维修方案。***不仅能够实时监测船舶状况并自动生成故障报警，而且支持船舶与岸基技术人员的信息共享以及船舶信息查询。

Description

一种基于本体的船舶远程故障报警***
技术领域
本发明涉及船舶远程技术保障技术领域，具体涉及一种基于本体的船舶远程故障报警***。
背景技术
近年来我国越来越重视船舶与岸基保障一体化的状态监测技术，但当前研究还是主要关注船舶设备的数据读取、显示和存储，需要船上技术人员从仪表显示中根据经验判断可能发生的故障或问题。
本申请发明人在实施本发明的过程中，发现现有技术的方法，至少存在如下技术问题：
(1)当前船舶故障保障报警***的运行模式还是以单体架构为主，可扩展性和可靠性欠缺；
(2)保障知识的表达不统一，缺乏知识推理能力；
(3)不支持远程数据传输和信息查询。
由此可知，现有技术由于知识表达不统一且缺乏知识推理。从而导致报警效果较差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于本体的船舶远程故障报警***及方法，用以解决或者至少部分解决现有技术中由于保障知识表达不统一缺乏知识推理从而导致的报警效果较差的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种基于本体的船舶远程故障报警***，包括：
工况管理子***，用于采集异构船载传感器的监测数据，并将采集的监测数据转换成本体实例数据并进行存储与推理，再将推理结果发送到远程维修服务子***，工况管理子***具体包括船舶端工况管理中间件和中央工况管理中间件，其中，工况管理中间件和中央工况管理中间件包括数据采集器模块、本体管理器模块以及工况代理模块，数据采集器模块用于采集异构船载传感器的监测数据，本体管理器模块用于存储在数据库中的本体模型及其实例、基于规则的推理机及以及规则文件，并根据本体模型、推理机和规则文件对监测数据进行推理，得到推理结果，工况代理模块用于管理中间件与远程维修服务子***之间的交互，将推理结果发送至远程维修服务子***；
远程维修服务子***，用于将推理结果发送到船载和岸基远程技术人员，提供船舶维修辅助决策与工况知识服务，远程维修服务子***具体包括后端层、中间层和前端层，其中，后端层用于存储信息资源，中间层用于实现远程维修服务子***的各类服务业务逻辑，前端层用于生成用户交互界面。
在一种实施方式中，中央工况管理中间件的数据采集器模块包括报警管理单元和船舶工况管理单元，船舶工况管理单元为每一个受其管理的船舶工况管理中间件建立一个消息队列，从远程维修服务子***发送的消息均路由至目标船舶的消息队列；报警管理单元用于在收到船舶工况管理中间件发来的警报后，将报警路由至本体管理器，创建故障通知策略。
在一种实施方式中，工况管理中间件还包括工况客户端，用于定期轮询中央工况管理中间件的船舶工况管理模块，查询是否有新的消息。
在一种实施方式中，工况管理中间件的数据采集器模块包括数据融合单元和数据采集调度单元，其中，数据采集调度单元用于执行定时器事件，并根据定时器事件对象中的监测方案分配相应的定时触发器以控制从传感器采集数据的频率，数据融合单元用于对采集的数据进行融合与转发。
在一种实施方式中，本体管理器模块存储的本体模型包括设备领域本体、船舶领域本体、报警管理本体、保障力量本体，其中设备领域本体包括设备监测数据和测量参数，船舶领域本体包括监测船舶内部环境参数，包括温度、湿度、烟雾、火警，报警管理本体包括船舶设备故障时的维修申请策略，保障力量本体包括属于不同组织机构的船舶设备技术人员。
在一种实施方式中，本体管理器模块中的推理机用于根据设备领域本体、船舶领域本体判断是否发出警报以及确定警报级别，推理机还用于根据报警管理本体、保障力量本体以及确定的报警级别，确定通知策略。
在一种实施方式中，远程维修服务子***的中间层实现的服务业务逻辑包括维修文档管理、通知管理、专家基本信息、消息发送以及主动维修申请。
在一种实施方式中，工况管理中间件具体用于：
根据采集的监测数据生成设备领域本体实例和船舶领域本体实例；
根据领域本体实例和船舶领域本体实例，利用推理机和推理规则生成报警通知，并确定报警级别；
将报警通知和报警级别发送至中央工况管理中间件。
在一种实施方式中，中央工况管理中间件具体用于：
检测警报消息中包含的船舶故障情况和数据库中存储的当前保障人员的忙闲状态；
