一种基于光纤的船用总线网络系统的制作方法

本技术涉及船舶网络基础设施搭建的领域，尤其是涉及一种基于光纤的船用总线网络系统。

背景技术：

1、随着船舶数字化提高，船载总线的数据量也在增加，由于船舶上机电设备较多，设备与设备之间同时工作，各自的电磁辐射导致信号干扰较大。同时，部分船舶高温高湿高振动的工作环境较为恶劣，船舶上设备的使用寿命远不如陆地上的设备寿命，容易损坏。

2、目前，船舶上设备间的网络通信线路铺设多采用100m/1000m的普通网线，光纤网络较少，且光纤与网线的铺设多采用并行方式，因此不具备断电定位和自愈功能。

3、对于远洋船舶，航行周期较长，对网络通信设备的可靠性要求特别高，船舶上两设备间的网络断点时需要及时通知工程师维修，目前并行网线的传输下只能通过工程师逐一排查损坏设备，排查效率较慢，工作强度较高。

4、针对上述中的相关技术，对船舶上的通信网络线路架设采用新方式并相应地对船舶通信系统的布局做出改进，以实现网络断线自诊断、断电定位与自愈的功能。

技术实现思路

1、为了实现船舶内网络断线自诊断、断电定位与自愈的功能，本技术提供一种基于光纤的船用总线网络系统。

2、本技术提供的一种基于光纤的船用总线网络系统采用如下的技术方案：

3、一种基于光纤的船用总线网络系统，包括主控冗余模块、数据处理模块、前端检测模块、航行控制模块；

4、所述主控冗余模块显示并备份船舶航行参数，进行人机交互，向所述数据处理模块、所述前端检测模块、所述航行控制模块发送指令；

5、所述数据处理模块接收所述主控冗余模块的指令进行数据计算与数据分类，并将数据计算结果按类别发送至所述主控冗余模块中显示并备份，所述数据处理模块根据计算结果向所述航行控制模块发送调节指令；

6、所述前端检测模块采集船舶航行区域内海水环境参数与设备运行状况，将采集数据发送至数据处理模块中计算；

7、所述航行控制模块控制船舶运行参数，接收所述主控冗余模块与所述数据模块的指令调节运行参数；

8、所述主控冗余模块、所述数据处理模块与所述航行控制模块均设置有双光纤端口，其中多个模块采用双光纤形成环形互联网络。

9、通过采用上述技术方案，主控冗余模块为整个船舶网络系统中的核心模块，接收前端检测模块的检测信息与数据处理模块上传的数据信息，并根据检测信息与数据信息向航行控制模块发送指令；前端检测模块的检测但不限于包括海水污染程度、设备的运行振动情况与螺旋桨处海水的流动速度，将检测信息发送至数据处理模块中，由此，根据当前航行区域内的海水污染程度判断压载水是否能够将外部海水排入压载舱中或将生活污水排放在当前区域中；根据设备的振动情况判断设备运行有无异常；航行控制模块控制船舶运行参数，其中包括船舶的航速、船舶入水深度等，数据处理模块连接前端检测模块，用于数据计算与分类，前端检测模块将采集到的数据发送至数据处理模块中，由数据处理模块识别数据类别并计算，根据计算结果推断当航行出现异常时，数据处理模块可直接将异常数据发送至主控冗余模块中，向工程师发出警报，同时数据处理模块向航行控制模块发出指令，对船舶运行做出调整，并且数据处理模块根据分类后的数据判别特征对航行控制模块中的各功能部分一一对应实现控制，主控冗余模块显示异常信息后，船舶工程师根据主控冗余模块的显示信息通过人机交互控制航行控制模块改变船舶运行状态；

10、此外，上述方案中各个模块之间通过双光纤搭建的环形互联网络，各模块接入到环形互联网络中，当某两个模块之间的节点断裂，可通过定制传输协议环形互联网络反向输送数据，保持数据输送与通信，同时通过诊断协议通过环形互联网络中的两反向通道输送诊断信号，两反向输送的断点结合判断确定网络断点位置，通过主控冗余模块显示故障位置，工程师根据提示快速实现网络恢复，而在上述工程师维修过程中，依靠变向输出传输能够实现短时间内不影响通信，实现自愈。

11、可选的，所述主控冗余模块、所述数据处理模块均设置有两组，两组互为备份模块。

12、通过采用上述技术方案，环形通信网络中各个模块必不可少，当通信网络节点损坏后，可通过环形互联网络的两反向输出的断点定位与自愈实现，但设备损坏将直接造成系统内环节缺失，需要工程师维修，为了避免设备损坏后船舶的正常运行，每个模块设置一个备份模块，当其中一模块损坏后，另一备份模块接入环形互联网络中代替式运行。

13、可选的，两组所述主控冗余模块、两组所述数据处理模块、两组所述航行控制模块均独立接入环形互联网络中，通过定制通信机制实现两组相同模块运行状态相反。

14、通过采用上述技术方案，每组两个模块同时接入环形互联网络中，其中一个模块作为运行端，另一模块作为备份端，备份端为上述备用模块，在定制的通信机制下，环形互联网络数据正常传输的情况下，备份端接收与运行端相同类别的复制数据并储存，当运行端损坏时，备份端可直接充当运行端在环形互联网络中进行数据的运算。

