本发明涉及岸电管理，具体涉及一种船舶及岸基岸电云监控系统。
背景技术：
1、据国际海事组织(imo)2013年数据，全球以柴油为动力的船舶每年向大气排放1000万吨氮氧化物，850万吨硫化物，全球船舶柴油动力排放的污染物能跨越千里，影响深远。
2、为应对这一严峻形势，我国积极响应国际环保号召，加速推进港口船舶岸电系统工程，旨在通过技术改造与设施升级，实现船舶靠港期间的“油改电”，从根本上减少污染物排放，促进节能减排。生态环境部等11部门关于印发《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》，交通部印发《港口和船舶岸电管理办法》、《港口工程建设管理规定》、《船舶与港口污染防治专项行动实施方案》、《港口岸电布局方案》，为港口岸电建设提供了强有力的政策支持和方向指引。
3、当前，港口岸电系统建设如火如荼，但管理系统的滞后成为制约其高效发展的瓶颈。现有技术岸电管理系统，一般随岸电设备出厂交付时，与岸电设备安装在一起，主要用途是提供一个hmi的界面用于现场岸电操作人员对岸电设备的分合闸操作以及岸电设备的状态查看。然而，这类岸电管理系统并不具备与其他系统或互联网连接的能力，监控设备数据的功能仅限于本地hmi，导致功能单一，仅能实现本地管理，而缺乏远程及移动端的监控能力。
技术实现思路
1、本发明解决现有技术岸电管理系统功能单一、仅局限于本地管理、缺乏远程及移动端监控能力的问题，提供一种船舶及岸基岸电云监控系统。该系统实现对岸电设施的全面监控、智能调度和远程管理，旨在提升管理效率与精细化水平，促进资源的优化配置，降低运营成本，进而助力打造绿色、低碳的港口环境。
2、本发明要求保护的技术方案如下：
3、一种船舶及岸基岸电云监控系统，包括：用于采集港口岸电系统的实时数据并对实时数据进行整理及加密并将整理及加密后的数据进行传输的岸基岸电数据网关、用于采集船舶岸电系统的实时数据并对数据进行整理及加密后将整理及加密后的数据进行传输的船舶岸电数据网关、连接岸基岸电数据网关和船舶岸电数据网关并接受岸基岸电数据网关和船舶岸电数据网关传输的数据并对数据进行清洗并整理成统一格式的数据处理模块、连接数据处理模块并用于存储数据处理模块清洗和整理得到的数据的数据存储模块、连接数据存储模块用于读取数据存储模块的数据并对数据进行分类展示的web服务模块以及连接数据存储模块用于提供数据接口供外部查询数据存储模块中存储的港口岸电系统和船舶岸电系统数据的数据接口模块；
4、所述云监控系统部署在云服务环境中，实现了与互联网联通。
5、优选地，所述实时数据包括：港口岸电系统的分合闸状态、输出电压、输出电流、功率因数、电压频率、实时电量；船舶岸电系统的输入电压、输入电流、电压频率、实时电量、船舶名称、停靠港口名称、停靠泊位名称、靠离泊时间。
6、优选地，所述岸基岸电数据网关和船舶岸电数据网关的数据输入侧支持多种传输协议，所述传输协议包括：modbus-rtu、modbus-tcp、iec101/102/103/104、dlt645；所述岸基岸电数据网关和船舶岸电数据网关的数据输出侧支持mqtt、modbus-tcp及opc ua三种数据传输协议；所述船舶岸电数据网关具备gps模块。
7、所述数据处理模块包括：modbus协议数据处理子模块、mqtt协议数据处理子模块和opc ua协议数据处理子模块；所述modbus协议数据处理子模块、mqtt协议数据处理子模块和opcua协议数据处理子模块用于处理岸基岸电数据网关以及船舶岸电数据网关传输的基于modbus协议、mqtt协议和opc ua协议的岸电参数数据。
