一种船舶机舱远程监控系统和方法

1.本发明涉及船舶监控技术领域，具体涉及一种船舶机舱远程监控系统和方法。


背景技术：

2.船舶机舱是船舶的心脏，集中了船舶的主要动力设备。对于无人驾驶船舶，及时了解船舶内部系统和设备的运行情况非常重要，通常是利用海事卫星实现船岸通信，将船舶机舱系统中的温度、压力、转速等监测信号发送到岸基监视终端，从岸上监视整个机舱各种设备的工作情况。
3.目前，机舱岸基监管系统需要远程操作人员根据获取的船舶数据生成数据报表，当出现异常时，需要查找机舱图纸并确定可能的故障点，分析与故障点相关联的设备，操作流程复杂，无法对船舶的机舱进行全方位统一管理。
4.因此，需要提出一种船舶机舱远程监控系统和方法，能够还原船舶机舱的真实场景，将机舱的监控数据与机舱的运行设备相结合，进行直观地展示，使远程监管人员能够全方位互动式地对船舶进行监控，解决现有技术中远程监管人员无法将监控数据与机舱实际设备运行场景相结合、直观感受差、监管效率低的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种船舶机舱远程监控系统和方法，用以解决现有技术中远程监管人员无法将监控数据与机舱实际设备运行场景相结合、直观感受差、监管效率低的技术问题。
6.为了解决上述问题，本发明提供一种船舶机舱远程监控系统，包括机舱传感监测子系统、岸基全景监管子系统和机舱设备控制子系统；
7.所述机舱传感监测子系统，用于实时获取船舶机舱设备的设备运行参数，并将所述设备运行参数发送给所述岸基全景监管子系统；
8.所述岸基全景监管子系统，用于利用全景再现技术建立所述船舶机舱对应的全景虚拟场景，并根据所述机舱传感监测子系统发送的设备运行参数生成展示数据，在所述虚拟场景中对所述展示数据和对应的机舱设备进行展示；还用于在所述虚拟场景接收操控指令，根据所述操控指令生成执行指令，将所述执行指令发送给所述机舱设备控制子系统；
9.所述机舱设备控制子系统，用于根据所述岸基全景监管子系统发送的执行指令对所述船舶机舱的设备进行控制。
10.进一步的，所述全景监管子系统，包括虚拟船舶模块和实时监控模块；
11.所述虚拟船舶模块，用于根据船舶机舱的全景图片生成所述船舶机舱对应的虚拟场景，通过所述虚拟场景的交互接口接收展示数据，将所述展示数据在对应的机舱设备上进行展示，以及通过所述交互接口接收操控指令，并将所述操控指令发送给所述实时监控模块；
12.所述实时监控模块，用于接收所述设备运行参数，根据所述设备运行参数生成展
示数据，并将所述展示数据发送给所述虚拟船舶模块；还用于接收所述操控指令，根据所述操控指令生成执行指令，并将所述执行指令发送给所述机舱设备控制子系统。
13.进一步的，所述虚拟船舶模块包括三维显示单元、辅助工具单元和交互接口单元；
14.所述三维显示单元，用于将多张所述船舶机舱的全景图片进行组合和拼接，并通过预设全景再现工具生成船舶机舱虚拟场景；
15.所述辅助工具单元，用于在所述船舶机舱虚拟场景中提供画面切换、地图弹窗和画面缩放工具；
16.所述交互接口单元，用于接收操控指令和展示数据，将所述操控指令发送给所述实时监控模块，将所述展示数据在所述船舶机舱虚拟场景中的对应设备上进行显示。
17.进一步的，所述预设全景再现工具为flash 3d。
18.进一步的，所述交互接口单元包括权限设置模块；
19.所述权限设置模块用于划分用户的访问权限，根据用户的访问权限对所述虚拟船舶机舱设备提供操作录入界面来接收操控指令。
20.进一步的，所述实时监控模块包括数据接收模块、数据处理模块和数据库模块；
21.所述数据接收模块，用于实时接收所述机舱传感监测子系统发送的设备运行参数和所述交互接口单元发送的操控指令；
22.所述数据库模块，用于存储所述船舶机舱设备的基本信息；
23.所述数据处理模块，用于根据所述设备运行参数和基本信息生成展示数据；根据所述操控指令和设备运行参数生成执行指令；将所述展示数据发送给所述虚拟船舶模块、将所述执行指令发送给所述机舱设备控制子系统。
24.进一步的，所述实时监控模块还包括故障诊断模块；
