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。     

基于Wifi的船舶状态数据采集系统设计

受采集结构和网络配线的局限,传统船舶状态数据采集系统的数据采集延迟性较高。为了解决这一问题,基于WiFi传输技术,设计船舶状态数据分布式采集系统。制备船舶状态数据采集器,作为采集系统终端二阶控制终端,利用内置传感器,实时采集当前船舶状态数据,通过3类不同传输端口,进行数据传导,利用无线网络相关技术,基于802.15无线标准传输协议,制备的一体化无线传输模块,连接采集器和局域网,作为传输通路,设计局域网入网协议,通过对无线数据信号的傅里叶变换,确定并保证数据信号伪随机码和当前局域网的载波同步,将无线网络传输的数据连入局域网,传输到控制区,实现数据采集。实验数据表明,应用设计系统后,船舶状态数据读取和输出延迟分别缩减了31%和27%,可以证明,该系统具有缩减船舶数据采集延迟的效果。     

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。     

船舶无线网络优化数据采集与处理

传统船舶无线网络优化数据的采集和处理速度已经不能满足当前船舶数据采集获取要求,对此提出船舶无线网络优化数据采集与处理技术。通过制定船舶无线网络的信道编码,组合网络通信链路协议层,重新搭建船舶数据网络环境,采用MAP节点传输方法,根据上述设计网络环境,对船舶通信数据动态分配情况及时调整节点传输状态,提出网络判决门限算法,保证网络优化有效性,实现船舶无线网络优化和数据采集处理。实验研究表明,与传统船舶无线网络优化数据采集处理技术相比,应用新型信息采集技术后,船舶网络节点覆盖率提高22%,数据路径负载率降低17%,可以证明该技术可以有效提高船舶数据采集和处理速率。     

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。     

一种基于LoRa的船舶机舱数据采集系统

面向运营船舶机舱监测系统技术改造需求,设计一种基于LoRa(Long Range Radio)的数据采集系统.通过无线传感器和边缘计算获取舱室内各设备的状态信息,基于LoRa网关汇集并存储无线网络数据,实现对船舶机舱设备状态信息的采集,并设计上位机软件对数据进行管理分析.该系统设计为机舱监测提供了一种通用的低成本数据采集解决方案.     

风传感器数据融合算法研究

对于风速风向的实时测定是海上船舶安全系统重要功能之一,在船舶各位置部署风传感并采集风速风向数据,通过无线传感网络将采集数据传输至安全信息中心,由于数据采集传输过程中较易受到海上环境的影响,定位精度较低,本文对风传感器位置部署进行了优化,引入平均数据传输跳数方式,对风传感器数据进行融合,提高计算精度。     

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。     

船用配电智能保护测控设备状态信息采集方法

配电智能保护测控设备状态信息是判断该设备运行状态的核心依据,为此,提出基于5G网络的船用配电智能保护测控设备状态信息采集方法。该方法通过以A/D采样芯片为核心的数字信号处理器,高效采集船用配电智能保护测控设备状态信号,通过传输点组成5G网络延迟容忍传输机制的初始结构,并构建基于5G网络的数据传输模型,用于传输采集的船用配电智能保护测控设备状态信号,存储在监控终端服务器。测试结果表明：该方法能够完成获取不同设备的运行幅值信息,平均偏离程度和平均离散程度结果均在0.014以下;数据的存储速率较为稳定,均在12 MB.s-1左右,采集效果良好。     

舰船监控网络异构监控数据自适应存储方法

为快速有效存储舰船监控网络异构监控数据,提出舰船监控网络异构监控数据存储方法。此方法主要用于优化舰船监控网络监控数据云存储平台的存储效果,多个舰船监控设备,经多个虚拟网关在数据接口层统一接口的使用下,将异构监控数据发送至数据处理层;数据处理层使用基于聚类的异构监控数据分类方法,将异构监控数据按照来源分类;分类后数据发送至分布式数据存储层,使用基于自适应分配的异构监控数据存储方法,结合分布式数据存储模型的可用容量与带宽状态,将分类后监控数据以自适应分配方式,存储于性能最优的存储模型,完成自适应分配存储。实验结果表明,此方法具备舰船监控网络异构监控数据自适应存储能力,存储效率、成功率显著提高。     

基于Hadoop平台的船舶通信数据高效传输方法研究

传统船舶通信数据传输方法对于船舶通信数据的初始收集力度较小,数据收集完整度较低,系统传输效率较差,不符合系统发展要求。针对这一问题,基于Hadoop平台提出一种新式船舶通信数据高效传输方法研究,通过强化系统内部的数据信息采集性能加大对数据的初始采集力度,完善研究操作的数据信息内容,在此基础上利用相应的数据平台算法进行数据传输处理,分析传输所需条件与数据状态,并加强数据保护,由此实现对船舶通信数据高效传输的方法研究。为验证方法研究的工作效果,与传统方法研究进行实验研究。结果表明,基于Hadoop平台的船舶通信数据高效传输方法研究具有较高的系统传输效率,数据收集完整度高,符合数据系统需求。     

