基于无线网络的船舶机械设备工作状态数据实时采集系统

设计基于无线网络的船舶机械设备工作状态数据实时采集系统,实时高效采集船舶机械设备工作状态数据,为船舶设备管理提供可靠参考与依据。设备层利用内部总线建立与数据采集层有效连接,连接构建完成后,数据采集层的数据采集模块使用基于FPGA的数据采集技术采集船舶机械设备工作状态数据,采集的数据经基于RPODTD的数据传输延时优化策略优化后的无线网络,向数据存储层实时高效传输,由数据存储层有效压缩、控制后,分类存储船舶机械设备工作状态数据。实验结果表明,该系统可较好采集与传输船舶机械设备工作状态数据,数据传输时延低。     

无人船远程遥控系统运行状态实时在线监测方法

为保障无人船顺利执行勘测、投放等任务,提出无人船远程遥控系统运行状态实时在线监测方法。该方法利用感知层内温度传感器、气体传感器、柴油机监测仪、姿态传感器等采集无人船远程遥控系统运行状态实时数据后,通过感知节点控制器与网络层感知节点控制器连接,将无人船远程遥控系统运行状态实时数据传输到ZigBee网络内,再通过该网络将其传输到运算层内,使用运行状态监测模块和异常预警模块获得无人船远程遥控系统运行状态实时在线监测结果与异常结果,并将结果传输到应用层内,应用层通过可视化监测、异常预警展示等模块实现用户的人机交互。实验表明：该方法不仅可有效检测无人船远程操控系统的运行状态,还可对异常状态进行预警,且监测与预警的实时性较好。     

医院船医疗设备数据采集和传输系统设计

为满足医院船医疗设备数据的实时传输要求,提高系统吞吐能力,设计基于无线网络的医院船医疗设备数据采集和传输系统。构建医院船医疗设备数据采集和传输系统总体框架,基础层的数据采集终端利用条码扫描检测单元、电压和电流互感器、温湿度传感器采集医院设备数据,经放大滤波电路、A/D转换器获取其量测值后,由单片机完成数据打包,通过无线传送单元将其传输至数据处理层实现数据抽取、清洗等处理,网络层的无线自组网络通过路由模块调用基于MinACK的路由算法完成医疗设备数据的传输,由用户层的客户端服务器完成数据的分析、查询、存储等。实验结果表明：该系统可采集呼吸机设备功率数据、各数据段包含数据包数量为40时,系统吞吐能力最突出;用户层客户端服务器可实现UT5321设备数据的查询。     

基于数字孪生的舰船上层建筑运维系统

以降低舰船运行故障为目的,设计基于数字孪生的舰船上层建筑运维系统。该系统利用数据采集层内传感器数据采集模块采集舰船上层建筑设备基本数据和运行数据,得到舰船上层建筑设备中控数据,通过报文解析后,将其存储到MySQL数据库内;数字孪生层通过调取MySQL数据库舰船上层建筑设备中控数据,构建数字孪生体后,利用其模拟舰船上层建筑设备生产和同步虚拟运行后,得到舰船上层建筑设备实时虚拟运行数据,并将其传输到业务逻辑层内;业务逻辑层对实时虚拟运行数据进行预处理后,通过映射驱动将其传输到故障诊断模块内,该模块使用基于规则变量分析的舰船上层建筑故障诊断方法得到舰船上层建筑设备实时运行故障状态,并将故障状态信息传输到展示层内;展示层利用基础管理、数据统计和检测维保等功能实现舰船上层建筑运维。实验表明,该系统运行较为稳定,可精准诊断舰船上层建筑设备故障诊断,并为用户提供设备运维视情优先级。     

