[發明專利]一種基于時序數據庫的船舶邊緣智能數采模塊

在審

• 申請號: 202011186572.5
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112307102A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 朱水娟;趙白鴿;汪佳彪;莫文科;胡昱宙;舒云;肖楊婷;詹韜
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0四研究所
• 主分類號: G06F16/25
• 分類號: G06F16/25;G06F16/178;G16Y40/10;G16Y40/20
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發明公開了一種基于時序數據庫的船舶邊緣智能數采模塊，根據船舶設備的強實時、長周期數據采集、數據存儲與進一步系統集成等功能需求，采用硬件及設備接口層、數據管理層和用戶應用層三層體系結構，并采用實時消息通信服務組件技術，屏蔽數據通信細節和提高數采與存儲技術的可擴展性，實現各層級之間的統一網絡通信服務。綜合利用“工業以太網”中的時序數據庫和“實時數據庫”中的數據壓縮等技術，結合各自技術優勢，實現船舶邊緣設備的智能化數據采集，滿足船舶現場設備的數據分析與利用等需求。

技術領域

本發明涉及一種基于時序數據庫的船舶邊緣智能數采模塊，屬于船舶自動化與智能化技術領域。

背景技術

目前，船舶自動化系統正朝著系統信息集成和智能化升級的方向發展，而先進的數據采集系統是工業過程控制領域實現信息集成和智能化升級的必然選擇。數據采集系統已發展成為一門專門技術，向采集速度更高、實時性更強、存儲量更大而信息集成度更高的方向發展。針對工業過程控制的數據采集、數據存儲、用戶監測與管理以及企業信息系統集成的需求，主要的解決途徑大致分為兩種：其一為采用“實時數據庫系統”技術；另一途徑則是通過“工業互聯網”技術，兩種技術的主要差別如表1所示：

表1實時數據庫和工業以太網技術對比分析

查閱的專利文獻和期刊出版物：

在萬方數據庫(2014年4月11日更新)、中國學位論文文摘數據庫、數字化期刊、會議論文、科技成果、專利技術、政策法規等數據庫中檢索，字段如“數據采集”、“時序數據庫”、“數據壓縮”、“系統集成”等。

查詢結論：目前國內外尚未有針對長期處于船岸分離的船舶設備，安裝位置設立于設備邊緣，利用“時序數據庫”和“數據壓縮”等技術，以滿足船舶設備的高速、長周期數據采集、數據存儲與進一步系統集成與數據分析等功能為目標的船舶邊緣智能數采模塊相關研究。

目前存在主要問題：

1)傳統的監控系統數據記錄功能，一般采用關系型數據庫甚至文件的形式進行存儲，一方面，無法實現強實時性的數據采集，大多以秒級甚至分鐘級的頻率進行存儲，無法滿足更高時間顆粒度要求的實時動態過程分析、故障追憶等功能需求，并受存儲容量限制，運行過程中產生的實時數據量大，一般無法存儲很長時間，需定期清除設備數據；

2)另一方面，各船舶設備缺乏統一的數據存儲規范，造成設備運行數據孤立，數據缺乏有效收集，也無法實現進一步系統集成和數據分析利用。

發明內容

本發明的目的是：針對長期處于船岸分離的船舶監控系統與設備，設計滿足船舶設備的數據查詢、數據收集、事后故障追憶等使用需求，并具有強實時性、長周期性以及后續系統集成和數據有效分析利用等功能特點的船舶邊緣設備智能數據采集模塊。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種基于時序數據庫的船舶邊緣智能數采模塊，其特征在于：包括該數采模塊的硬件及設備接口層能夠滿足不同現場設備類型的接入需求，讀取所連接現場設備的實時數據，并將讀取的實時數據發送至數采模塊的數據管理層，實現與數采模塊數據管理層的數據交互；

該數采模塊的數據管理層，負責接收、處理和存儲來自硬件及設備接口層的實時數據，實現實時數據和歷史數據的保存與管理，其中現場設備的實時數據存儲采用基于Elasitc Search時序數據庫實現；

該數采模塊的用戶應用層，為用戶提供人機管理界面、設備接口配置、用戶權限配置、歷史數據查詢和數據庫點表管理功能，并將文件同步至上層信息集成系統。

優選地，所述硬件及設備接口層通過MODBUS RTU、MODBUS TCP或 MQTT通信協議實現現場設備實時數據的讀取。