根据船舶故障状态、当前保障人员的忙闲状态以及触发的警报级别，创建相关的报警管理本体实例、保障力量本体实例；
根据报警管理本体实例、保障力量本体实例，利用推理机和推理规则生成通知策略；
并将生成的通知策略发送到远程维修服务子***。
基于同样的发明构思，本发明第二方面提供了一种基于本体的船舶远程故障报警方法，包括：
通过远程维修服务子***接口发送控制命令，控制命令包括访问或修改设备信息，设备信息包括报警阈值和数据采集参数配置；
远程维修服务子***将控制命令发送到中央工况管理中间件，通过中央工况管理中间件转发至船舶工况管理中间件；
船舶工况管理中间件根据控制命令，控制船舶设备及内部环境检测传感器采集船舶设备数据以及内部环境数据；
船舶工况管理中间件将采集的数据转发至远程维修服务子***以更新设备记录信息，同时将采集的数据发送至本体管理器模块，用于修改设备领域本体实例和船舶领域本体实例；
船舶工况管理中间件根据设备领域本体实例和船舶领域本体实例，采用基于规则的推理机进行推理，向中央工况管理中间件发送触发报警通知；
中央工况管理中间件根据报警通知，生成报警管理本体和保障力量本体实例，并根据报警管理本体和保障力量本体实例，采用基于规则的推理机进行推理，生成报警策略，再发送至远程维修服务子***；
远程维修服务子******依据报警策略向专家列表中的目标对象发送维修申请，其中，专家列表包含在报警管理本体中，报警管理本体包括通知策略模型，通知策略模型为一个专家队列集合，每一个专家队列包含一个专家列表，对应船舶保障网络中的成员。
本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明提供的一种基于本体的船舶远程故障报警***，包括工况管理子***和远程维修服务子***，工况管理子***具体包括船舶端工况管理中间件和中央工况管理中间件，其中，工况管理中间件和中央工况管理中间件包括数据采集器模块、本体管理器模块以及工况代理模块，数据采集器模块用于采集异构船载传感器的监测数据，本体管理器模块用于存储在数据库中的本体模型及其实例、基于规则的推理机及以及规则文件，并根据本体模型、推理机和规则文件对监测数据进行推理，得到推理结果，工况代理模块用于管理中间件与远程维修服务子***之间的交互，将推理结果发送至远程维修服务子***；远程维修服务子***具体包括后端层、中间层和前端层，其中，后端层用于存储信息资源，中间层用于实现远程维修服务子***的各类服务业务逻辑，前端层用于生成用户交互界面。
通过本发明提供的船舶远程故障报警***，在数据传输存储方面，采用了语义Web技术支持个性化Web服务的开发，并通过Web技术以本体范式形式表达船舶保障知识，利用本体规则引擎来进行推理，从而帮助生成最后的维修方案。***不仅能够实时监测船舶状况并自动生成故障报警，而且支持船舶与岸基技术人员的信息共享以及船舶信息查询，改善了报警效果，解决了现有技术中由于保障知识表达不统一以及缺乏知识推理而导致的报警效果较差的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中船舶工况管理结构图；
图2为本发明实施例中设备领域本体示意图；
图3为本发明实施例中船舶领域本体示意图；
图4为本发明实施例中报警管理本体示意图；
图5为本发明实施例中保障力量本体示意图；
图6为本发明实施例中***总体结构示意图；
图7为本发明实施例中工况管理子***详细结构图；
图8为本发明实施例中故障检测及报警管理流程图。
具体实施方式
为了克服已有技术的缺陷，解决船舶故障报警的知识推理欠缺问题，本发明提出一种基于本体的船舶远程故障报警***。***由三种类型的组织单元构成，工况信息提供者由分布式传感器网络组成，负责传输船舶设备状态数据，工况信息管理中间件负责信息处理，工况信息使用者根据工况信息内容调整故障处理行为，包括各类警报处理应用软件。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例提供了一种基于本体的船舶远程故障报警***，包括：
