大型船舶网络通讯系统以及网络通讯方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及船舶网络通讯研究领域，特别涉及一种大型船舶网络通讯系统以及网络通讯方法。
【背景技术】
[0002]随着智能船舶理念的逐渐成熟，越来越多的智能设备、自动化设备被应用到船舶中，如何将船舶自动化设备和系统集成为一个以信息为核心的，集监测、控制和管理于一体的网络化、信息化和智能化的综合性大系统，通过网络实现船舶平台资源与信息共享，对全船所有设备和系统实施监测和控制，实现多位置、全信息、数据分散、监控集中的管理，从而提高船舶综合效能、可靠性和安全性，并最终实现船舶平台的全数字化和信息化综合管理已经成为我国船舶建造及船舶配套行业共同面临的难题。
[0003]为满足自身通信需求，目前大型船舶网络包括多种通讯网络和控制网络，各网络往往分别设计和构建，从而导致舰船上各种类型的总线网、同步数字体系光纤环网和以太网同时并存，并由此带来信息系统之间相互独立，互不相连，造成信息交互不畅，共享困难，工程建造重复，线缆敷设量大，导致整船造价过高。另外，大型船舶都具有楼层多、舱室多，空调、风机、灯光等各类设备分散广的特点，采用传统的总线控制方式面临着布线长、施工不便、网络的拓扑不易修改等缺点。
[0004]为此，研究一种针对大型船舶的、统一且一体化的综合网络通讯系统和网络通讯方法具有重要研究意义。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种大型船舶网络通讯系统，该系统通过网络交换机和协议转换代理把各个子系统连接到统一的网络上，实现全船数据共享，优化网络设备组成，提高标准化程度，并降低设备安装、使用和维护的复杂性以及节约建造成本。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种基于上述大型船舶网络通讯系统的网络通讯方法，该方法具有数据传输高效和稳定的优点。
[0007]本发明的目的通过以下的技术方案实现:大型船舶网络通讯系统，包括监控中心、主干网络和若干个下层网络系统，所述主干网络包括工业无线网桥对、光纤网和网络交换机，所述主干网络通过光电转换接口与监控中心网络连接，所述下层网络系统通过网络交换机与主干网络连接，所述下层网络系统之间通过以太网连接。
[0008]优选的，所述工业无线网桥对部署在不适宜铺设光缆或电磁环境较复杂的地方，支持AP、Client、PTP、AD-Hoc工作模式，支持WIFI功能，支持PoE供电，工作温度为-40°C?85°C，支持2.4GHz/5.8GHz两个频段，300Mbps数据传输。
[0009]优选的，所述网络交换机为支持Prof inet、EtherCat、Power link、Modbus等工业控制类协议与OPC、HTTP、RTP、SIP等管理类业务协议的网络交换机。
[0010]优选的，所述监控中心包括工作站、数据库服务器和应用服务器，所述工作站用于全船设备实时监控和指令下达，显示各种图形和数据;所述数据库服务器用于下层网络系统上传数据的实时存储;所述应用服务器用于设备故障诊断、报警分析、设备预测性维护分析;上述工作站、数据库服务器和应用服务器之间通过以太网连接。
[0011]优选的，所述主干网络还包括普通交换机。所述普通交换机为船舶的网络通讯系统提供更多的连接端口。
[0012]优选的，所述下层网络系统包括现场监控设备、区域监控装置和通讯网络，所述区域监控装置通过通讯网络与现场监控设备相连，所述区域监控装置包括区域网关、PLC、不支持以太网传输的第一区域监控装置及支持以太网传输的第二区域监控装置，所述通讯网络采用现场总线和I/O输出，所述第一区域监控装置、第二区域监控装置、PLC均通过I/O输出与现场监控设备相连，第二区域监控装置、PLC通过现场总线与以太网相连，所述第一区域监控装置通过协议转换代理与以太网相连。这里所述协议转换代理具备多种标准通信接口，通过接口与现场总线、工业以太网连接。