25.所述故障诊断模块，用于通过预设故障诊断模型根据所述设备运行参数判断所述船舶机舱设备是否发生故障；当所述设备发生故障时，判断所述故障的种类。
26.进一步的，所述预设故障诊断模型基于bp网络模型建立；
27.根据所述船舶机舱设备的历史数据对所述bp网络模型进行迭代训练，得到所述预设故障诊断模型；
28.将所述设备运行参数输入所述预设故障诊断模型中，判断所述设备是否发生故障，当设备发生故障时，确定所述故障的种类。
29.进一步的，所述机舱传感监测子系统，至少包括温度传感器、湿度传感器、积水传感器、噪声传感器及烟雾传感器。
30.本发明还提供一种船舶机舱远程监控方法，应用于上述技术方案任一所述的一种船舶机舱远程监控系统，所述方法包括：
31.通过机舱传感监测子系统实时获取船舶机舱设备的设备运行参数，并将所述设备运行参数发送给岸基全景监管子系统；
32.通过所述岸基全景监管子系统建立所述船舶机舱对应的全景虚拟场景，并根据所述设备运行参数生成展示数据，在所述虚拟场景中对所述展示数据和对应的机舱设备进行展示；并在所述虚拟场景接收操控指令，根据所述操控指令生成执行指令，将所述执行指令发送给所述机舱设备控制子系统；
33.通过所述机舱设备控制子系统根据所述岸基全景监管子系统发送的执行指令对
所述船舶机舱的设备进行控制。
34.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过机舱传感监测子系统实时获取船舶机舱设备的设备运行数据，根据设备运行数据生成展示数据，在岸基全景监管子系统中利用全景再现技术建立全景虚拟场景，对所述展示数据和对应的机舱设备进行展示；并在虚拟场景中接收操控指令，根据操控指令生成执行指令，由机舱设备控制子系统对船舶机舱设备进行控制。本发明的船舶机舱远程监控系统通过全景再现技术使布置复杂、设备众多的船舶机舱直观地展示在远程控制端，岸基操作人员通过网络可以实时对船舶机舱进行监控，能够身临其境地掌握船舶机舱设备的运行状况，使监测数据与船舶机舱设备进行相对应的展示，能够简化岸基操作人员的操作流程，提高机舱的远程监控效率。
附图说明
35.图1为本发明提供的船舶机舱远程监控系统一实施例的结构示意图；
36.图2为本发明提供的全景监管子系统一实施例的结构示意图；
37.图3为本发明提供的虚拟船舶模块一实施例的结构示意图；
38.图4为本发明提供的实时监控模块一实施例的结构示意图；
39.图5为本发明提供的一种船舶机舱远程监控方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
40.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
41.在实施例描述之前，首先对本技术的相关术语进行说明。
42.全景再现技术，又称全景虚拟现实，是基于全景图像的真实场景虚拟现实技术，它通过计算机技术实现全方位互动式观看真实场景的还原展示，让使用者能够感到处在现场环境当中。
43.flash 3d引擎：一种制作实时三维画面信息的工具，flash 3d是所有基于网页flash播放器播放的且可交互的实时三维画面信息的总称，通过对图像模型进行组织和管理，实现三维虚拟场景漫游的效果。
44.下面对本技术的发明构思进行说明。
45.现有技术中，在进行船舶机舱的远程监控时，往往是通过传感系统对机舱设备的运行状态进行实时监控，并将数据发送至岸基监控中心，操作人员对监控数据进行分析，当设备出现故障时，对照机舱图纸确定可能的故障点。由于船舶机舱中设备多、连接关系复杂，因此存在操作流程复杂、无法将监控数据与实际的机舱设备进行对应的问题，不能直观地展现船舶机舱的运行状态。
46.本发明提供的船舶机舱远程监控系统，基于全景再现技术对船舶机舱进行展示，将监控数据与机舱的运行设备进行关联，进行直观展示，使远程监管人员能够全方位互动式地对船舶进行监控，简化了岸基操作人员的作业流程，提高了船舶机舱的监控效率。
47.本发明实施例提供了一种船舶机舱远程监控系统100，如图1所示，图1是所述船舶机舱远程监控系统的结构示意图，包括机舱传感监测子系统101、岸基全景监管子系统102和机舱设备控制子系统103；
