物联网对船电技术的影响32

,转型,服务,创新,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,#,转型,服务,创新,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,转型,服务,创新,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,#,物联网技术及其应用,2010.08,物联网对船电技术发展趋势的影响,物联网对船电技术发展的影响,中船重工物贸集团信息办 尹涛,物联网技术概述,船电技术发展趋势,从物联网体系来看智慧船舶,建立船舶总线标准，奠定物联基础,物联网下的智慧船舶应用,物联网,对,对船电,技,技术发,展,展的影,响,响,物联网,（,（IOT）的起,源,源,1998,年，美国麻省理工大学（,MIT,）,三位教授,创造性地提出将信息互联网络技术与,RFID,技术有机地结合，即利用全球统一的物品编码（,EPC,，,Electronic Product Code,）作为物品标识，利用,RFID,实现自动化的“物品”与,Internet,的联接，无需借助特定系统，即可在任何时间、任何地点、实现对任何物品的识别与管理。,1999,年，由美国统一代码委员会,（,UCC,）,吉列和宝洁等组织和企业共同出资，在美国麻省理工大学成立,Auto-ID Center,，随后，英、日、中、韩等国的,6,所著名大学相继加入，分工合作，提出最初物联网系统构架：,射频标签,识读器,Savant,软件,对象名称解析服务（,ONS,）,实体标记语言服务器（,PML-Server,）,2003,年,11,月,1,日，国际物品编码组织（,GS1,）出资正式接管,EPC,系统，,EPC,实验室，继续对,EPC,系统的应用提供技术支持,，提出物联网系统架构：,EPC,编码,及,EPC,标签,读写器,中间件,对象名称解析服务（,ONS,）,EPC,信息服务（,EPCIS,）,正处于,发,发展阶,段,段的物,联,联网被,看,看成是,信,信息产,业,业发展,历,历程的,第,第三次,革,革命！,广义的,物,物联网,涵,涵义,利用条,码,码、射,频,频识别,（,（RFID）、传,感,感器、,全,全球定,位,位系统,、,、激光,扫,扫描器,等,等信息,传,传感设,备,备，按,约,约定的,协,协议，,实,实现人,与,与人、,人,人与物,、,、物与,物,物的在,任,任何时,间,间、任,何,何地点,的,的连接,（,（anything、anytime、anywhere），从,而,而进行,信,信息交,换,换和通,讯,讯，以,实,实现智,能,能化识,别,别、定,位,位、跟,踪,踪、监,控,控和管,理,理的庞,大,大网络,系,系统。,普适计算,泛在网络,物联网,RFID,传感器网络,2008,年,-,美国,智慧地球,IBM,提出的“智慧地球”概念（建议政府投资新一代的智慧型基础设施）已上升至美国的国家战略。该战略认为,IT,产业下一阶段的任务是把新一代,IT,技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成“物联网”。,2009,年,-,欧盟,物联网行动,物联网行动计划。具体而务实，强调,RFID,的广泛应用，注重信息安全。,共包括,14,项内容，主要有管理、隐私及数据保护、“芯片沉默”的权利、潜在危险、关键资源、标准化、研究、公私合作、创新、管理机制、国际对话、环境问题、统计数据和进展监督等一系列工作。,2009,年,-,日本,i-Japan,战略,i-Japan,战略,。,在,u-Japan,的基础上，强调电子政务和社会信息服务应用,。希望在,2010,年将日本建设成一个“实现随时、随地、任何物体、任何人（,anytime, anywhere, anything, anyone,）均可连接的泛在网络社会”。,2009,年,-,韩国,u-Korea,战略,韩国在,2006,年确立了,u-Korea,战略。