8、所述modbus协议数据处理子模块、mqtt协议数据处理子模块和opc ua协议数据处理子模块通过预先配置好的消息格式对岸电参数数据进行解析，并将其重新整理成统一的数据格式。
9、所述数据存储模块包括：数据缓存子模块、实时数据库子模块、业务数据库子模块；所述数据缓存子模块用于缓存数据处理模块的写入操作以及web服务模块的读取请求；所述实时数据库子模块用于处理数据处理模块生成的实时数据，并以时间序列的形式进行存储，每个时间序列对应一个唯一的标识符，且每个时间序列存储着一组按时间顺序排列的数据点，这些数据点包括时间戳以及与之对应的数值；所述业务数据库子模块用于存储所述云监控系统的所有的业务数据；所述业务数据库子模块中内置所有业务数据对应的报警阈值，一旦业务数据的值超过对应的报警阈值，会生成实时告警信息，并保存到所述业务数据库子模块中；所述业务数据库子模块中还内置航运企业相关信息，包括航运企业名称以及航运企业中所有船舶的名称。
10、所述web服务模块包括：岸电实时监测服务子模块、岸电实时告警服务子模块、岸电供电记录子模块；所述岸电实时监测服务子模块用于展示实时数据库子模块存储的港口岸电系统及船舶岸电系统的实时数据；所述岸电实时告警服务子模块展示业务数据库子模块存储的港口岸电系统及船舶岸电系统的实时告警信息；所述岸电供电记录子模块用于记录并展示岸电供电的开始时间以及与之对应的电能表读数、供电的结束时间以及与之对应的电能表读数，计算每次供电的时长与供电量，并进行可视化展示；所述供电的开始时间和结束时间通过数据存储模块存储的港口岸电系统的分合闸状态确定；所述电能表读数根据数据存储模块存储的港口岸电系统的实时电量确定。
11、优选地，所述岸电实时告警服务子模块还用于将展示的实时告警信息通过邮件和手机短信通知给使用者。
12、所述数据接口模块用于提供船舶岸电使用信息查询接口、船舶岸电使用统计信息查询接口、港口岸电设施信息查询接口、港口岸电使用信息查询接口以及港口岸电使用统计信息查询接口。
13、优选地，所述船舶岸电使用信息包括航运企业名称、船舶用电信息集合数据；所述船舶岸电使用统计信息包括航运企业名称、应当使用岸电的总靠泊数、岸电使用次数、用电量、船舶用电统计信息集合数据；所述港口岸电设施信息包括港口名称、港口岸电设施集合数据；所述港口岸电使用信息包括港口名称、船舶用电信息集合数据；所述港口岸电使用统计信息包括港口名称、泊位名称、应当使用岸电的船舶靠泊数、实际岸电使用次数、岸电系统累计用电量集合数据。
14、有益效果：
15、本发明提供一种船舶及岸基岸电云监控系统，所述基岸电数据网关和船舶岸电数据网关分别用于采集港口岸电系统和船舶岸电系统的实时数据，并将采集的实时数据传输给数据处理模块，所述数据处理模块对数据进行清洗并整理成统一的格式，所述数据存储模块对数据处理模块处理后的数据进行存储，所述web服务模块读取数据存储模块的数据并对数据进行分类展示，方便用户对数据进行直观查看，提高用户体验；所述数据接口模块提供数据接口供外部查询港口岸电系统和船舶岸电系统数据；所述系统部署在云服务环境中，外界通过互联网连接就可以实现对港口岸电系统和船舶岸电系统的全面监控，用户可通过监控到的实时数据，对港口岸电系统和船舶岸电系统进行管理，极大地提高了港口运营效率和船舶停靠的便捷性，解决了现有技术岸电管理系统功能单一、仅局限于本地管理、缺乏远程及移动端监控能力的问题。另外，外部监控者能够对实时数据进行智能分析，从而迅速响应设备状态变化，预防潜在故障，确保港口岸电供应的稳定性和可靠性。