15、可选的，所述主控冗余模块的两光纤端口分别为环形互联网络的起始端与终点端。

16、通过采用上述技术方案，主控冗余模块作为环形互联网络的主要部分，将其作为环形互联通信的起点与终点，环形互联网络从其中一主控冗余模块的一个光纤端口接出，在连接其他模块后从主控冗余模块的另一个光纤端口接入，另一主控冗余模块同样接入环形互联网络中，作为主控冗余模块的备份端；在环形互联网络中数据处理模块、航行控制模块、前段检测模块接入环形互联网络中，改善传统的并行连接方式，实现可两反向数据的双向传输方式。

17、可选的，所述数据处理模块包括信号采集单元与数据处理单元；

18、所述信号采集单元检测船舶各装置的运行状态，检测数据发送至所述数据处理单元内；

19、所述数据处理单元接收所述信号采集单元的数据并计算。

20、通过采用上述技术方案，信号采集单元用于采集船舶运行状态信号，如船舶内推进装置的运行信息、阀门遥控信号采集、船舶的液位遥测信号信号采集，相区别于前端检测模块，数据处理模块中的信号采集单元主要用于监测船舶航行相关的整体数据与参数，直接设置在数据处理模块中直连数据处理单元，采集数据调取速度快，分析效率高；上述方案中数据处理单元用于具体接收主控冗余模块的指令执行数据处理。

21、可选的，所述航行控制模块包括推进控制单元、进水排水单元、船舶能效单元；

22、所述推进控制单元控制船舶的动力系统，根据所述主控冗余模块与所述数据处理模块的指令调节船舶航速；

23、所述进水排水单元控制船舶的吃水深度，根据所述主控冗余模块与所述数据处理模块的指令调节压载水水量；

24、所述船舶能效单元分配船舶耗能能源，根据所述主控冗余模块与所述数据处理模块的指令调节船舶能源的调配。

25、通过采用上述技术方案，数据采集单元监测船舶航行，采集船舶航行参数并发送至数据处理单元中处理计算，数据采集单元监测船舶的实时航速、吃水深度与推进功率负载，并按类别发送至数据处理单元后，数据处理单元将数据发送至主控冗余模块中按类别显示，由相关技术人员根据数据调节船舶的运行参数；但当数据处理模块采集到船舶运行的某项异常数据后，数据处理模块可直接向航行控制模块发送调节指令，调节船舶运行的运行异常项至正常范围内。

26、可选的，所述航行控制模块还包括船舶防污单元；

27、所述船舶防污单元控制船舶内生活污水与废气处理，接收所述数据处理模块与所述主控冗余模块的指令增强船舶内部的污染处理力度。

28、通过采用上述技术方案，基于海洋环境保护增设船舶防污单元，以增强对船舶排污的管控，减小对海洋环境的污染，主要体现在船舶防污单元在船舶排放污水废气或油污时检测废水处理效果是否达标。

29、可选的，所述前端检测模块包括浊度检测单元、振动采集单元、电能采集单元；

30、所述浊度检测单元检测航区内船舶排污口的海水浑浊度，将采集的相关数据发送至所述数据处理模块中计算处理；

31、所述振动检测单元检测船体上设备的振动状况，将采集的相关数据发送至所述数据处理模块中计算处理；

32、所述电能采集单元检测船体上设备的负载情况，将采集的相关数据发送至所述数据处理模块中计算处理。

33、通过采用上述技术方案，前端检测模块主要检测船舶航区内海洋的环境并将数据发送至数据处理模块，数据处理模块处理计算后发送至主控冗余模块中显示，以便于相关人员能够根据当前温度、风速、洋流情况做出相应的安全措施，此外，前端检测模块中包含有浊度检测模块，能够检测压载舱内压载水的浑浊度判断直接排放是否能给海洋环境带来污染，能够直接检测排污口海水浑浊度反馈至数据处理单元是否存在污水处理效果不足，还能够直接通过检测设备的振动与负载情况检测设备的运行状况是否存在异常。

34、综上所述，本技术包括以下至少一项有益技术效果：

35、1.本技术采用双光纤搭建环形互联网络，搭建数据的两反向输送通道，当某两个模块之间的节点断开后，两模块能够通过环形互联网络反向输送数据，并通过定制诊断协议沿主控冗余模块两反向发送诊断信号，确定网络断点位置，并通知工程师准确位置，及时维修；

36、2.每个模块设置一个备份模块并接入环形互联网络中作为备用，通过定制通信协议，备用的模块与运作模块接收相同的数据但不会上传到环形互联网络中，当正在运行的模块发生损坏后备份模块迅速切换工作状态，实现网络系统的自愈；

37、3.前端检测模块、数据处理模块、航行控制模块与主控冗余模块组成船舶的反馈控制系统，相关人员通过主控冗余模块发送指令控制航行控制模块调整船舶航行参数，并由前端检测模块与数据处理模块中的信号采集单元实时反馈船舶运行的动态信息，由相关人员做出调整，而模块间的信息传递依靠具有自愈与自诊断功能环形互联网络实现。