TCSNAME 054-2023 船用設(shè)備信息集成平臺技術(shù)要求

ICS47.020CCSU90團 體 標(biāo) 準T/CSNAME054—2023船用設(shè)備信息集成平臺通用技術(shù)要求Generaltechnicalrequirementsforinformationintegrationplatformformarineequipment2023-05-24發(fā)布 2023-08-24實施中國造工程會 發(fā)布T/CSNAME054T/CSNAME054—2023II前 言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。T/CSNAME054T/CSNAME054—2023IIII引 言13——3——系統(tǒng)集成標(biāo)準，包含《船用設(shè)備智能集成原則與要求》《船用設(shè)備信息集成平臺通用技術(shù)要求》《船用設(shè)備遠程運維系統(tǒng)接入要求》3項標(biāo)準，對船用設(shè)備智能集成系統(tǒng)的搭建提出了要求。——2與遠程運維系統(tǒng)第345——維系統(tǒng)第52T/CSNAME054T/CSNAME054—2023PAGEPAGE10船用設(shè)備信息集成平臺通用技術(shù)要求范圍（本文件適用于船用設(shè)備信息集成平臺的設(shè)計開發(fā)、方案實施和運營維護。（中國船級社.智能船舶規(guī)范（2020）下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1數(shù)據(jù)聚 dataaggregation把來源于不同船用設(shè)備、不同格式、不同類別的數(shù)據(jù)在邏輯上或物理上集中，為智能應(yīng)用提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)。3.2平臺能 platformfunction縮略語下列縮略語適用于本文件。MQTT（MessageQueuingTelemetryTransport）OPCUA（OLEforProcessControl）PLC（ProgrammableLogicController）平臺架構(gòu)如圖1所示。支撐共性服務(wù)層支撐共性服務(wù)層應(yīng)用層數(shù)據(jù)分發(fā)與同步資源配置通用組件采集設(shè)備 傳輸設(shè)備 控制器 傳感器多源數(shù)據(jù)匯聚 數(shù)據(jù)存儲 運維數(shù)據(jù)標(biāo)準化及管理 數(shù)據(jù)服務(wù)船基平臺岸基平臺環(huán)保設(shè)備智能運維設(shè)備監(jiān)測遠程監(jiān)測應(yīng)用遠程運維應(yīng)用 遠程控制采集設(shè)備 傳輸設(shè)備 控制器 傳感器多源數(shù)據(jù)匯聚 數(shù)據(jù)存儲 運維數(shù)據(jù)標(biāo)準化及管理 數(shù)據(jù)服務(wù)船基平臺岸基平臺環(huán)保設(shè)備智能運維設(shè)備監(jiān)測遠程監(jiān)測應(yīng)用遠程運維應(yīng)用 遠程控制甲板機械智能運維 艙室設(shè)備智能運維狀態(tài)數(shù)據(jù)分發(fā)應(yīng)用開發(fā)工具數(shù)據(jù)分析引擎應(yīng)用支撐執(zhí)行反饋應(yīng)用支撐運維保障視情維護 控制支持控制健康評估 輔助決策 故障診斷船岸信息協(xié)同用戶權(quán)限管理控制模塊模型部署與執(zhí)行機理模型數(shù)據(jù)模型故障模型庫運維知識庫故障報警異常事件處理統(tǒng)計分析狀態(tài)監(jiān)測運維層系統(tǒng)運行監(jiān)控數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控服務(wù)管理安全層數(shù)據(jù)安全通信安全控制安全設(shè)備安全數(shù)據(jù)層設(shè)備層平臺核心層應(yīng)用使能控制協(xié)同服務(wù)使能 數(shù)據(jù)分析知識積累采集設(shè)備傳輸設(shè)備控制器傳感器岸基服務(wù)平臺核心層應(yīng)用使能控制協(xié)同服務(wù)使能 數(shù)據(jù)分析知識積累采集設(shè)備傳輸設(shè)備控制器傳感器岸基服務(wù)船端服務(wù)岸基智能運維服務(wù)船端智能運維應(yīng)用控制支持數(shù)據(jù)采集接入管理（設(shè)備、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源等）數(shù)據(jù)資產(chǎn)化數(shù)據(jù)服務(wù)化數(shù)據(jù)標(biāo)準化共性支撐保障支撐體系運維管理安全保障應(yīng)用層服務(wù)層感知執(zhí)行層數(shù)據(jù)層資源層圖2 平臺能感知執(zhí)行層數(shù)據(jù)層資源層平臺在軟件及通訊基礎(chǔ)架構(gòu)上應(yīng)具有快速恢復(fù)能力。應(yīng)用層基于船端實時采集數(shù)據(jù)和本地算法模型，為船端智能應(yīng)用提供支持?；诨貍鲾?shù)據(jù)和岸基多源數(shù)據(jù)，結(jié)合專家知識，支持岸基遠程運維服務(wù)。