16、所述岸基岸电数据网关和船舶岸电数据网关输出侧支持mqtt、modbus-tcp及opcua三种形式数据传输协议，对应地，数据处理模块集成了分别支持modbus、mqtt和opc ua通讯协议的modbus协议数据处理子模块、mqtt协议数据处理子模块和opc ua协议数据处理子模块，极大地增强了系统的兼容性和灵活性，能够接收并处理来自不同设备和系统的岸电数据，确保数据的完整性和准确性，为港口岸电管理提供了全面的数据支撑。
17、数据存储模块采用数据缓存、实时数据库和业务数据库相结合的存储方式，这种分层存储策略有效减轻了数据库负担，加速了数据访问速度，为管理决策提供了强有力的数据支持。所述实时数据库子模块采用时间序列形式存储实时数据，每个时间序列对应唯一标识符，每个时间序列存储一组按时间顺序排列的数据点，这些数据点包括时间戳以及对应的数值，这种存储方式不仅优化了数据存储结构，还提高了数据查询效率。这使得系统能够迅速响应查询请求，为港口运营提供及时、准确的数据支持。
18、所述web服务模块包括：岸电实时监测服务子模块、岸电实时告警服务子模块、岸电供电记录子模块，港口管理人员能够轻松查看岸电系统的实时运行状态、接收告警信息并管理供电记录。特别是实时监测与告警服务，能够即时通知用户设备异常或潜在风险，有助于快速采取应对措施，减少因设备故障导致的停电损失。同时，供电记录子模块的功能也为港口运营提供了详细的供电数据，便于进行能耗分析和成本控制。用户直接通过pc或手机浏览器就可以访问界面，无需安装额外软件即可通过互联网访问系统功能页面。这种设计极大地提升了用户体验，使得港口管理人员能够随时随地查看岸电系统状态，进行远程管理和监控。
19、数据接口模块支持航运企业、港口和监管部门等多方查询岸电使用情况，实现了数据共享与透明化。这有助于各方了解岸电使用的实际情况，促进资源的优化配置。同时，通过监控和管理岸电系统，能够有效减少船舶停靠期间的燃油消耗和排放，推动港口向绿色、低碳方向发展，助力节能减排目标的实现。
1.一种船舶及岸基岸电云监控系统，其特征在于，包括：用于采集港口岸电系统的实时数据并对实时数据进行整理及加密并将整理及加密后的数据进行传输的岸基岸电数据网关、用于采集船舶岸电系统的实时数据并对实时数据进行整理及加密后将整理及加密后的数据进行传输的船舶岸电数据网关、连接岸基岸电数据网关和船舶岸电数据网关并用于接收岸基岸电数据网关和船舶岸电数据网关传输的数据并对数据进行清洗并整理成统一格式的数据处理模块、连接数据处理模块并用于存储数据处理模块清洗和整理得到的数据的数据存储模块、连接数据存储模块用于读取数据存储模块的数据并对数据进行分类展示的web服务模块以及连接数据存储模块用于提供数据接口供外部查询数据存储模块中存储的港口岸电系统和船舶岸电系统数据的数据接口模块；
2.根据权利要求1所述的船舶及岸基岸电云监控系统，其特征在于，所述实时数据包括：港口岸电系统的分合闸状态、输出电压、输出电流、功率因数、电压频率、实时电量；船舶岸电系统的输入电压、输入电流、电压频率、实时电量、船舶名称、停靠港口名称、停靠泊位名称、靠离泊时间。
3.根据权利要求1所述的船舶及岸基岸电云监控系统，其特征在于，所述岸基岸电数据网关和船舶岸电数据网关的数据输入侧支持多种传输协议，所述传输协议包括：modbus-rtu、modbus-tcp、iec101/102/103/104、dlt645；所述岸基岸电数据网关和船舶岸电数据网关的数据输出侧支持mqtt、modbus-tcp及opc ua三种数据传输协议；所述船舶岸电数据网关具备gps模块。