海洋环境监测系统中的数据存储技术研究

针对原有海洋环境监测系统数据存储过程中,其相对负载值失衡的问题,提出海洋环境监测系统的数据存储技术研究。利用开源云计算管理平台,采集原始环境数据,映射至监测管理模块,根据相关规定标准,判断海洋环境情况,建立远程通信通道,将整合后的数据输送至应用层,计算各监测节点存储性能,设置信任度阈值,避免数据丢失,通过监测终端读取有效数据,确认相关参数无误,通过远程接口,传输至存储节点,完成海洋环境监测系统的数据存储技术研究。设计仿真对照实验,将原有技术的相对负载值,与所提出技术相对比,实验结果表明,所提出技术能够将相对负载值稳定在130～150之间,保持数据存储节点之间的负载均衡,弥补原有技术的不足。     

面向船舶分段胎架管理的物联网构建及应用

为解决船舶分段建造过程中工艺数据实时采集与应用方面的问题,以胎架工艺装备为载体,构建一套面向船舶分段胎架管理的物联网系统。该系统由数据获取层、数据传输层和数据管理层构成,其中:数据获取层由传感器设备实现数据采集;数据传输层由ZigBee无线网络保证采集的数据实时传输;数据管理层由开发的分段建造工艺系统支撑,为胎架管理提供数据基础。试验结果表明:该系统能有效采集、传输、分析和存储船舶分段建造过程中的工艺数据,并通过系统软件对胎架进行远程控制。相比传统的分段建造模式,该方法能极大地提高工艺数据采集与胎架管理水平,为后续船舶智能制造模式的发展提供参考。     

物联网技术在舰船网络安全监测预警中的应用

为了提升网络通信的安全性,提出基于物联网技术的舰船网络安全监测预警方法。感知层利用传感器采集舰船网络设备数据;传输层中数据传输单元依据传输控制协议,封装打包各传感器采集的舰船网络数据,并传输至融合层;融合层中数据融合单元,利用加权融合算法,融合各传感器采集的网络数据;应用层中网络安全监测单元,利用集对分析算法,结合融合后的网络数据,计算舰船网络安全态势值,监测舰船网络的安全态势;利用网络安全预警单元对比分析安全态势值与设置阈值,当安全态势值低于设置阈值,则发出警报,实现舰船网络安全预警。实验证明,该方法可有效融合舰船网络设备相关数据,精准监测舰船网络的安全态势,完成网络安全监测预警。     

基于人工智能技术的船舶电气设备自动控制系统

为确保船舶电气设备稳定运行,设计基于人工智能技术的船舶电气设备自动控制系统,提升自动控制效果。利用模拟量输入模块采集船舶电气设备信息,经由模拟扩展子模块处理后传输至处理器模块内;通过数字量输入模块采集船舶电力设备开关状态的数字信号,经由开关信号检测电路处理后,传输至处理器模块内;处理器模块采用中央处理器预处理采集的设备信息与开关状态数字信号;PID径向基函数神经网络控制器,依据预处理后的设备信息与开关状态数字信号,输出船舶电气设备自动控制量;数字量输出模块依据设备控制量,经由驱动电路与开关阀驱动电路,自动控制船舶电气设备及其开关状态;利用触摸显示模块呈现船舶电气设备自动控制结果。实验证明,该系统可有效采集船舶电气设备信息,自动控制效果较优且无超调情况,具备较好的人机交互功能。     

基于物联网技术的船舶危险货物监测系统

研究物联网技术的船舶危险货物监测系统,实时、全面监测船舶危险货物,保障船舶危险货物运输安全性。该系统通过终端层内的RFID、多种传感器等设备,采集危险货物的固定信息以及状态信息,并通过构建RFID处理模型融合采集的信息,保证采集信息完整性;通过网络层将融合后的危险货物相关信息传送至监控层数据库中存储,同时监控层采用深度学习网络检测危险货物的实时状态,并通过监控中心和智能终端展示监测结果。测试结果显示：该系统能够获取危险货物的状态变化信息;保证阅读器在货物监测时均匀分布,避免RFID发生采集碰撞,全面读取货物信息;能可靠检测货物状态,判断货物是否发生泄漏或者损害。     