船基平臺可承載包括但不限于艙室設(shè)備、甲板機械、環(huán)保設(shè)備等關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和智能運服務(wù)層運維知識庫：包括但不限于運維技術(shù)、專家經(jīng)驗、行業(yè)知識，以模型化形式在船舶運行周期故障模型庫：平臺支持設(shè)備故障機理模型的規(guī)范統(tǒng)一匯集，實現(xiàn)遠程運維故障報警模型、故數(shù)據(jù)模型：平臺根據(jù)多維度、多層次的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，以工程化數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析、影響因機理模型：平臺應(yīng)具備運維對象設(shè)備的設(shè)計參數(shù)、船舶領(lǐng)域?qū)I(yè)知識，結(jié)合生產(chǎn)運營經(jīng)驗構(gòu)控制模塊：依據(jù)控制對象的工程方案設(shè)計平臺控制模塊，為船用設(shè)備遠程控制功能提供“岸基人機界面-船基集成平臺-控制對象上位機-機旁控制系統(tǒng)-控制對象”的操控指令通路，應(yīng)模型部署與執(zhí)行：具備共性支撐模型部署、執(zhí)行、管理、監(jiān)控的統(tǒng)一環(huán)境，能夠管理用戶創(chuàng)用戶權(quán)限管理：應(yīng)具備基于角色的身份授權(quán)機制，通過關(guān)聯(lián)細分功能的權(quán)限到用戶角色，實數(shù)據(jù)分發(fā)與同步：平臺應(yīng)將數(shù)據(jù)源變更實時分發(fā)到消息總線上，并維護消息的統(tǒng)一格式，智通用組件：通用組件包括工作流、消息、接口服務(wù)引擎，以及業(yè)務(wù)日志、任務(wù)調(diào)度、預(yù)警、船岸信息協(xié)同：面向控制命令的執(zhí)行效能，實現(xiàn)具備高可靠性、強魯棒性、快速響應(yīng)和快速數(shù)據(jù)層設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來源應(yīng)由數(shù)據(jù)層進行統(tǒng)一處理，數(shù)據(jù)層包含以下內(nèi)容：多源數(shù)據(jù)匯聚：將不同來源、不同頻率、不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進行一致性處理，減少數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)存儲：針對不同監(jiān)測數(shù)據(jù)及其利用方式的特點，支持關(guān)系型數(shù)據(jù)、非關(guān)系型數(shù)據(jù)以及內(nèi)數(shù)據(jù)標(biāo)準化及管理：數(shù)據(jù)的存儲需保障數(shù)據(jù)庫運行的穩(wěn)定性和高效性，并不斷優(yōu)化，建立支持決策、管理過程的，面向主題的，集成的，相對穩(wěn)定的，反映歷史變化的數(shù)據(jù)集合；針對不同的數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)對齊、空間分布等方式進行處理，建立數(shù)據(jù)目錄；支持規(guī)范、統(tǒng)一的數(shù)感知執(zhí)行層部應(yīng)署于船端，連接平臺的數(shù)據(jù)來源和控制對象，包含以下硬件設(shè)備：采集設(shè)備：應(yīng)具有數(shù)據(jù)采集功能，支持工業(yè)設(shè)備串行通信協(xié)議（Modbus）、基于工業(yè)以太網(wǎng)（ProcessFieldNet,Profinet）議（NationalMarineElectronicsAssociation,NMEA）據(jù)、活動數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等，并將數(shù)據(jù)傳遞給系統(tǒng)內(nèi)部，同時支持基于用于過程控制的對象連接與嵌入技術(shù)統(tǒng)一架構(gòu)（OLEforProcessControlUnifiedArchitecture,OPCUA）的傳輸設(shè)備：應(yīng)實現(xiàn)全船范圍內(nèi)船載設(shè)備、子系統(tǒng)的互聯(lián)互通，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換、集成處理和反HTTP、MQTT控制器：支持對決策的精準物理實現(xiàn)，將平臺賽博空間形成的決策作用到物理空間，使船載安全層100ms運維層運維層應(yīng)能完成平臺的管理與運維，滿足系統(tǒng)生命力要求，主要包含以下方面：服務(wù)管理：將平臺提供的各種服務(wù)進行統(tǒng)一監(jiān)控，對于出現(xiàn)問題的服務(wù)及采取措施并記錄，系統(tǒng)運行監(jiān)控：系統(tǒng)監(jiān)控對平臺的資源進行監(jiān)控與管理，包括數(shù)據(jù)訪問、模型算法全周期管數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控：為保證船舶原始數(shù)據(jù)具備較高質(zhì)量，通過評估算法，從合理性、及時性、完附錄A（資料性）210000DWT散貨船船用設(shè)備信息集成平臺示范案例按照船用設(shè)備遠程監(jiān)測、遠程操控、遠程運維三類智能應(yīng)用場景分類，制定智能集成方案。將30參照T/CSNAME051-2022第4A.1表A.1示范船場景感知類遠程監(jiān)測設(shè)備清單序號類別設(shè)備名稱接口信息/要素1艙室機械設(shè)備油位計設(shè)備油量信息，低液位報警信息2管式液位計設(shè)備液體位置信息，低液位報警信息A.2表A.2示范船消防類遠程監(jiān)測設(shè)備清單序號類別設(shè)備名稱接口信息/要素1船舶安全與消防設(shè)備滅火系統(tǒng)主管路壓力、火災(zāi)報警信息2火警系統(tǒng)火災(zāi)報警信息根據(jù)遠程控制對防止浸水的要求，選定如表A.3所示防浸水類設(shè)備進行“遠程監(jiān)測”研究。表A.3示范船防浸水類遠程監(jiān)測設(shè)備清單序號類別設(shè)備名稱接口信息/要素1艙室機械設(shè)備液壓控制閥啟動/關(guān)閉等運行狀態(tài)2常溫泵閥啟動/關(guān)閉等運行狀態(tài)根據(jù)遠程控制對機艙設(shè)備和防污染設(shè)備的要求，選定如表A.4所示機艙設(shè)備和防污染設(shè)備進行遠程運行和維護。