4.根据权利要求2所述的船舶及岸基岸电云监控系统，其特征在于，所述数据处理模块包括：modbus协议数据处理子模块、mqtt协议数据处理子模块和opc ua协议数据处理子模块；所述modbus协议数据处理子模块、mqtt协议数据处理子模块以及opcua协议数据处理子模块用于处理岸基岸电数据网关与船舶岸电数据网关传输的基于modbus协议、mqtt协议和opc ua协议的岸电参数数据。
5.根据权利要求4所述的船舶及岸基岸电云监控系统，其特征在于，所述modbus协议数据处理子模块、mqtt协议数据处理子模块以及opc ua协议数据处理子模块通过预先配置好的消息格式对岸电参数数据进行解析，并将其重新整理成统一的数据格式。
6.根据权利要求1所述的船舶及岸基岸电云监控系统，其特征在于，所述数据存储模块包括：数据缓存子模块、实时数据库子模块、业务数据库子模块；所述数据缓存子模块用于缓存数据处理模块的写入操作以及web服务模块的读取请求；所述实时数据库子模块用于处理数据处理模块生成的实时数据，并将其以时间序列的形式进行存储。每个时间序列都对应一个唯一的标识符，且每个时间序列中存储着一组按时间顺序排列的数据点。这些数据点包括了时间戳以及与之对应的数值；所述业务数据库子模块用于存储所述云监控系统的所有业务数据；所述业务数据库子模块中内置所有业务数据对应的报警阈值，一旦业务数据的值超过其对应的报警阈值，系统会生成实时告警信息，并将其保存到所述业务数据库子模块中；所述业务数据库子模块中还内置航运企业的相关信息，包括航运企业名称以及航运企业中所有船舶的名称。
7.根据权利要求6所述的船舶及岸基岸电云监控系统，其特征在于，所述web服务模块包括：岸电实时监测服务子模块、岸电实时告警服务子模块、岸电供电记录子模块；所述岸电实时监测服务子模块用于展示实时数据库子模块中存储的港口岸电系统及船舶岸电系统的实时数据；所述岸电实时告警服务子模块展示业务数据库子模块中存储的港口岸电系统及船舶岸电系统的实时告警信息；所述岸电供电记录子模块用于记录并展示岸电供电的开始时间与对应的电能表读数、供电的结束时间与对应的电能表读数，计算每次供电的时长与供电量，并进行可视化展示；所述供电的开始时间和结束时间通过数据存储模块存储的港口岸电系统的分合闸状态确定；所述电能表读数根据数据存储模块中存储的港口岸电系统的实时电量确定。
8.根据权利要求1所述的船舶及岸基岸电云监控系统，其特征在于，所述岸电实时告警服务子模块还用于将展示的实时告警信息通过邮件和手机短信通知给使用者。
9.根据权利要求1所述的船舶及岸基岸电云监控系统，其特征在于，所述数据接口模块用于提供船舶岸电使用信息查询接口、船舶岸电使用统计信息查询接口、港口岸电设施信息查询接口、港口岸电使用信息查询接口以及港口岸电使用统计信息查询接口。
10.根据权利要求9所述的船舶及岸基岸电云监控系统，其特征在于，所述船舶岸电使用信息包括航运企业名称、船舶用电信息集合数据；所述船舶岸电使用统计信息包括航运企业名称、应当使用岸电的总靠泊数、岸电使用次数、用电量、船舶用电统计信息集合数据；所述港口岸电设施信息包括港口名称、港口岸电设施集合数据；所述港口岸电使用信息包括港口名称、船舶用电信息集合数据；所述港口岸电使用统计信息包括港口名称、泊位名称、应当使用岸电的船舶靠泊数、实际岸电使用次数、岸电系统累计用电量集合数据。