工况管理子***，用于采集异构船载传感器的监测数据，并将采集的监测数据转换成本体实例数据并进行存储与推理，再将推理结果发送到远程维修服务子***，工况管理子***具体包括船舶端工况管理中间件和中央工况管理中间件，其中，工况管理中间件和中央工况管理中间件包括数据采集器模块、本体管理器模块以及工况代理模块，数据采集器模块用于采集异构船载传感器的监测数据，本体管理器模块用于存储在数据库中的本体模型及其实例、基于规则的推理机及以及规则文件，并根据本体模型、推理机和规则文件对监测数据进行推理，得到推理结果，工况代理模块用于管理中间件与远程维修服务子***之间的交互，将推理结果发送至远程维修服务子***；
远程维修服务子***，用于将推理结果发送到船载和岸基远程技术人员，提供船舶维修辅助决策与工况知识服务，远程维修服务子***具体包括后端层、中间层和前端层，其中，后端层用于存储信息资源，中间层用于实现远程维修服务子***的各类服务业务逻辑，前端层用于生成用户交互界面。
具体来说，如图1所示。工况信息提供者为负责采集数据的分布式传感器，工况信息管理中间件负责信息处理，工况信息使用者根据工况信息内容调整故障处理行为。
工况管理中间件和中央工况管理中间件中，工况管理中间件为船舶工况管理器，中央工况管理中间件为岸基工况管理器，工况信息管理中间件由船舶工作状况管理节点构成，该节点从工况信息提供者获取数据，工况信息管理中间件包括数据采集器模块、本体管理器模块以及工况代理模块，(1)数据采集器模块，通过SOAP消息从支持Web服务的传感器网络接收数据；如果传感器不支持Web服务，则通过加装传感适配器与传感器连接，由适配器负责把接收到的数据转成SOAP消息后，再发送至数据采集器。(2)本体管理器模块(即工况知识库)负责管理知识库，它通过数据库存储工况模型及示例数据，另外工况知识库还包括推理机和规则文件。(3)工况代理模块负责工况管理节点与外部应用软件之间的交互，具体工作流程包括：当应用软件(远程维修服务子***)需要查询工况数据时，工况代理模块对查询命令进行格式转换，并交付工况知识库执行，执行结果返回给应用软件；当工况改变时，将变化后数据传输给订阅该事件的应用软件，各分布式组件之间的通信采用SOAP Web服务接口和基于XML消息的HTTP通知服务。
需要说明的是，(1)第一种数据采集方式是通过SOAP消息接收数据，但两类工况管理器(工况管理中间件和中央工况管理中间件)的数据来源不同，船舶工况管理中间件从支持 Web服务的传感器中接收数据，中央工况管理中间件从船舶工况管理中间件发来的SOAP消息接收数据。第二种方式是通过传感适配器采集数据，主要应用于船舶工况管理中间件从不支持Web服务的传感器中采集数据。(2)基于知识库的工况知识库：它包括存储在数据库中的本体模型及其实例、基于规则的推理机及以及规则文件，工况知识库可以基于Jena平台实现。(3)工况代理：把工况数据分发至外部服务，当监测数据发生改变时，把改变的数据提交给订阅了该类型数据的应用软件。同时工况代理也支持请求/响应模式，通知/订阅和请求/ 响应模式都可以以SOAP消息交换方式实现。
远程故障报警***除了工况管理子***(由船载中间件和中央中间件组成)外，还包括远程维修服务子***，共同组成了远程故障报警***，工况管理子***负责采集异构船载传感器的监测数据，把它们转换成本体实例数据并进行存储与推理，最后结果发送到上层船舶保障应用软件(远程维修服务子***等)，远程维修服务子***为船载和岸基远程技术人员提供船舶维修辅助决策与工况知识服务，远程维修服务子***和工况管理子***之间利用标准的Web服务接口通信。
在一种实施方式中，中央工况管理中间件的数据采集器模块包括报警管理单元和船舶工况管理单元，船舶工况管理单元为每一个受其管理的船舶工况管理中间件建立一个消息队列，从远程维修服务子***发送的消息均路由至目标船舶的消息队列；报警管理单元用于在收到船舶工况管理中间件发来的警报后，将报警路由至本体管理器，创建故障通知策略。
具体来说，为了能够与远程维修服务子***等外部软件交互采集频率或警报阈值等消息，中央工况管理中间件的船舶工况管理单元提供了一个Web服务接口，它可以被远程维修服务子***调用，船舶工况管理单元为每一个受其管理的船舶工况管理中间件建立一个消息队列，从远程维修服务子***发送来的消息都路由至目标船舶的消息队列。
在一种实施方式中，工况管理中间件还包括工况客户端，用于定期轮询中央工况管理中间件的船舶工况管理模块，查询是否有新的消息。