表A.4示范船遠程運維設(shè)備清單序號類別設(shè)備名稱接口信息/要素1艙室機械設(shè)備鍋爐進出口流體狀態(tài)、設(shè)備燃油泵失效、液位低、燃油溫度高等異常報警信息2常溫泵閥設(shè)備軸承振動異常報警信息3低溫泵閥設(shè)備軸承振動異常異常報警信息4高溫泵設(shè)備軸承振動異常異常報警信息5制冷系統(tǒng)主管路壓力、溫度等狀態(tài)表A.4(續(xù))序號類別設(shè)備名稱接口信息/要素6船舶環(huán)保設(shè)備焚燒爐工作模式、溫度、負壓、容積等運行狀態(tài)、設(shè)備異常報警信息7艙底水系統(tǒng)排量等運行狀態(tài)、設(shè)備電機過載、液位高等異常報警信息8煙氣脫硫系統(tǒng)泵壓力、氣體溫度、PH值等運行狀態(tài)、設(shè)備振動異常報警信息根據(jù)遠程控制對錨泊設(shè)備的要求，選定如表A.5所示錨機設(shè)備進行遠程操作和控制。表A.5示范船遠程操控設(shè)備清單序號類別設(shè)備名稱接口信息/要素1甲板機械設(shè)備起錨機止鏈器、離合、剎車運行狀態(tài)，設(shè)備電機過載、泵站油溫高、壓力高等異常報警信息，一鍵備錨、拋錨、起錨操控指令2舵機設(shè)備電機超載、濾器阻塞等異常報警信息ModbusTCPA.6表A.6類別設(shè)備對象設(shè)備編碼接口協(xié)議格式串口地址/IP遠程監(jiān)測機艙艙底泵BP2/01CN477745400000010000ModbusTCP00遠程監(jiān)測鍋爐BS2/03CN477745400000010000ModbusTCP遠程監(jiān)測空調(diào)系統(tǒng)AC2/02CN477745400000020000ModbusTCP遠程監(jiān)測船用碟式分離機DS2/04CN477745400000030000ModbusTCP遠程監(jiān)測常溫泵閥AP2/01CN477745400000040000ModbusTCP遠程監(jiān)測火災(zāi)系統(tǒng)FA4/02CN477745400000010000ModbusTCP遠程監(jiān)測滅火系統(tǒng)FE4/02CN477745400000020000ModbusTCP遠程運維焚燒爐IN3/02CN477745400000010000ModbusTCP遠程運維煙氣脫硫系統(tǒng)GD3/03CN477745400000010000ModbusTCP遠程運維日用水系統(tǒng)DW3/01CN477745400000010000ModbusTCP遠程操控起錨機AW1/01CN477745400000010000ModbusTCP健康管理模塊面向船用設(shè)備的運維業(yè)務(wù)，實現(xiàn)船端的故障診斷分析，并提出設(shè)備的維修建議?；诰邆湟绘I操控功能的數(shù)字化錨機，開展遠程操控起錨機的數(shù)據(jù)傳輸安全保障技術(shù)研究，突破船面向30類設(shè)備船岸一體遠程運維不同應(yīng)用場景的需要，實現(xiàn)設(shè)備集成連接、數(shù)據(jù)采集與協(xié)議解析。基于船端監(jiān)測與報警，建立船岸一體設(shè)備遠程監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備運行的狀態(tài)遠程監(jiān)測和報警。面向30類設(shè)備采集設(shè)備的遠程監(jiān)測需要，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的遠程發(fā)送及與相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的集成共享。船岸一體遠程運維系統(tǒng)的軟件功能設(shè)計如表A.7所示。表A.7船岸一體遠程運維系統(tǒng)軟件功能序號模塊子編號子模塊主要功能說明1船岸一體遠程運維系統(tǒng)船端應(yīng)用11狀態(tài)監(jiān)控30類設(shè)備運行狀態(tài)、關(guān)鍵監(jiān)測點的監(jiān)控和報警12健康管理遠程運維類設(shè)備故障診斷分析及維護建議13遠程操控操控分權(quán)控制、安全性校驗及指令下發(fā)14數(shù)據(jù)采集30類設(shè)備實時連接、數(shù)據(jù)采集及分發(fā)2船岸一體遠程運維系統(tǒng)岸基應(yīng)用21遠程監(jiān)測30類狀態(tài)遠程監(jiān)測和報警22遠程運維遠程運維類設(shè)備故障情況的遠程監(jiān)管及異常問題診斷反饋23遠程操控遠程一鍵操控、分權(quán)控制、狀態(tài)可視化、安全保障24數(shù)據(jù)集成30類設(shè)備實時狀態(tài)數(shù)據(jù)集成共享A.1云平臺云平臺遠程監(jiān)控遠程運維遠程監(jiān)控岸基應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)遠程APP應(yīng)用船端應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)控遠程監(jiān)控遠程運維遠程監(jiān)控岸基應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)遠程APP應(yīng)用船端應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)控異常報警故障判定視情維護遠程操控船岸分布式協(xié)同平臺網(wǎng)關(guān)管理 模擬管理 數(shù)據(jù)存儲 核心算法TCP/IP數(shù)據(jù)采集平臺協(xié)議解析 數(shù)據(jù)采集 規(guī)則處理船岸分布式協(xié)同平臺網(wǎng)關(guān)管理 模擬管理 數(shù)據(jù)存儲 核心算法TCP/IP數(shù)據(jù)采集平臺協(xié)議解析 數(shù)據(jù)采集 規(guī)則處理智能工作站TCP/IP船舶衛(wèi)星通訊智能網(wǎng)關(guān)箱平臺層邊緣計算終端信號采集箱連續(xù)層邊緣計算終端信號采集箱Modbus設(shè) TCP壓載水系統(tǒng)煙氣脫硫系統(tǒng)壓載水系統(tǒng)煙氣脫硫系統(tǒng)起錨機