[0013]更进一步的，所述通讯网络还包括WIA、ZIGBEE、WIFI无线网络中的任意一种，所述下层网络系统中的若干现场监控设备通过上述无线网络与区域网关连接，区域网关接入以太网。这样，可以在一些不允许或者难以直接布线、传统的数据传输线路遭到损坏而无法正常工作的情况中，使用工业无线技术构建无线局域网，并将其并入全船网络中。
[0014]—种基于上述大型船舶网络通讯系统的网络通讯方法，包括:
[0015]所述现场监控设备完成数据采集，将数据通过通讯网络上传至区域监控装置，所述区域监控装置通过以太网与主干网络相连，数据经主干网络传输后被发送到光电转换接口，经光电转换后发送至监控中心，所述监控中心包括工作站、数据库服务器和应用服务器，所述数据库服务器实时存储下层网络系统上传的数据，预处理后提供给工作站和应用服务器，所述应用服务器对数据进行设备故障诊断、报警分析、设备预测性维护分析，将分析结果提供给工作站，所述工作站负责全船设备实时监控和根据应用服务器的分析结果下达控制命令，显示各种图形和数据；
[0016]在要对某下层网络系统中的现场监控设备进行控制时，工作站发送控制命令，通过光电转换接口进行光电转换后传送至网络交换机，网络交换机通过以太网将控制命令传送到该下层网络系统对应的区域监控装置;所述区域监控装置包括区域网关、PLC、不支持以太网传输的第一区域监控装置及支持以太网传输的第二区域监控装置，区域监控装置控制对应现场监控设备执行相应动作。
[0017]优选的，所述区域监控装置集中收集其管辖区域内现场监控设备的信息，比较相邻数据包内容，压缩数据中的相同部分，仅传输差量，同时，分析各数据包QoS需求，将多个业务包捆绑到一个IP分组中进行传输，通过以太网传输至主干网络的网络交换机，网络交换机通过以太网将信息发送到监控中心。
[0018]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0019]1、本发明网络通讯系统的架构分为两层，分别为主干网络和下层网络系统，主干网络采用工业无线网桥对，避免了在不适宜铺设光缆或电磁环境比较复杂的地方施工对船体的破坏和传输干扰，通过网络交换机和协议转换代理把各个下层网络系统连接到统一的网络上，实现全船数据共享，优化网络设备组成，提高标准化程度，并降低设备安装、使用和维护的复杂性以及节约建造成本。
[0020]2、本发明提出在一些不允许/难以直接布线或者传统的数据传输线路遭到损坏而无法正常工作的情况中，在下层网络系统中采用无线通讯网络，克服了传统总线控制方式布线长，施工不便，网络的拓扑不易修改等缺点。
【附图说明】
[0021 ]图1本发明大型船舶通讯网络系统拓扑结构框图。
[0022]图2本发明大型船舶通讯网络系统分层控制划分结构框图。
[0023]图3本发明主干网络构成示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0025]实施例1
[0026]参见图1-3，大型船舶网络通讯系统包括监控中心、主干网络和若干个下层网络系统，所述主干网络通过光电转换接口与监控中心网络连接，所述下层网络系统通过网络交换机与主干网络连接，所述下层网络系统之间通过以太网连接。
[0027]本实施例中，所述监控中心包括工作站、数据库服务器和应用服务器，所述工作站用于全船设备实时监控和指令下达，显示各种图形和数据;所述数据库服务器用于下层网络系统上传数据的实时存储;所述应用服务器用于设备故障诊断、报警分析、设备预测性维护分析;工作站、数据库服务器和应用服务器之间通过以太网连接。
[0028]本实施例中，所述主干网络包括工业无线网桥对、光纤网、网络交换机和普通交换机，所述工业无线网桥对部署在不适宜铺设光缆或电磁环境较复杂的地方，支持AP、Client、PTP、AD-Hoc工作模式，支持WIFI功能，支持PoE供电，工作温度为_40°C?85°C，支持
2.4GHz/5.8GHz两个频段，300Mbps数据传