具体来说，船舶工况管理中间件的工况客户端模块定期轮询中央工况管理中间件的船舶工况管理单元，查询是否有新的消息，这种周期性轮询既可以监测船舶工况管理中间件的操作，也可以诊断岸基和船舶工况管理中间件的连接是否正常。当有一段时间没有收到某船舶的周期性轮询，表明可能出现软件故障或通信中断，需要立即触发相应警报，应急资源小组收到警报通知后即开始解决。
在一种实施方式中，工况管理中间件的数据采集器模块包括数据融合单元和数据采集调度单元，其中，数据采集调度单元用于执行定时器事件，并根据定时器事件对象中的监测方案分配相应的定时触发器以控制从传感器采集数据的频率，数据融合单元用于对采集的数据进行融合与转发。
具体来说，舶工况管理中间件的工况客户端分析接收到的消息内容并产生相应事件。船舶工况管理中间件的数据采集调度模块负责执行新的定时器事件，根据定时器事件对象中的监测方案，数据采集调度模块分配相应的定时触发器以控制从传感器采集数据的频率。
船舶工况管理中间件的数据融合模块提供一个功能调用的Web服务接口，传感器网络通过调用它发送新获取的采集数据，随后这些数据转送至工况代理模块的数据分发单元，数据分发单元再转发这些数据至远程维修服务子***以便更新设备记录信息，同时也发送一份消息至本体管理器模块，以便修改设备和船舶环境本体实例，为了检测可能的故障并产生警报事件，基于规则的推理机利用知识库进行推理。
在一种实施方式中，本体管理器模块存储的本体模型包括设备领域本体、船舶领域本体、报警管理本体、保障力量本体，其中设备领域本体包括设备监测数据和测量参数，船舶领域本体包括监测船舶内部环境参数，包括温度、湿度、烟雾、火警，报警管理本体包括船舶设备故障时的维修申请策略，保障力量本体包括属于不同组织机构的船舶设备技术人员。
具体来说，本体管理器模块的知识库中具体包括以下4类本体：设备领域本体、船舶领域本体、报警管理本体以及保障力量本体。其中，设备领域本体包括设备监测数据和测量参数，例如，监测参数表示需要监测的指标(温度、湿度等)，监测数据为采集的这些指标的数据值，这些数据可被***用于判断设备的工作状况，通过将采集的数据与设置的阈值进行比较从而判断是否应该发出警报。***利用OWL Web本体语言描述设备本体模型，图2利用 UML类图表述OWL类，UML类图中的属性表示OWL类的数据类型属性，UML类图中连线表示OWL类的对象属性。图2为设备领域本体的一个示例，其中为设备增加了一个润滑油参数类的实例，将测量值与标准范围进行比较，用来判断设备的工作状态，每一个标准范围包括上限值、下限值及报警级别，当测量值超出上限值或低于下限值时，对应级别的警报就会激发，***警报级别可以划分为4级，分别为很低、低、中等、高，警报级别可以进一步细化。当1个或多个测量参数不在标准范围之内时，根据“异常参数类”和对应的警报级别，设备的工作状态也将改变，规则推理器也会据此生成警报事件，一个警报事件消息中包括设备当前状态的紧急级别、设备基本属性和产生异常条件的参数。
船舶内部环境参数也可以激发警告，船舶领域本体表示了这种情况。船舶领域本体与设备领域本体类似，但主要用于监测船舶内部环境参数，包括温度、湿度、烟雾、火警等，如图3所示。
当***发现非正常的设备参数值或船舶环境参数值时，表明有故障发生，这时需要报警。当技术人员收到警报后需要组织维修，为此需要设置好维修申请策略，以便调集合适的专业人员，申请策略需要解决的问题包括：(1)需要通知哪种专业人员(2)维修通知以什么方式 (3)在什么时间发送较为合适(4)以及是否需要马上回应消息。报警管理本体则表示船舶设备故障时应该如何通知技术人员实施技术保障，即设置维修申请策略，如图4所示。在报警管理本体中通知策略模型表现为一个专家队列集合，每一个专家队列包含一个专家列表，对应船舶保障网络中的成员，该本体中还定义了是否需要回应消息以及通知方式(EMAIL、短消息、微信等)，每一个专家都对应一个序列号，它定义了与同一个专家队列中不同专家成员联系时的优先级。例如当出现一个中级警报时，***行为可以是：(1)通过短消息或EMAIL 通知技术人员。首先发送维修申请通知至故障设备生产厂家，如果在预定时间内没有收到回应消息，按预定义顺序通知维修厂家人员，直至收到应答消息为止。如果所有专家通知完毕，都没有收到回答消息，***通知应急救援组织。(2)同时，至少一名船舶运输公司值班人员必须被通知到，且不需要回应消息。为了保证实现行为(1)可以采取以下方法：把专家队列中需要回答属性设为真，并把专家队列中每一个成员标志为设备生产厂家技术人员或维修厂家技术人员，并指定不同序列号。为了实现行为(2)，把第2个专家队列中“需要回应”标志设置为假，并指向船舶所属公司保障值班人员。