基于DSP平台的海上目标跟踪监测系统

针对传统海上目标跟踪监测系统目标跟踪监测性能较差的问题,提出一种基于DSP平台的海上目标跟踪监测系统。系统硬件包括图像采集模块、数据存储控制模块,其中图像采集模块主要由摄像头传感器、关联寄存器组成;数据存储控制模块主要由存储芯片、模块控制接口组成。系统软件配置为目标跟踪监测软件,通过硬件与软件相结合实现了海上目标的跟踪监测。为了验证该海上目标跟踪监测系统的目标跟踪监测性能较为优越,将该系统与基于目标选择算法的海上目标跟踪监测系统、基于卷积神经网络的海上目标跟踪监测系统、基于计算机视觉的海上目标跟踪监测系统进行对比实验,实验结果证明该系统的监测成功率更高,即目标跟踪监测性能优于传统海上目标跟踪监测系统。     

互联网环境下的舰船电气设备检修系统

目前舰船电气设备检修系统存在检修耗时长、电流不稳定等不足,基于此提出互联网环境下的舰船电气设备检修系统设计。首先,通过数据接入层、网络层和应用层对舰船电气设备检修系统的总体框架进行设计,然后,通过在数据接入层接入数据串口UHST0和UHST1,与网络层的MN420H519芯片进行连接,将芯片存储的数据通过发光二极管、计数器等传入状态显示模块和检修分析决策模块,实现对互联网环境下的舰船电气设备检修系统硬件设计;最后,通过节点算法完成系统软件设计,至此完成互联网环境下的舰船电气设备检修系统设计。实验结果表明,与传统的舰船电气设备检修系统相比,提出的舰船电气设备检修系统的检修耗时更短,电流的稳定性高。     

港口用能设备能耗在线监测系统构建技术方法研究

开展港口能耗及排放在线监测工作,是做好港口节能减排工作的一项重要技术措施。文章开发了港口能耗监测数据库和动态分析系统平台,实现了能耗及排放数据的动态、图形化显示与统计分析,从能耗数据采集、系统传输协议选取、系统拓扑结构以及系统主要功能模块确定等几方面对系统构成进行了说明。可实现对港口用能设备能耗的采集和分析,促进港口能源精细化管理。     

基于云计算平台的船舶航行数据实时快速采集系统设计

为给船舶航行控制、运维等提供数据,设计基于云计算平台的船舶航行数据实时快速采集系统。该系统数据源模块利用数据采集装置采集船舶实时航行数据,通过接收机和广播信号将其传输到DDN网络模块内,该网络模块通过路由器、交换机等将船舶航行数据传输到服务模块内,该模块通过采集服务和其他服务内的单元执行数据采集、数据异常分析、告警以及采集远程控制等功能,并将数据采集、分析等结果传输到应用模块内,应用模块通过数据实时显示、数据查询等单元为用户提供数据采集与分析等结果。实验表明,该系统采集船舶航行数据较为精准,且采集数据的实时性较好。     

基于大数据技术的船舶智能终端数据管理系统

为提升船舶数据一体化管理水平,设计基于大数据技术的船舶智能终端数据管理系统。利用设备层内的船舶GPS、ARPA、温度仪、罗经等智能终端获取船舶航行数据,并使用数据采集模块采集船舶智能终端数据后,利用通信层内的4G/5G网络、蓝牙、Wifi无线网络,将船舶智能终端数据传输到服务层。服务层通过TongWeb服务器连接访问组件后,将船舶智能终端数据传输到大数据加密模块、大数据解析、大数据离线存储控制等模块内,利用大数据技术对智能终端数据进行加密、解析、离线存储等处理后,将数据传输到交互层。交互层为用户提供数据采集驱动、页面显示和数据管理和查询功能,用户通过交互层实现船舶智能终端数据管理的交互。实验结果表明,该系统具备较好的可移植性,可实现更加安全的船舶智能终端数据管理。     