48.所述机舱传感监测子系统101，用于实时获取船舶机舱设备的设备运行参数，并将所述设备运行参数发送给所述岸基全景监管子系统102；
49.所述岸基全景监管子系统102，用于利用全景再现技术建立所述船舶机舱对应的全景虚拟场景，并根据所述机舱传感监测子系统发送的设备运行参数生成展示数据，在所述虚拟场景中对所述展示数据和对应的机舱设备进行展示；还用于在所述虚拟场景接收操控指令，根据所述操控指令生成执行指令，将所述执行指令发送给所述机舱设备控制子系统103；
50.所述机舱设备控制子系统103，用于根据所述岸基全景监管子系统102发送的执行指令对所述船舶机舱的设备进行控制。
51.本实施例提供的船舶机舱远程监控系统，通过机舱传感监测子系统实时获取船舶机舱设备的设备运行数据，根据设备运行数据生成展示数据，在岸基全景监管子系统中利用全景再现技术建立全景虚拟场景，对所述展示数据和对应的机舱设备进行展示；并在虚拟场景中接收操控指令，根据操控指令生成执行指令，由机舱设备控制子系统对船舶机舱设备进行控制。本实施例的系统通过全景再现技术使布置复杂、设备众多的船舶机舱直观地展示在远程控制端，岸基操作人员通过网络可以实时对船舶机舱进行监控，身临其境地掌握船舶机舱设备的运行状况，使监测数据与船舶机舱设备进行相对应的展示，能够简化岸基操作人员的操作流程，提高机舱的远程监控效率。
52.作为优选的实施例，如图2所示，所述全景监管子系统102，包括虚拟船舶模块201和实时监控模块202；
53.所述虚拟船舶模块201，用于根据船舶机舱的全景图片生成所述船舶机舱对应的虚拟场景，通过所述虚拟场景的交互接口接收展示数据，将所述展示数据在对应的机舱设备上进行展示，以及通过所述交互接口接收操控指令，并将所述操控指令发送给所述实时监控模块202；
54.所述实时监控模块202，用于接收所述设备运行参数，根据所述设备运行参数生成展示数据，并将所述展示数据发送给所述虚拟船舶模块；还用于接收所述操控指令，根据所述操控指令生成执行指令，并将所述执行指令发送给所述机舱设备控制子系统103。
55.作为优选的实施例，如图3所示，所述虚拟船舶模块201包括三维显示单元301、辅助工具单元302和交互接口单元303；
56.所述三维显示单元301，用于将多张所述船舶机舱的全景图片进行组合和拼接，并通过预设全景再现工具生成船舶机舱虚拟场景；
57.所述辅助工具单元302，用于在所述船舶机舱虚拟场景中提供画面切换、地图弹窗和画面缩放工具；
58.所述交互接口单元303，用于接收操控指令和展示数据，将所述操控指令发送给所述实时监控模块202，将所述展示数据在所述船舶机舱虚拟场景中的对应设备上进行显示。
59.作为一个具体的实施例，所述交互接口单元包括人机交互界面，根据设备上显示的运行数据确定是否需要对机舱设备进行调节；当需要对机舱设备进行调节时，操作者通过ui界面的输入调节参数(如：温度设定、速度设定等)，所述虚拟船舶模块通过输入的参数确定执行指令，将指令发送给机舱设备控制子系统进行实际调节。
60.作为一个具体的实施例，本实施例的系统中，岸基与船舶可使用5g网络或卫星网
络进行通信，确保数据通信的实时性和稳定性。
61.作为优选的实施例，所述预设全景再现工具为flash 3d。
62.作为一个具体的实施例，系统中使用全景再现技术还可以是vr等虚拟现实技术。
63.作为优选的实施例，所述交互接口单元包括权限设置模块；
64.所述权限设置模块用于划分用户的访问权限，根据用户的访问权限对所述虚拟船舶机舱设备提供操作录入界面来接收操控指令。
65.作为优选的实施例，如图4所示，所述实时监控模块202包括数据接收模块401、数据处理模块402和数据库模块403；
66.所述数据接收模块401，用于实时接收所述机舱传感监测子系统发送的设备运行参数和所述交互接口单元发送的操控指令；
67.所述数据库模块403，用于存储所述船舶机舱设备的基本信息；
68.所述数据处理模块402，用于根据所述设备运行参数和基本信息生成展示数据；根据所述操控指令和设备运行参数生成执行指令；将所述展示数据发送给所述虚拟船舶模块、将所述执行指令发送给所述机舱设备控制子系统。