当***收到警报后，就会出发专家通知策略，从保障专家网络中选取合适人员放进专家队列，保障专家网络模型见图5所示的保障力量本体，保障力量本体代表属于不同组织机构的船舶设备技术人员，他们可以隶属于大学、研究所、生产厂家、维修厂家等。其中专家类可继承为以下三个子类，船上技术人员，远程保障人员，附近船舶技术人员。
在一种实施方式中，本体管理器模块中的推理机用于根据设备领域本体、船舶领域本体判断是否发出警报以及确定警报级别，推理机还用于根据报警管理本体、保障力量本体以及确定的报警级别，确定通知策略。
具体来说，本发明根据本体中定义的监测值及对应的阈值，采用基于本体的推理机来实现两个功能，第一生成报警通知，具体包括(1)判断是否发出警报，(2)确定警报级别，第二根据报警通知生成通知策略。其中，第一个功能具体可以是，针对某船用柴油机，当气缸压力高于40千克力/平方厘米，转速小于500转/分钟时，发出最高级警报，该规则可如下定义：(参数1rdf:type转速)(参数1测量结果v1)le(v1,500)(参数2rdf:type气缸压力)(参数2测量结果v2)ge(v2,500)->(工作状态警报级别‘高’)。
当警报发出后，实现第二种功能：推理机计算专家通知策略，例如，当收到中等级别警报后，按警报通知策略规定，需要一名不在值班状态的船舶维修厂家技术人员参与维修，其规则可定义如下。(维修专家rdf:type维修厂家技术人员)(维修专家空闲状态‘空闲’)(a rdf:type 报警)->(q rdf:type联系维修厂家技术人员)(q联系专家维修专家)。
具体实施方案中至少包括两类工况管理中间件，一个安装在船舶上(即船舶端工况管理中间件)，当船舶本地技术人员无法解决故障时，通过它与安装在岸基远程保障单元的中央工况管理中间件通信。另一个安装在岸基远程保障单元(中央工况管理中间件)，它主要负责远程资源服务的集成和消息分发，并与船载工况管理中间件协同，船载工况管理中间件和中央工况管理中间件共同组成了工况管理子***。远程故障报警***除了工况管理子***外，还包括远程维修服务子***，共同组成了远程故障报警***，工况管理子***负责采集异构船载传感器的监测数据，把它们转换成本体实例数据并进行存储与推理，最后结果发送到上层船舶保障应用软件(远程维修服务子***等)，远程维修服务子***为船载和岸基远程技术人员提供船舶维修辅助决策与工况知识服务，远程维修服务子***和工况管理子***之间利用标准的Web服务接口通信，远程故障报警***总体结构如图6所示。
在一种实施方式中，远程维修服务子***的中间层实现的服务业务逻辑包括维修文档管理、通知管理、专家基本信息、消息发送以及主动维修申请。
具体来说，远程维修服务子***作为Web应用软件，采用J2EE JSP/servlet技术实现，设计模式为MVC。后端层在图6中表现为信息管理数据库，主要存储以下的信息资源：设备基本资料、设备维修记录、设备维修计划、信号阈值、设备保障日志、专家基本信息、专家当前忙闲状态、船舶维修保障专家资源库等。
前端层主要由前端界面生成服务实现，根据***用户使用的不同设备特性(包括分辨率、内存、CPU处理能力、操作***等)渲染相应的用户交互界面，支持的设备可以为PC机、平板电脑、手机或专用PDA等。
中间层实现远程维修服务子***的各类服务业务逻辑，包括维修文档管理、通知管理、专家基本信息、消息发送、主动维修申请等。主要功能模块如下：(1)设备文档管理：为岸基和船舶技术人员使用，技术人员通过它可以访问和修改设备维修记录文档，读写权限由用户角色指定；(2)维修通知管理器：当中央服务器收到警报消息，该警报消息可由工况管理子***自动触发，或由船载技术人员主动发出的维修申请触发，按照中央工况管理中间件指定的通知策略，通过各种通讯手段，包括电子邮件短消息，微信或电话等，联系船舶维修保障人员参与故障处理；(3)专家简历管理：不仅保存船舶维修保障人员的专长和维修经历等基本信息，而且记录专家当前的忙闲状态，知识推理机在使用通知策略联系专家时可以避开当前没有空闲时间的专家；(4)维修方案发送服务：岸基专家通过它向船舶技术人员发送维修保障建议；(5)主动维修申请：船载技术人员遇到问题时，可通过它主动向岸上保障中心发出维修申请；(6)通信管理服务：远程维修服务子***采用Web服务标准(SOAP和WSDL) 与工况管理子***等外部组件交互，底层数据库为Mysql,为了支持短消息电子邮件等保障人员通知手段，通信管理服务需要实现短消息网关和SMTP协议。