基于无线网络的船舶电气设备过热监测系统

本文设计基于无线网络的船舶电气设备过热监测系统。该系统通过短距无线通信模块、ZigBee通信协议以及无线网络中心节点组网,利用无线网络中心节点组网与短距无线通信模块实现系统的数据与指令等传输,同时利用红外摄像机采集船舶电气设备图像,并使用视觉特征三维重建方式对船舶电气设备过热位置进行重构。通过视觉识别的似然函数判断船舶电气设备是否过热,并计算船舶电气设备红外图像过热点的红外热点强度,实现船舶电气设备过热监测。实验结果表明,该系统具备较好的无线网络传输能力,并可有效对电气设备过热位置进行视觉特征三维重构,同时准确判断船舶电气设备过热情况,具备较为显著的应用效果。     

船舶绿色监测与智能预警平台

通过梳理国内外针对船舶污染物排放的公约和标准,整合了目前需要监管的船舶排放参数指标,设计了船舶绿色监测与智能预警平台,利用监测设备或传感器从船上采集污染物排放数据,通过船上通信接口以及无线通讯方式分别将数据传输到客户端和服务器端数据库,进行数据处理、分析并显示。该平台能够实现对发动机废气、生活污水、油污水、压载水排放和工作环境五个专项指标的监测,船舶绿色等级评估和排放超标智能预警,确保相关法规的执行力度。     

基于BIM技术的船舶机舱全寿命周期管理平台

为提升船舶机舱建造质量,设计基于BIM技术的船舶机舱全寿命周期管理平台。该平台利用数据库层存储船舶机舱的相关数据;通过数据访问层为平台提供数据传输服务,传输数据库层内存储的机舱数据至模型管理层;模型管理层内BIM模型建立模块,依据接收的机舱数据,利用基于BIM的结构分析模型,建立船舶机舱BIM模型;项目管理层中利用设计管理模块,检查模型管理层内BIM模型建立的合理性;施工管理模块依据模型管理层建立的BIM模型,实时查看船舶机舱施工进度;运营管理模块依据模型管理层建立的BIM模型,排查船舶机舱维修与故障位置;通过用户层为用户呈现机舱全寿命周期管理结果。实验证明：该平台可有效建立船舶机舱BIM模型,并实时查看机舱施工进度;该平台可有效管理船舶机舱全寿命周期,提升船舶机舱建造效果。     

无线传输在水位远程监测系统中的应用

随着无线通信数字网络的发展,传统的水位采集系统逐渐显示出了实时性不强等问题。文中设计了基于GPRS无线通信技术的水位实时监测系统。该系统将ARM9控制芯片与GPRS模块结合,由GPRS模块将数据无线传输给总控中心。该系统保证了采集的数据流畅地传输,不受地域限制,可广泛应用于多个领域的水位实时监测。     

基于前端开发框架的舰船运动姿态数据监测系统

利用运动姿态监测结果为舰船可靠航行提供决策依据。为此,设计了基于前端开发框架的舰船运动姿态数据监测系统。系统设施层中,利用MEMS陀螺仪芯片与3轴MEMS加速度计采集舰船运动姿态信息,并将所采集信息传送至业务逻辑层;业务逻辑层利用控制子层和管理子层为用户提供姿态数据监测服务;控制子层中的姿态解算模块,依据传感器信息采集结果,利用卡尔曼滤波算法解算舰船运动姿态信息。基于此,利用Bootstrap的前端开发框架,通过viewport元数据标签完成前端UI设计,为用户提供可视化的人机交互界面,将姿态解算结果利用用户界面层为用户展示。测试结果表明,该系统对舰船航行运动姿态的监测结果与实际结果极为接近,适用于实际工作。     

船舶维修IETM系统设计

从探讨船舶维修对IETM系统需求出发,结合对IETM技术、S1000D标准以及船舶维护保养体系CWBT的研究,在此基础上建立了一个船舶机械维修交互式电子技术手册系统模型,以改进船舶机械设备维护质量、加速维修过程。船舶机械维修IETM系统设计主要进行了IETM系统功能的划分和系统的数据库设计,根据船舶维修的特点和维修的流程,把功能模块分为系统介绍及浏览模块、资料查询与检索模块、故障诊断模块、数据管理模块、用户权限管理模块5大部分。在每个模块与维修IETM系统中的常用功能上,进行逐步细化和编程实现。