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

ICS47.020CCSU90團(tuán) 體 標(biāo) 準(zhǔn)T/CSNAME054—2023船用設(shè)備信息集成平臺(tái)通用技術(shù)要求Generaltechnicalrequirementsforinformationintegrationplatformformarineequipment2023-05-24發(fā)布 2023-08-24實(shí)施中國造工程會(huì) 發(fā)布T/CSNAME054T/CSNAME054—2023II前 言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)，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(tái)通用技術(shù)要求》《船用設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)接入要求》3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)船用設(shè)備智能集成系統(tǒng)的搭建提出了要求?！?與遠(yuǎn)程運(yùn)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(tái)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(tái)的設(shè)計(jì)開發(fā)、方案實(shí)施和運(yùn)營(yíng)維護(hù)。（中國船級(jí)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(tái)能 platformfunction縮略語下列縮略語適用于本文件。MQTT（MessageQueuingTelemetryTransport）OPCUA（OLEforProcessControl）PLC（ProgrammableLogicController）平臺(tái)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(chǔ) 運(yùn)維數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化及管理 數(shù)據(jù)服務(wù)船基平臺(tái)岸基平臺(tái)環(huán)保設(shè)備智能運(yùn)維設(shè)備監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)應(yīng)用遠(yuǎn)程運(yùn)維應(yīng)用 遠(yuǎn)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(chǔ) 運(yùn)維數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化及管理 數(shù)據(jù)服務(wù)船基平臺(tái)岸基平臺(tái)環(huán)保設(shè)備智能運(yùn)維設(shè)備監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)應(yīng)用遠(yuǎn)程運(yùn)維應(yīng)用 遠(yuǎn)程控制甲板機(jī)械智能運(yùn)維 艙室設(shè)備智能運(yùn)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(yùn)維保障視情維護(hù) 控制支持控制健康評(píng)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(jī)理模型數(shù)據(jù)模型故障模型庫運(yùn)維知識(shí)庫故障報(bào)警異常事件處理統(tǒng)計(jì)分析狀態(tài)監(jiān)測(cè)運(yùn)維層系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控?cái)?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(tái)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(shí)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(tái)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(shí)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(yùn)維服務(wù)船端智能運(yùn)維應(yīng)用控制支持?jǐn)?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(zhǔn)化共性支撐保障支撐體系運(yùn)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(tái)能感知執(zhí)行層數(shù)據(jù)層資源層平臺(tái)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(shí)時(shí)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。基于回傳數(shù)據(jù)和岸基多源數(shù)據(jù)，結(jié)合專家知識(shí)，支持岸基遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)。船基平臺(tái)可承載包括但不限于艙室設(shè)備、甲板機(jī)械、環(huán)保設(shè)備等關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和智能運(yùn)服務(wù)層運(yùn)維知識(shí)庫：包括但不限于運(yùn)維技術(shù)、專家經(jīng)驗(yàn)、行業(yè)知識(shí)，以模型化形式在船舶運(yùn)行周期故障模型庫：平臺(tái)支持設(shè)備故障機(jī)理模型的規(guī)范統(tǒng)一匯集，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程運(yùn)維故障報(bào)警模型、故數(shù)據(jù)模型：平臺(tái)根據(jù)多維度、多層次的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以工程化數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析、影響因機(jī)理模型：平臺(tái)應(yīng)具備運(yùn)維對(duì)象設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)、船舶領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)構(gòu)控制模塊：依據(jù)控制對(duì)象的工程方案設(shè)計(jì)平臺(tái)控制模塊，為船用設(shè)備遠(yuǎn)程控制功能提供“岸基人機(jī)界面-船基集成平臺(tái)-控制對(duì)象上位機(jī)-機(jī)旁控制系統(tǒng)-控制對(duì)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(jī)制，通過關(guān)聯(lián)細(xì)分功能的權(quán)限到用戶角色，實(shí)數(shù)據(jù)分發(fā)與同步：平臺(tái)應(yīng)將數(shù)據(jù)源變更實(shí)時(shí)分發(fā)到消息總線上，并維護(hù)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(shí)現(xiàn)具備高可靠性、強(qiáng)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