在一种实施方式中，工况管理中间件具体用于：
根据采集的监测数据生成设备领域本体实例和船舶领域本体实例；
根据领域本体实例和船舶领域本体实例，利用推理机和推理规则生成报警通知，并确定报警级别；
将报警通知和报警级别发送至中央工况管理中间件。
具体来说，工况管理子***部署在2类节点上，分为是工况管理中间件和中央工况管理中间件，其中，工况管理中间件安装于船舶状态监测服务器上，通过部署在船舶不同测点位置的监测传感器采集设备及船舶环境数据，采集后的数据进行预处理，检测是否有异常情况发生，工况管理中间件预处理过程主要包括：第1步：将采集数据加入设备和船舶本体实例中，第2步：规则推理机利用本体案例推导，如果发现异常情况，发出警报，第3步：通知岸基远程工况管理器(中央工况管理中间件)。
在一种实施方式中，中央工况管理中间件具体用于：
检测警报消息中包含的船舶故障情况和数据库中存储的当前保障人员的忙闲状态；
根据船舶故障状态、当前保障人员的忙闲状态以及触发的警报级别，创建相关的报警管理本体实例、保障力量本体实例；
根据报警管理本体实例、保障力量本体实例，利用推理机和推理规则生成通知策略；
并将生成的通知策略发送到远程维修服务子***。
具体来说，中央工况管理中间件布置在船舶远程保障中心，当收到船舶工况管理中间件发来的警报消息后，为了组成合适的专业保障人员团队，其工作流程如下。第1步：检测警报消息中发来的船舶故障情况和数据库中存储的当前保障人员的忙闲状态等；第2步：根据设备故障状态、专家忙闲情况以及触发的警报级别，创建相关的警报管理和专家管理本体实力；第3步：利用推理规则制定合适的通知策略，第4步骤：将生成的通知策略发送到远程维修服务子***，由远程维修服务子***完成随后具体的通知工作。
在工况管理子***内部，各个模块之间的信息交互以观察者(Observer)设计模式实现，即以事件/侦听方式实现，这种实现方式可以保证***内部模块的松耦合性。中央和船舶工况管理中间件都可以以J2EE Web应用程序方式实现，外部接口同样采用Web服务。
实施例二
基于同样的发明构思，本发明实施例二提供了一种基于本体的船舶远程故障报警方法，包括：
S1：通过远程维修服务子***接口发送控制命令，控制命令包括访问或修改设备信息，设备信息包括报警阈值和数据采集参数配置；
S2：远程维修服务子***将控制命令发送到中央工况管理中间件，通过中央工况管理中间件转发至船舶工况管理中间件；
S3：船舶工况管理中间件根据控制命令，控制船舶设备及内部环境检测传感器采集船舶设备数据以及内部环境数据；
S4：船舶工况管理中间件将采集的数据转发至远程维修服务子***以更新设备记录信息，同时将采集的数据发送至本体管理器模块，用于修改设备领域本体实例和船舶领域本体实例；
S5：船舶工况管理中间件根据设备领域本体实例和船舶领域本体实例，采用基于规则的推理机进行推理，向中央工况管理中间件发送触发报警通知；
S6：中央工况管理中间件根据报警通知，生成报警管理本体和保障力量本体实例，并根据报警管理本体和保障力量本体实例，采用基于规则的推理机进行推理，生成报警策略，再发送至远程维修服务子***
S7：远程维修服务子******依据报警策略向专家列表中的目标对象发送维修申请，其中，专家列表包含在报警管理本体中，报警管理本体包括通知策略模型，通知策略模型为一个专家队列集合，每一个专家队列包含一个专家列表，对应船舶保障网络中的成员。
具体来说，图7描述了工况管理子***的详细结构，图8为***故障检测及警报管理流程。
S1中，维修保障技术人员可以通过远程维修服务子***接口访问或修改设备信息，特别是技术人员可以修改某船舶的监测配置参数，比如数据采集的调度频率或相关的报警阈值。例如技术人员可以指定监测设备每隔10分钟采集一次数据。S2中，当船舱温度超过45度时，触发中级警报，远程维修服务子***把控制命令(更新报警阈值与数据采集参数配置的命令) 发送到中央工况管理中间件，再由中央工况管理中间件转发至船舶工况管理中间件。