物联网中嵌入式船舶远程数据采集系统研究

在船舶物联网通信系统中,核心数据处理器一般都采用嵌入式结构。为了实现远程数据传输,物联网会与外部互联网连接,能够远程控制船舶的有关设备,进行预警和数据的云处理。本文设计的嵌入式船舶数据远程采集系统,主要的通信控制模块和数据采集处理模块都相对独立,采用嵌入式单片机AT89S52实现主要的数据传输功能,在硬件设计时,充分考虑A/D模数转换器的选型,分析数据滤波的变换算法。最后利用VC++软件实现船舶远程数据采集的流程控制。     

多压力下船舶网络系统优化设计

常规船舶网络系统由于系统框架以及收发器的限制,造成数据传输量(又称Rx性能)较低,为此对多压力下船舶网络系统优化设计。在硬件框架中增设设备层,应对数据加载传输,扩充收发器接口以及连接方式,升级软核处理器中运行模块以此实现硬件设备的优化;改变原有信息初始化方式,重新计算数据初始权值,增加运行数据与传输数据的能力完成软件优化。设计仿真实验,通过模拟使用环境,将优化后系统与传统系统进行比较,实验结果表明优化后的系统Rx性能明显提升,说明此次优化具备有效行。     

无线网络在船舶数据存储系统中的应用

船舶数据存储系统需要及时对大量数据进行存储调用操作,而当前的系统优化主要以减少数据冗余为主,虽提升了系统性能,但是也降低了系统操作效率。为改进上述缺陷,结合船舶航行需求提出基于无线网络的存储系统优化方法,研究无线网络在船舶数据存储系统中的应用。将存储系统节点接入无线网络,在无线网络通信协议下,设计数据缓存反馈流程。并利用前项搜索规划系统节点状态,设计丢失数据恢复机制,从而优化系统的操作效率。经过实验测试,应用无线网络的系统其吞吐量平均提升了约30.5%,同时节省了系统的能量消耗与操作时间,性能得到了明显提升。     

CAN总线技术在船舶分布式水密门报警系统中的应用

随着船舶测控技术的发展,各类传感器在船舶分布式水密门报警系统中得到了广泛应用,传感器分布在设定好的监控节点位置,采集所需的各类物理数据,采集数据通过CAN总线传输至监控中心,在监控中心完成船舶机舱的数据分析,出现故障则发送报警信息。基于CAN总线技术的船舶分布式水密门报警系统能够实时监控机舱的运行状态,是保障船舶安全运行的重要系统。本文分析了整个系统的数据采集、传输、分析等功能模块,最后给出了仿真结果。     

基于无线网络的船舶航道水深测量研究

基于无线网络的船舶航道水深测量方法提升水深测量效果,为确保船舶航行安全提供参考。以超声波测距传感器为无线水深测量节点,采集船舶航道水深数据,利用相关函数法预处理超声波信号,提升水深数据采集精度;汇聚网关利用基于网络编码的数据传输方法,转发采集的水深数据至中央处理器;通过中央处理器分析处理接收的数据,并存储至对应的数据库内;用户利用客户端调取数据库内的数据,实时查看船舶航道水深测量结果。实验证明：该方法可有效采集船舶航道水深数据,精准测量船舶航道水深;不同冗余系数下,该方法数据传输的能耗较低,具备较优的数据传输效果。     

物联网环境下的船载航行数据实时采集

相较于其他交通手段来说,船舶运行的距离更远,想要完成数据的实时采集十分困难。传统的船载航行数据采集只是注重采集的精准度和采集的数量,很少关注实时采集这一问题。基于物联网环境研究了一种新的数据实时采集方法,设计了数据采集架构图,通过多信道的方式共同将数据反馈给中心系统,有效提高采集效率。采集模块共分为5个,分别为计划数据采集模块、设备数据采集模块、环境数据采集模块、人员数据采集模块以及辅助数据采集模块。通过神经元网络算法编写采集流程,并给出流程图。为了检验该方法的工作性能,与传统方法设置了对比实验,由实验结果可知,该方法的采集效率极高,反馈速度快,工作延时低,实时性能好。     

基于web的船舶交通信息管理系统设计

针对传统船舶交通信息管理系统运行效率慢的问题,结合web,对其进行优化,设计一个基于web的船舶交通信息管理系统。首先按照B/S结构设计系统3层框架,数据采集服务端层、业务逻辑中间件层和web客户端层,然后根据框架设计系统2个主要硬件设备,信息动态采集设备和信息处理设备;最后进行系统软件设计,包括信息采集模块、数据传输模块、数据处理模块、数据储存模块。结果表明:与传统船舶维修信息管理系统相比,本系统运行效率提高5.2 bit/s。     

多模式船舶物流信息自动化监控系统

因为存在大面积的网络区域影响,传统船舶物流信息监控系统存在数据延迟问题,很容易影响物流监控效果,造成数据滞后。为了解决这一问题,设计基于当前无线网络技术,制备新型多模式船舶物流信息自动化监控系统。搭建物流终端信息收发器作为物流信息监控底端硬件设备,及时采集物流信息,基于无线网络传输协议,制备CDMA数据核心网络传输模块,连通物流数据终端收发器和当前局域网络,构件不同局域网络之间的入网协议,利用监控信息随机代码确保局域网络载波同步,降低数据传输阻隔,实现多模式船舶物流信息自动化监测。实验数据证明,应用该监控系统,船舶物流信息读入速率提高了20%,读出速率提高了17%,有效降低数据传输延迟。