(jìn)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(jìn)行一致性處理，減少數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：針對(duì)不同監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及其利用方式的特點(diǎn)，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(zhǔn)化及管理：數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需保障數(shù)據(jù)庫運(yùn)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(duì)穩(wěn)定的，反映歷史變化的數(shù)據(jù)集合；針對(duì)不同的數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)對(duì)齊、空間分布等方式進(jìn)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(tái)的數(shù)據(jù)來源和控制對(duì)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(dòng)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(shí)支持基于用于過程控制的對(duì)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(shí)現(xiàn)全船范圍內(nèi)船載設(shè)備、子系統(tǒng)的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換、集成處理和反HTTP、MQTT控制器：支持對(duì)決策的精準(zhǔn)物理實(shí)現(xiàn)，將平臺(tái)賽博空間形成的決策作用到物理空間，使船載安全層100ms運(yùn)維層運(yùn)維層應(yīng)能完成平臺(tái)的管理與運(yùn)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(tái)提供的各種服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，對(duì)于出現(xiàn)問題的服務(wù)及采取措施并記錄，系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控：系統(tǒng)監(jiān)控對(duì)平臺(tái)的資源進(jìn)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(píng)估算法，從合理性、及時(shí)性、完附錄A（資料性）210000DWT散貨船船用設(shè)備信息集成平臺(tái)示范案例按照船用設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程操控、遠(yuǎn)程運(yùn)維三類智能應(yīng)用場(chǎng)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(chǎng)景感知類遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備清單序號(hào)類別設(shè)備名稱接口信息/要素1艙室機(jī)械設(shè)備油位計(jì)設(shè)備油量信息，低液位報(bào)警信息2管式液位計(jì)設(shè)備液體位置信息，低液位報(bào)警信息A.2表A.2示范船消防類遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備清單序號(hào)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(bào)警信息2火警系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警信息根據(jù)遠(yuǎn)程控制對(duì)防止浸水的要求，選定如表A.3所示防浸水類設(shè)備進(jìn)行“遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)”研究。表A.3示范船防浸水類遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備清單序號(hào)類別設(shè)備名稱接口信息/要素1艙室機(jī)械設(shè)備液壓控制閥啟動(dòng)/關(guān)閉等運(yùn)行狀態(tài)2常溫泵閥啟動(dòng)/關(guān)閉等運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)遠(yuǎn)程控制對(duì)機(jī)艙設(shè)備和防污染設(shè)備的要求，選定如表A.4所示機(jī)艙設(shè)備和防污染設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)行和維護(hù)。表A.4示范船遠(yuǎn)程運(yùn)維設(shè)備清單序號(hào)類別設(shè)備名稱接口信息/要素1艙室機(jī)械設(shè)備鍋爐進(jìn)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(bào)警信息2常溫泵閥設(shè)備軸承振動(dòng)異常報(bào)警信息3低溫泵閥設(shè)備軸承振動(dòng)異常異常報(bào)警信息4高溫泵設(shè)備軸承振動(dòng)異常異常報(bào)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(hào)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(fù)壓、容積等運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備異常報(bào)警信息7艙底水系統(tǒng)排量等運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備電機(jī)過載、液位高等異常報(bào)警信息8煙氣脫硫系統(tǒng)泵壓力、氣體溫度、PH值等運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備振動(dòng)異常報(bào)警信息根據(jù)遠(yuǎn)程控制對(duì)錨泊設(shè)備的要求，選定如表A.5所示錨機(jī)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和控制。表A.5示范船遠(yuǎn)程操控設(shè)備清單序號(hào)類別設(shè)備名稱接口信息/要素1甲板機(jī)械設(shè)備起錨機(jī)止鏈器、離合、剎車運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備電機(jī)過載、泵站油溫高、壓力高等異常報(bào)警信息，一鍵備錨、拋錨、起錨操控指令2舵機(jī)設(shè)備電機(jī)超載、濾器阻塞等異常報(bào)警信息ModbusTCPA.6表A.6類別設(shè)備對(duì)象設(shè)備編碼接口協(xié)議格式串口地址/IP遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)機(jī)艙艙底泵BP2/01CN477745400000010000ModbusTCP00遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)鍋爐BS2/03CN477745400000010000ModbusTCP遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)空調(diào)系統(tǒng)AC2/02CN477745400