也就是在民众的生活环境里，布建智能型网络（如,IPv6,、,BcN,、,USN,）、最新的技术应用（如,DMB,、,Telematics,、,RFID,）等先进的信息基础建设，让民众可以随时随地享有科技智慧服务。其最终目的，除运用,IT,科技为民众创造食衣住行育乐各方面无所不在的便利生活服务，亦希望扶植,IT,产业发展新兴应用技术，强化产业优势与国家竞争力。,2009,年,-,中国,感知中国,感知中国。,2009,年,8,月,7,日家宝总理在无锡提出要尽快建立中国的传感信息中心或者叫“感知中国”中心。,各国物,联,联网战,略,略或计,划,划,经济危机下的推手,过去的,10,年间，互联网技术取得巨大成功。目前的经济危机让人们又不得不面临紧迫的选择，物联网技术成为推动下一个经济增长的特别重要推手。,传感技术的成熟,随着微电子技术的发展，涉及人类生活、生产、管理等方方面面的各种传感器已经比较成熟。例如常见的无线传感器（,WSN,）、,RFID,、电子标签等。,网络接入和信息处理能力大幅提高,目前，随着网络接入多样化、,IP,宽带化和计算机软件技术的飞跃发展，基于海量信息收集合分类处理的能力大大提高。,物联网,（,（IOT）提出,的,的背景,从Internet到IOT,IOT基本理,论,论模型,智能卡,条形码,二维码,GPS,传感器技术,网关设备,近距离,通,通信,因特网,跟踪定,位,位,高速数,据网络,智慧星,球,球,物联网,对,对船电,技,技术发,展,展的影,响,响,物联网技术概述,船电技术发展趋势,从物联网体系来看智慧船舶,建立船舶总线标准，奠定物联基础,物联网下的智慧船舶应用,船舶电气 设备,传统的结构复杂、体积庞大、操作繁琐的船舶机电设备走向智能化、模块化、集成化的高智能型设备。,船舶电气 自动化,技术,传统的、简单的机电式控制方式逐步被智能型、网络化、数字化的控制手段所取代。,船电技,术,术发展,趋,趋势,船电技,术,术发展,趋,趋势,近年来,，,，国际,上,上不仅,船,船舶的,辅,辅机设,备,备已大,都,都采用,电,电力驱,动,动，而,且,且船舶,的,的主动,力,力也有,电,电力驱,动,动的趋,势,势。这,一,一变化,为,为实现,船,船舶完,全,全的电,气,气化打,下,下了坚,实,实的基,础,础。如,今,今船舶,电,电气化,已,已发展,为,为集机,舱,舱自动,化,化、航,行,行自动,化,化、机,械,械自动,化,化、装,载,载自动,化,化等于,一,一体的,多,多功能,综,综合系,统,统。,控制系统,综合化,由于电气设备日趋模块化、智能化，各种控制功能均能通过屏幕软件按钮直接完成，为系统监控的综合化提供了必要的基础。,控制系统,网络化,目前嵌入式计算机和总线技术应用已经相当成熟，现场总线可为各种信号线的集合，为模块之间、各种部门与模块之间提供标准信号通道。通过系统的网络化，功能上可汇集各子系统控制，从可靠性出发又是一个分布式系统。,船舶电,气,气自动,化,化的发,展,展趋势,船舶自,动,动化的,展,展望,随着电,子,子技术,、,、信息,技,技术的,飞,飞速发,展,展，船,舶,舶自动,化,化控制,系,系统正,朝,朝着分,布,布式、,网,网络型,智,智能式,系,系统方,向,向演进,，,，将会,使,使船舶,向,向着智,能,能控制,、,、卫星,通,通信导,航,航、船,岸,岸信息,直,直接交,流,流。,综合上,述,述，技,术,术的进,步,步将给,船,船舶电,气,气在综,合,合自动,化,化水平,方,方面带,来,来一系,列,列的深,刻,刻变化,，,，最终,人,人工智,能,能必将,会,会对造,船,船和航,运,运业带,来,来重大,变,变革。,目前从,美,美军大,力,力推广,应,应用无,人,人机这,一,一趋势,可,可与推,断,断出，,未,未来无,人,人驾驶,的,的舰船,将,将会执,行,行各类,军,军事、,民,民用任,务,务。,物联网,对,对船电,技,技术发,展,展的影,响,响,物联网技术概述,船电技术发展趋势,从物联网体系来看智慧船舶,建立船舶总线标准，奠定物联基础,物联网下的智慧船舶应用,从物联,网,网体系,来,来看智,能,能船舶,“物”是物联,网,网技术,应,应用的,载,载体，,如,如汽车,、,、家电,、,、交通,指,指示灯,或,或者是,船,船舶中,的,的一台,舵,舵机等,物,物体；,“联”是一种,手,手段，,如,如can总线、zigbee、移动,通,通信、,无,无线宽,带,带、RFID、卫星,通,通信等,技,技术，,这,这些技,术,术主要,的,的作用,是,是把物,和,和物链,接,接起来,。