69.作为一个具体的实施例，所述基本信息包括船舶机舱的设备型号、生产日期、维护记录、性能记录、在船舶机舱的放置位置等等。通过基本信息，可以将设备的监控数据与信息进行关联，从而方便在虚拟漫游场景中将监控数据在机舱设备上进行展示。
70.可以理解的是，所处船舶机舱的实时监控数据被存入所述数据库模块中，方便后续的设备维护和数据分析。
71.为了对船舶机舱的运行状态是否正常进行分析，作为优选的实施例，所述实时监控模块202还包括故障诊断模块；
72.所述故障诊断模块，用于通过预设故障诊断模型根据所述设备运行参数判断所述船舶机舱设备是否发生故障；当所述设备发生故障时，判断所述故障的种类。
73.作为优选的实施例，所述预设故障诊断模型基于bp网络模型建立；
74.根据所述船舶机舱设备的历史数据对所述bp网络模型进行迭代训练，得到所述预设故障诊断模型；
75.将所述设备运行参数输入所述预设故障诊断模型中，判断所述设备是否发生故障，当设备发生故障时，确定所述故障的种类。
76.作为优选的实施例，所述机舱传感监测子系统，至少包括温度传感器、湿度传感器、积水传感器、噪声传感器及烟雾传感器。
77.本实施例还提供了一种船舶机舱远程监控方法，应用于上述技术方案任一所述的一种船舶机舱远程监控系统，如图5所示，图5为本实施例提供的一种船舶机舱远程监控方法的流程示意图，包括：
78.步骤s501：通过机舱传感监测子系统实时获取船舶机舱设备的设备运行参数，并将所述设备运行参数发送给岸基全景监管子系统；
79.步骤s502：通过所述岸基全景监管子系统建立所述船舶机舱对应的全景虚拟场景，并根据所述设备运行参数生成展示数据，在所述虚拟场景中对所述展示数据和对应的机舱设备进行展示；并在所述虚拟场景接收操控指令，根据所述操控指令生成执行指令，将所述执行指令发送给所述机舱设备控制子系统；
80.步骤s503：通过所述机舱设备控制子系统根据所述岸基全景监管子系统发送的执行指令对所述船舶机舱的设备进行控制。
81.本发明公开的一种船舶机舱远程监控系统和方法，通过机舱传感监测子系统实时获取船舶机舱设备的设备运行数据，根据设备运行数据生成展示数据，在岸基全景监管子系统中利用全景再现技术建立全景虚拟场景，对所述展示数据和对应的机舱设备进行展示；并在虚拟场景中接收操控指令，根据操控指令生成执行指令，由机舱设备控制子系统对船舶机舱设备进行控制。
82.本发明的系统通过全景再现技术使布置复杂、设备众多的船舶机舱直观地展示在远程控制端，岸基操作人员通过网络可以实时对船舶机舱进行监控，身临其境地掌握船舶机舱设备的运行状况，使监测数据与船舶机舱设备进行相对应的展示，能够简化岸基操作人员的操作流程，提高机舱的远程监控效率。
83.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种船舶机舱远程监控系统，其特征在于，包括机舱传感监测子系统、岸基全景监管子系统和机舱设备控制子系统；所述机舱传感监测子系统，用于实时获取船舶机舱设备的设备运行参数，并将所述设备运行参数发送给所述岸基全景监管子系统；所述岸基全景监管子系统，用于利用全景再现技术建立所述船舶机舱对应的全景虚拟场景，并根据所述机舱传感监测子系统发送的设备运行参数生成展示数据，在所述虚拟场景中对所述展示数据和对应的机舱设备进行展示；还用于在所述虚拟场景接收操控指令，根据所述操控指令生成执行指令，将所述执行指令发送给所述机舱设备控制子系统；所述机舱设备控制子系统，用于根据所述岸基全景监管子系统发送的执行指令对所述船舶机舱的设备进行控制。2.根据权利要求1所述的船舶机舱远程监控系统，其特征在于，所述全景监管子系统，包括虚拟船舶模块和实时监控模块；所述虚拟船舶模块，用于根据船舶机舱的全景图片生成所述船舶机舱对应的虚拟场景，通过所述虚拟场景的交互接口接收展示数据，将所述展示数据在对应的机舱设备上进行展示，以及通过所述交互接口接收操控指令，并将所述操控指令发送给所述实时监控模块；所述实时监控模块，用于接收所述设备运行参数，根据所述设备运行参数生成展示数据，并将所述展示数据发送给所述虚拟船舶模块；还用于接收所述操控指令，根据所述操控指令生成执行指令，并将所述执行指令发送给所述机舱设备控制子系统。