焚燒爐TCP焚燒爐

止動器TCP止動器

運維管理系統(tǒng)運維管理系統(tǒng)

艙室智能輔助控制系統(tǒng)RTU艙室智能輔助控制系統(tǒng)

能效管理系統(tǒng)能效管理系統(tǒng)

Nmea0183圖A.1船岸一體遠程運維系統(tǒng)整體架構(gòu)30ProfinetModbusTCPModbusRTUModbusASCIINMEAOPCUA、OPCDArbacabac具備兼容不同類型船舶的不同類型的數(shù)據(jù)的能力，數(shù)據(jù)具備高標(biāo)準的安全存儲，具備備用數(shù)位于岸側(cè)的岸基平臺對船舶發(fā)出的指令至少是雙重認證。由于船舶在海域的網(wǎng)絡(luò)狀況不佳和船岸分布式協(xié)同平臺支持多租戶和船舶，在平臺基層架構(gòu)選擇上，有可擴展性和計算資源的伸縮性，并且能支持高并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，同時支持阻擋惡意網(wǎng)絡(luò)攻擊，有故障自動轉(zhuǎn)移和恢在部署方式上，為滿足不同用戶的部署需求。船岸分布式協(xié)同平臺運行在公有云上，不同用IDCRestfulAPIjsonsdkJAVA，Python，golangIDID據(jù)校驗方面采用不可篡改的非對稱加密技術(shù)，保證數(shù)據(jù)的可用性、完整性、真實性。所有請求都通過APIPaaSITWeb應(yīng)用接口主要包括底層應(yīng)用的調(diào)用，如數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)關(guān)