,。,“网”是物联,网,网的本,质,质，物,联,联网的,核,核心是,网,网络的,建,建设、,架,架构和,其,其上的,应,应用。,物联网,体,体系分,析,析,物联网,对,对船电,技,技术发,展,展的影,响,响,不论“智慧地,球,球”还是“感知中,国,国”讲的都,是,是比较,大,大的物,联,联网的,概,概念，,包,包括智,能,能城市,、,、智能,交,交通、,智,智能家,庭,庭、智,能,能工业,、,、智能,农,农业，,所,所有这,些,些应用,，,，都是,依,依托于,一,一个庞,大,大的网,络,络建设,，,，与“网”相关的,应,应用、,组,组网等,内,内容才,是,是物联,网,网建设,的,的核心,，,，也应,该,该是物,联,联网发,展,展的重,点,点。,今天互,联,联网的,核,核心企,业,业是google、腾讯,、,、阿里,巴,巴巴等,提,提供网,络,络应用,与,与服务,的,的公司,，,，未来,我,我们应,该,该能够,看,看到物,联,联网的,核,核心企,业,业应该,是,是传统,行,行业和,互,互联网,企,企业混,血,血出来,能,能够集,中,中运维,、,、管理,设,设备、,设,设施或,者,者服务,的,的企业,，,，比如,无,无人驾,驶,驶航运,公,公司等,。,。,“,物,”,的标识靠编码：编码唯一性 标准是基础,当前物联网标准体系建设最急需的、关键的基础标准，包括物联网各系统主体、客体、第三方的统一的名称、代码、标识标准。,“,网,”,的运行靠机制：系统要开放 管理要统一,物联网脱胎于互联网，互联网可以说是目前最好的发展模式：即它是一个全球的开放系统，所以说物联网的发展也必然在开放的系统里。但是这个开放的系统必须建立一个管理机制，解决如同互联网的域名、,IP,地址等问题。物联网的,“,域名,”,如何分配？物联网中的,“,地址,”,如何申请，物联网上的,“,物,”,都在哪个机构注册和保存，都是必须解决的问题。,从物联,网,网体系,来,来看智,能,能船舶,物联网,体,体系构,建,建的两,个,个要素,物联网,终,终端的,基,基本原,理,理及作,用,用,物质世,界,界中的,具,具体物,体,体要接,入,入到物,联,联网必,须,须改造,成,成为物,联,联网终,端,端。,物联网,终,终端基,本,本由外,围,围传感,接,接口，,中,中央处,理,理模块,和,和外部,通,通讯接,口,口三个,部,部分组,成,成，通,过,过外围,接,接口与,传,传感/执行设,备,备连接,，,，将这,些,些设备,的,的数据,进,进行读,取,取并通,过,过中央,处,处理模,块,块处理,后,后，按,照,照网络,协,协议，,通,通过外,部,部通讯,接,接口，,如,如：CAN总线接,口,口、以,太,太网接,口,口、或,者,者无线,数,数据通,讯,讯等方,式,式发送,到,到指定,中,中心处,理,理平台,。,。,物联网,终,终端作,为,为物联,网,网的关,键,键设备,，,，必须,通,通过他,的,的转换,和,和采集,，,，才能,将,将各种,外,外部感,知,知数据,汇,汇集和,处,处理，,并,并将数,据,据通过,各,各种网,络,络接口,方,方式传,输,输到互,联,联网中,，,，或从,互,互联网,获,获取相,应,应的指,令,令完成,规,规定的,动,动作。,硬件接口 标准化,物联网的传感设备、控制设备由不同厂商提供，所以需要各级厂商一同制定标准的物联网传感器与终端间的接口规范和通讯规范，以满足不同厂商设备间的硬件互通、互连需求。,数据协议 标准化,数据协议指终端与平台层的数据流交互。一个好的管理协议推广和普及,，,必将带动数据协议的标准化进程，方便新研发终端的网络接入及管理。物联网的发展需要行业管理部门制定出更完善的通用协议，以满足各种应用和不同厂家终端的互联问题，扩大未来物联网的推广,。