3.根据权利要求2所述的船舶机舱远程监控系统，其特征在于，所述虚拟船舶模块包括三维显示单元、辅助工具单元和交互接口单元；所述三维显示单元，用于将多张所述船舶机舱的全景图片进行组合和拼接，并通过预设全景再现工具生成船舶机舱虚拟场景；所述辅助工具单元，用于在所述船舶机舱虚拟场景中提供画面切换、地图弹窗和画面缩放工具；所述交互接口单元，用于接收操控指令和展示数据，将所述操控指令发送给所述实时监控模块，将所述展示数据在所述船舶机舱虚拟场景中的对应设备上进行显示。4.根据权利要求3所述的船舶机舱远程监控系统，其特征在于，所述预设全景再现工具为flash 3d。5.根据权利要求3所述的船舶机舱远程监控系统，其特征在于，所述交互接口单元包括权限设置模块；所述权限设置模块用于划分用户的访问权限，根据用户的访问权限对所述虚拟船舶机舱设备提供操作录入界面来接收操控指令。6.根据权利要求3所述的船舶机舱远程监控系统，其特征在于，所述实时监控模块包括数据接收模块、数据处理模块和数据库模块；所述数据接收模块，用于实时接收所述机舱传感监测子系统发送的设备运行参数和所述交互接口单元发送的操控指令；所述数据库模块，用于存储所述船舶机舱设备的基本信息；所述数据处理模块，用于根据所述设备运行参数和基本信息生成展示数据；根据所述
操控指令和设备运行参数生成执行指令；将所述展示数据发送给所述虚拟船舶模块、将所述执行指令发送给所述机舱设备控制子系统。7.根据权利要求6所述的船舶机舱远程监控系统，其特征在于，所述实时监控模块还包括故障诊断模块；所述故障诊断模块，用于通过预设故障诊断模型根据所述设备运行参数判断所述船舶机舱设备是否发生故障；当所述设备发生故障时，判断所述故障的种类。8.根据权利要求7所述的船舶机舱远程监控系统，其特征在于，所述预设故障诊断模型基于bp网络模型建立；根据所述船舶机舱设备的历史数据对所述bp网络模型进行迭代训练，得到所述预设故障诊断模型；将所述设备运行参数输入所述预设故障诊断模型中，判断所述设备是否发生故障，当设备发生故障时，确定所述故障的种类。9.根据权利要求1所述的船舶机舱远程监控系统，其特征在于，所述机舱传感监测子系统，至少包括温度传感器、湿度传感器、积水传感器、噪声传感器及烟雾传感器。10.一种船舶机舱远程监控方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9所述的任一种船舶机舱远程监控系统，所述方法包括：通过机舱传感监测子系统实时获取船舶机舱设备的设备运行参数，并将所述设备运行参数发送给岸基全景监管子系统；通过所述岸基全景监管子系统建立所述船舶机舱对应的全景虚拟场景，并根据所述设备运行参数生成展示数据，在所述虚拟场景中对所述展示数据和对应的机舱设备进行展示；并在所述虚拟场景接收操控指令，根据所述操控指令生成执行指令，将所述执行指令发送给所述机舱设备控制子系统；通过所述机舱设备控制子系统根据所述岸基全景监管子系统发送的执行指令对所述船舶机舱的设备进行控制。

技术总结
本申请公开了一种船舶机舱远程监控系统和方法，该系统包括机舱传感监测子系统、岸基全景监管子系统和机舱设备控制子系统；机舱传感监测子系统用于实时获取船舶机舱设备的设备运行参数；岸基全景监管子系统用于利用全景再现技术建立船舶机舱对应的全景虚拟场景，生成展示数据，在虚拟场景中对展示数据和对应的机舱设备进行展示；还用于在所述虚拟场景接收操控指令，根据操控指令生成执行指令；机舱设备控制子系统用于根据所述岸基全景监管子系统发送的执行指令对所述船舶机舱的设备进行控制。本发明能够还原船舶机舱的真实场景，将机舱的监控数据与机舱的运行设备相结合，进行直观地展示，使远程监管人员能够全方位互动式地对船舶进行监控。地对船舶进行监控。地对船舶进行监控。


技术研发人员：李晓彬 胡宏涛 陈威 李俊 潘晋 宋召军 张宇 倪岳 解为蒙 郭佳凯
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/7/7