为了能够与远程维修服务子***等外部软件交互采集频率或警报阈值等消息，中央工况管理中间件的船舶工况管理单元提供了一个Web服务接口，它可以被远程维修服务子***调用，中央工况管理中间件为每一个受其管理的船舶工况管理中间件建立一个消息队列，从远程维修服务子***发送来的消息都路由至目标船舶的消息队列，船舶工况管理中间件的中央工况客户端定期轮询中央工况管理中间件的船舶工况管理单元，查询是否有新的消息，这种周期性轮询既可以监测船舶工况管理中间件的操作，也可以诊断岸基和船舶工况管理中间件的连接是否正常。当有一段时间没有收到某船舶的周期性轮询，表明可能出现软件故障或通信中断，需要立即触发相应警报，应急资源小组收到警报通知后即开始解决。
S3中，船舶工况管理中间件的中央工况客户端分析接收到的消息内容(即控制命令)并产生相应事件，例如调整采集频率的定时器事件。船舶工况管理中间件的数据采集调度模块负责执行新的定时器事件，根据定时器事件对象中的监测方案，数据采集调度模块分配相应的定时触发器以控制从传感器采集数据的频率。
S4中，船舶工况管理中间件的数据融合单元提供一个功能调用的Web服务接口，传感器网络通过调用它发送新获取的采集数据，随后这些数据转送至工况代理的数据分发单元，数据分发单元再转发这些数据至远程维修服务子***以便更新设备记录信息同时也发送一份消息至工况知识库(本体管理器模块)，以便修改设备和船舶环境本体实例。
S5中，为了检测可能的故障并产生警报事件，基于规则的推理机利用知识库进行推理，例如如果发现船舱温度超过45度，中级警报自动触发船舶工况管理中间件的报警通知模块，通过调用中央工况管理中间件的报警管理模块，向中央工况管理中间件通知一个新的警报事件。
S6中，中央工况管理中间件的报警管理模块收到船舶工况管理中间件发来的警报后，将警报路由至本体管理器，创建故障通知策略。首先，向知识库(报警管理本体和保障力量本体组成)***新收到的实例数据，例如警报事件的属性值(包括设备代码和报警级别)和专家的更新信息(当前忙闲状态)，随后规则推理机产生报警策略。中央工况管理中间件的策略通知模块把报警策略发送至远程维修服务子***。
S7，远程维修服务子***依据报警策略向专家列表中的合适对象发送维修申请,。
本发明的主要优点包括：
本发明提供的***基于模块化和面向Web服务的***设计，主要有点和有益效果为：(1) 采用了开放式标准化的数据格式和通信协议，具有较高的可扩展性和可靠性；(2)在平台设计方面，采用Web服务标准来定义基础功能模块和他们的相互关系；(3)在数据传输存储方面，采用了语义Web技术支持个性化Web服务的开发；(4)而且Web技术还能以本体范式形式表达船舶保障知识，利用本体规则引擎来进行推理，从而帮助生成最后的维修方案。***不仅能够实时监测船舶状况并自动生成故障报警，而且支持船舶与岸基技术人员的信息共享以及船舶信息查询。
由于本发明实施例二所介绍的方法，为基于本发明实施例一中基于本体的船舶远程故障报警***所实现的方法，故而基于本发明实施例一所介绍的***，本领域所属人员能够了解该方法的具体实施形式，故而在此不再赘述。凡是基于本发明实施例一的***所实现的方法都属于本发明所欲保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/ 或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/ 或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于本体的船舶远程故障报警***，其特征在于，包括：
工况管理子***，用于采集异构船载传感器的监测数据，并将采集的监测数据转换成本体实例数据并进行存储与推理，再将推理结果发送到远程维修服务子***，工况管理子***具体包括船舶端工况管理中间件和中央工况管理中间件，其中，工况管理中间件和中央工况管理中间件包括数据采集器模块、本体管理器模块以及工况代理模块，数据采集器模块用于采集异构船载传感器的监测数据，本体管理器模块用于存储在数据库中的本体模型及其实例、基于规则的推理机及规则文件，并根据本体模型、推理机和规则文件对监测数据进行推理，得到推理结果，工况代理模块用于管理中间件与远程维修服务子***之间的交互，将推理结果发送至远程维修服务子***；