,物联网,终,终端的,两,两个关,键,键要素,从物联,网,网技术,体,体系来,看,看，当,船,船舶的,主,主要设,备,备、各,大,大系统,实,实现了,智,智能化,和,和网络,化,化，并,被,被抽象,成,成为一,个,个个软,件,件系统,中,中的控,件,件或对,象,象，可,以,以被调,用,用和编,程,程，那,么,么在标,准,准总线,和,和协议,的,的支持,下,下，全,船,船物联,就,就可建,成,成，同,时,时也为,智,智慧船,舶,舶奠定,了,了基础,。,。,通过卫,星,星高速,数,数据通,讯,讯手段,将,将船舶,整,整体与,因,因特网,或,或者行,业,业专网,相,相连，,这,这首船,舶,舶乃至,全,全船各,个,个设备,即,即可成,为,为物联,网,网世界,中,中的一,个,个有机,单,单元或,分,分子。,通过借,鉴,鉴互联,网,网的良,好,好发展,模,模式和,其,其积淀,下,下来的,巨,巨大技,术,术资源,，,，构建,开,开放、,标,标准的,船,船舶物,联,联网体,系,系，培,植,植良性,的,的产业,生,生态环,境,境，快,速,速推进,智,智慧船,舶,舶的发,展,展进程,。,。,从物联,网,网体系,来,来看智,能,能船舶,从物联,网,网到智,慧,慧船舶,物联网,对,对船电,技,技术发,展,展的影,响,响,物联网技术概述,船电技术发展趋势,从物联网体系来看智慧船舶,建立船舶总线标准，奠定物联基础,物联网下的智慧船舶应用,船舶总,线,线网络,结,结构,20世纪90年代以,来,来，汽,车,车上由,电,电子控,制,制单元(ECU)控制的,部,部件数,量,量越来,越,越多，,例,例如电,子,子燃油,喷,喷射装,置,置、防,抱,抱死制,动,动装置,、,、安全,气,气囊装,置,置、电,控,控门窗,装,装置、,主,主动悬,架,架等等,，,，同时,现,现代汽,车,车基于,安,安全性,和,和可靠,性,性的要,求,求，正,越,越来越,多,多地考,虑,虑使用,电,电控系,统,统代替,原,原有的,机,机械和,液,液压系,统,统。因,此,此，一,种,种新的,概,概念-车上控,制,制器局,域,域网络CAN（Controller AreaNetwork）的概,念,念也就,应,应运而,生,生了。,在现代,轿,轿车的,设,设计中,，,，CAN已经成,为,为必须,采,采用的,装,装置，,奔,奔驰、,宝,宝马、,大,大众、,沃,沃尔沃,、,、雷诺,等,等汽车,都,都采用,了,了CAN作为控,制,制器联,网,网的手,段,段。,标准总,线,线在船,舶,舶应用,上,上的优,势,势,（1）大量的,长,长距离,铺,铺设的,不,不再是,功,功率导,线,线，而,是,是信号,线,线，从,而,而减少,线,线束，,简,简化设,计,计，降,低,低生产,成,成本和,维,维修成,本,本；,（2）可实现,复,复杂的,控,控制功,能,能。再,复,复杂的,控,控制功,能,能只需,输,输入输,出,出，过,程,程均由,程,程序逻,辑,辑判断,实,实现，,无,无需模,拟,拟电路,的,的继电,器,器等。,新,新功能,的,的随时,增,增加和,修,修改，,只,只需修,改,改程序,，,，无须,作,作线束,的,的改动,；,；,（3）具有故,障,障诊断,功,功能，,模,模块自,动,动检测,并,并即时,报,报警、,维,维修方,便,便快捷,；,；,（4）同一信,息,息在各,模,模块之,间,间信息,共,共享，,减,减少了,线,线束和,重,重复设,置,置传感,器,器；,（5）数据共,享,享和存,储,储，可,以,以方便,的,的为设,计,计人员,积,积累第,一,一手的,运,运行参,数,数，为,产,产品改,进,进设计,提,提供依,据,据；,（6）便于形,成,成一个,统,统一的,开,开放的,电,电气平,台,台，以,适,适应各,种,种船型,型,型、各,种,种配置,的,的变化,，,，缩短,新,新产品,开,开发周,期,期，使,得,得个性,化,化设计,更,更为便,捷,捷。,船舶总,线,线的网,络,络结构,船舶网,络,络结构,可,可以采,用,用多条,不,不同速,率,率的总,线,线分别,连,连接不,同,同类型,的,的节点,，,，并使,用,用网关,服,服务器,来,来实现,整,整车的,信,信息共,享,享和网,络,络管理,。,。,船舶总,线,线网关,是,是内部,通,通信的,核,核心，,通,通过它,可,可以实,现,现各条,总,总线上,信,信息的,共,共享以,及,及实现,船,船舶设,备,备的网,络,络管理,和,和故障,诊,诊断功,能,能。