000020000ModbusTCP遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)船用碟式分離機(jī)DS2/04CN477745400000030000ModbusTCP遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)常溫泵閥AP2/01CN477745400000040000ModbusTCP遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)火災(zāi)系統(tǒng)FA4/02CN477745400000010000ModbusTCP遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)滅火系統(tǒng)FE4/02CN477745400000020000ModbusTCP遠(yuǎn)程運(yùn)維焚燒爐IN3/02CN477745400000010000ModbusTCP遠(yuǎn)程運(yùn)維煙氣脫硫系統(tǒng)GD3/03CN477745400000010000ModbusTCP遠(yuǎn)程運(yùn)維日用水系統(tǒng)DW3/01CN477745400000010000ModbusTCP遠(yuǎn)程操控起錨機(jī)AW1/01CN477745400000010000ModbusTCP健康管理模塊面向船用設(shè)備的運(yùn)維業(yè)務(wù)，實(shí)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(jī)，開展遠(yuǎn)程操控起錨機(jī)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(yuǎn)程運(yùn)維不同應(yīng)用場(chǎng)景的需要，實(shí)現(xiàn)設(shè)備集成連接、數(shù)據(jù)采集與協(xié)議解析?；诖吮O(jiān)測(cè)與報(bào)警，建立船岸一體設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和報(bào)警。面向30類設(shè)備采集設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)需要，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)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(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)的軟件功能設(shè)計(jì)如表A.7所示。表A.7船岸一體遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)軟件功能序號(hào)模塊子編號(hào)子模塊主要功能說明1船岸一體遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)船端應(yīng)用11狀態(tài)監(jiān)控30類設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、關(guān)鍵監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)控和報(bào)警12健康管理遠(yuǎn)程運(yùn)維類設(shè)備故障診斷分析及維護(hù)建議13遠(yuǎn)程操控操控分權(quán)控制、安全性校驗(yàn)及指令下發(fā)14數(shù)據(jù)采集30類設(shè)備實(shí)時(shí)連接、數(shù)據(jù)采集及分發(fā)2船岸一體遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)岸基應(yīng)用21遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)30類狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和報(bào)警22遠(yuǎn)程運(yùn)維遠(yuǎn)程運(yùn)維類設(shè)備故障情況的遠(yuǎn)程監(jiān)管及異常問題診斷反饋23遠(yuǎn)程操控遠(yuǎn)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(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)集成共享A.1云平臺(tái)云平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控遠(yuǎn)程運(yùn)維遠(yuǎn)程監(jiān)控岸基應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程APP應(yīng)用船端應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)控遠(yuǎn)程監(jiān)控遠(yuǎn)程運(yùn)維遠(yuǎn)程監(jiān)控岸基應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程APP應(yīng)用船端應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)控異常報(bào)警故障判定視情維護(hù)遠(yuǎn)程操控船岸分布式協(xié)同平臺(tái)網(wǎng)關(guān)管理 模擬管理 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 核心算法TCP/IP數(shù)據(jù)采集平臺(tái)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(tái)網(wǎng)關(guān)管理 模擬管理 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 核心算法TCP/IP數(shù)據(jù)采集平臺(tái)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(tái)層邊緣計(jì)算終端信號(hào)采集箱連續(xù)層邊緣計(jì)算終端信號(hào)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(jī)

焚燒爐TCP焚燒爐

止動(dòng)器TCP止動(dòng)器

運(yùn)維管理系統(tǒng)運(yùn)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(yuǎn)程運(yùn)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(zhǔn)的安全存儲(chǔ)，具備備用數(shù)位于岸側(cè)的岸基平臺(tái)對(duì)船舶發(fā)出的指令至少是雙重認(rèn)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(tái)支持多租戶和船舶，在平臺(tái)基層架構(gòu)選擇上，有可擴(kuò)展性和計(jì)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(shí)支持阻擋惡意網(wǎng)絡(luò)攻擊，有故障自動(dòng)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(tái)運(yùn)行在公有云上，不同用IDCRestfulAPIjsonsdkJAVA，Python，golangIDID據(jù)校驗(yàn)方面采用不可篡改的非對(duì)稱加密技術(shù)，保證數(shù)據(jù)的可用性、完整性、真實(shí)性。所有請(qǐng)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)