远程维修服务子***，用于将推理结果发送到船载和岸基远程技术人员，提供船舶维修辅助决策与工况知识服务，远程维修服务子***具体包括后端层、中间层和前端层，其中，后端层用于存储信息资源，中间层用于实现远程维修服务子***的各类服务业务逻辑，前端层用于生成用户交互界面。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，中央工况管理中间件的数据采集器模块包括报警管理单元和船舶工况管理单元，船舶工况管理单元为每一个受其管理的船舶工况管理中间件建立一个消息队列，从远程维修服务子***发送的消息均路由至目标船舶的消息队列；报警管理单元用于在收到船舶工况管理中间件发来的警报后，将报警路由至本体管理器，创建故障通知策略。
3.如权利要求2所述的***，其特征在于，工况管理中间件还包括工况客户端，用于定期轮询中央工况管理中间件的船舶工况管理模块，查询是否有新的消息。
4.如权利要求3所述的***，其特征在于，工况管理中间件的数据采集器模块包括数据融合单元和数据采集调度单元，其中，数据采集调度单元用于执行定时器事件，并根据定时器事件对象中的监测方案分配相应的定时触发器以控制从传感器采集数据的频率，数据融合单元用于对采集的数据进行融合与转发。
5.如权利要求1所述的***，其特征在于，本体管理器模块存储的本体模型包括设备领域本体、船舶领域本体、报警管理本体、保障力量本体，其中设备领域本体包括设备监测数据和测量参数，船舶领域本体包括监测船舶内部环境参数，包括温度、湿度、烟雾、火警，报警管理本体包括船舶设备故障时的维修申请策略，保障力量本体包括属于不同组织机构的船舶设备技术人员。
6.如权利要求5所述的***，其特征在于，本体管理器模块中的推理机用于根据设备领域本体、船舶领域本体判断是否发出警报以及确定警报级别，推理机还用于根据报警管理本体、保障力量本体以及确定的报警级别，确定通知策略。
7.如权利要求1所述的***，其特征在于，远程维修服务子***的中间层实现的服务业务逻辑包括维修文档管理、通知管理、专家基本信息、消息发送以及主动维修申请。
8.如权利要求6所述的***，其特征在于，工况管理中间件具体用于：
根据采集的监测数据生成设备领域本体实例和船舶领域本体实例；
根据领域本体实例和船舶领域本体实例，利用推理机和推理规则生成报警通知，并确定报警级别；
将报警通知和报警级别发送至中央工况管理中间件。
9.如权利要求8所述的***，其特征在于，中央工况管理中间件具体用于：
检测警报消息中包含的船舶故障情况和数据库中存储的当前保障人员的忙闲状态；
根据船舶故障状态、当前保障人员的忙闲状态以及触发的警报级别，创建相关的报警管理本体实例、保障力量本体实例；
根据报警管理本体实例、保障力量本体实例，利用推理机和推理规则生成通知策略；
并将生成的通知策略发送到远程维修服务子***。
10.一种基于本体的船舶远程故障报警方法，其特征在于，包括：
通过远程维修服务子***接口发送控制命令，控制命令包括访问或修改设备信息，设备信息包括报警阈值和数据采集参数配置；
远程维修服务子***将控制命令发送到中央工况管理中间件，通过中央工况管理中间件转发至船舶工况管理中间件；
船舶工况管理中间件根据控制命令，控制船舶设备及内部环境检测传感器采集船舶设备数据以及内部环境数据；
船舶工况管理中间件将采集的数据转发至远程维修服务子***以更新设备记录信息，同时将采集的数据发送至本体管理器模块，用于修改设备领域本体实例和船舶领域本体实例；
船舶工况管理中间件根据设备领域本体实例和船舶领域本体实例，采用基于规则的推理机进行推理，向中央工况管理中间件发送触发报警通知；
中央工况管理中间件根据报警通知，生成报警管理本体和保障力量本体实例，并根据报警管理本体和保障力量本体实例，采用基于规则的推理机进行推理，生成报警策略，再发送至远程维修服务子***；
远程维修服务子******依据报警策略向专家列表中的目标对象发送维修申请，其中，专家列表包含在报警管理本体中，报警管理本体包括通知策略模型，通知策略模型为一个专家队列集合，每一个专家队列包含一个专家列表，对应船舶保障网络中的成员。
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