,A,类,是面向传感器,/,执行器控制的低速网络，数据传输位速率通常小于,10 kb/s,，主要用于低速设备启动与关闭、灯光照明等控制,；,B,类,是面向独立模块间数据共享的中速网络，位速率在,10-125 kb/s,，,可用于阀门控制、,仪表显示等系统,；,C,类,是面向高速、实时闭环控制的多路传输网，位速率在,125 kb/s-1 mb/s,之间，,可,用于牵引控制、先进发动机控制、,雷达导航,等系统,。,建立船,舶,舶总线,标,标准，,奠,奠定物,联,联基础,参考SAE车辆总,线,线标准,，,，可以,可,可将船,舶,舶总线,划,划分为A、B、C三类：,建立船,舶,舶总线,标,标准，,奠,奠定物,联,联基础,建议以CAN总线为,基,基础制,定,定船舶,总,总线标,准,准:,CAN协议定,义,义了物,理,理层及,数,数据链,路,路层规,范,范，我,们,们还需,要,要在CAN的基础,制,制定合,适,适的应,用,用层协,议,议。这,里,里可以,参,参考由,美,美国SAE,(,( SocietyofAutomotiveEngineer)组织维,护,护和推,广,广J1939协议以,及,及诊断,协,协议，,它,它具有,具,具有如,下,下特点,：,：,以,CAN2.0B,协议为基础，物理层标准,采用,PDU( Protocol Data Unit,协议数据单元,),传送信息，每个,PDU,相当于,CAN,协议中的一帧。由于每个,CAN,帧最多可传输,8,个字节数据，因此,PDU,的传输具有很高的实时性,J1939,协议主要作为汽车中应用的通讯协议，对汽车中应用到的各类参数都进行了规定,建立船,舶,舶总线,标,标准，,奠,奠定物,联,联基础,在物联,网,网的世,界,界里，,没,没有一,家,家企业,和,和研究,机,机构具,备,备所有,的,的技能,。,。总结,物,物联网,物,物联网,起,起源的,发,发展过,程,程，我,们,们建议,我,我们船,舶,舶行业,相,相关组,织,织能够,联,联合企,业,业、大,学,学以及,科,科研院,所,所建立,开,开放的,机,机构和,联,联盟，,制,制定物,联,联领域,的,的船舶,行,行业标,准,准，建,立,立开放,实,实验室,，,，强化,新,新技术,新,新产品,的,的测试,认,认证工,作,作。,将传统,的,的船舶,技,技术引,入,入信息,化,化与物,联,联网发,展,展的快,车,车道，,将,将会有,效,效推动,船,船舶自,动,动化以,及,及船舶,工,工业的,发,发展，,成,成为两,化,化融合,的,的典范,。,。,物联网,对,对船电,技,技术发,展,展的影,响,响,物联网技术概述,船电技术发展趋势,从物联网体系来看智慧船舶,建立船舶总线标准，奠定物联基础,物联网下的智慧船舶应用,1,、,船舶及船用设备全生命周期的实时在线运维管理,现代舰船离开制造厂后，会航行在世界各地，一条船舶在几十年的生命周期里各个关键设备和系统以及船舶本身的售后服务难度大、技术复杂，当我们将船舶乃至船上的关键设备按照物联网的系统进行智能化处理，借助于现代宽带卫星通信技术，岸上的运维管理人员即可实时在线对整船或者某一关键设备进行监控，实现在线运维管理。,通过物联网和电子商务系统协同，可以实现全球范围的高效供应链管理。最终提升产品的整体质量水平。,2,、,无人驾驶船舶的实现,使无人驾驶舰船在以下三个方面比有人船舶更具优势的特性包括：在克服枯燥、恶劣工作环境方面，机器比人具有更长时间的灵敏性、耐久性和稳定的工作质量；对于应付放射性侵害和危险方面，采用无人驾驶船舶的政治和人员风险更低，任务的成功几率更高；长远来看无人设备的持续运维成本可能会更低。,当全船设备和系统完成了智能化和网络化工程后，无人驾驶船舶将会水到渠成，以最经济的方式较快得以实现。,物联网,下,下的智,慧,慧船舶,应,应用,物联网,下,下的智,慧,慧船舶,应,应用,岸基遥,控,控中心,制造商,运,运维中,心,心,Thanks,本文部,分,分引用,了,了神州,数,数码公,司,司物联网,及,及其技,术,术应用的演示,课,课件，,特,特此声,明,明并在,此,此表示,感,感谢！,