[发明专利]面向智慧航道的船舶基础数据采集分析器

说明书

技术领域

本发明属于数据采集分析技术领域，特别涉及一种船舶基础数据采集分析器。

背景技术

智慧航道的建设与发展对推进水运行业的快速稳定发展、发挥水运行业潜能有着战略性重要意义。近几年，随着新一代信息技术的引入，我国智慧航道建设取得了大量的骄人成果，不少示范性工程得以成功推广。

目前，我国智慧航道信息化建设中较为薄弱的环节体现在底层数据的采集、处理和分析。这一劣势带来了底层数据获取困难、数据质量不高、数据处理不及时有效等问题，进一步导致了上层信息化系统在信息综合分析应用上的困难。

目前，智慧航道建设中存在底层数据获取困难、数据质量不高、数据处理不及时有效等问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足之处，本发明提供了面向智慧航道的船舶基础数据采集分析器，能够采集船舶的基础数据，如GPS参数、载重量、实时油耗量、压力、温度等，并且其嵌入式软件中加入了常用的滤波算法、传感器故障诊断算法和数据预处理算法，能够对基础数据进行有效处理分析，而且能够通过无线通信技术与远程服务器进行基础信息和分析结果的交互，为智慧航道信息化建设起到底层数据处理枢纽作用。本发明具有数据处理速度快、集成度高、通用性好、能耗低等优点。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：面向智慧航道的船舶基础数据采集分析器，包括处理器，其特征在于，所述处理器内置有数据采集处理分析嵌入式软件；

所述处理器分别连接有音频接口电路、USB接口电路和外围电路；

所述外围电路包括电源管理电路、4通道UART接口电路、存储电路和显示接口电路，所述电源管理电路、4通道UART接口电路、存储电路和显示接口电路分别与处理器CPU连接。

所述处理器的CPU主频大于或等于70MHz。

所述处理器还连接有北斗/GPS模块，所述北斗/GPS模块为外部扩展模块，且采用U-blox NEO-M8N-0-01模块，支持北斗/GLONASS双模。

所述处理器还连接有GPRS模块，所述GPRS模块为外部扩展模块，且采用SIM900A双频GSM/GPRS模块。

所述数据采集处理分析嵌入式软件包括滤波算法模块、传感器故障诊断算法模块和数据预处理算法模块。

所述滤波算法模块包括限幅滤波法模块、中位值滤波法模块、平均值滤波法模块、滑动平均滤波法模块、中位值平均滤波法模块、一阶滞后滤波法模块、消抖滤波法模块和卡尔曼滤波法模块。

所述传感器故障诊断算法模块包括主元分析法模块、独立成分分析法模块、偏最小二乘法模块和支持向量机算法模块。

所述数据预处理算法模块包括空缺值检测模块、数据有效性检测模块、数据冗余检测模块、时间序列加权修补法模块、K-平均值聚类算法模块和K-中心点聚类算法模块。

所述4通道UART接口电路为3路RS232接口电路和1路RS232/485复用接口的UART接口电路，所述存储电路包括SDRAM内存和Flash存储器。

所述显示接口电路包括LCD接口电路和触摸屏接口电路，所述LCD接口电路支持RGB接口、180接口、NTSC/PAL标准TV接口和IT-R BT.601接口，所述触摸屏接口电路为四线电阻式触摸屏接口。

目前，智慧航道的技术中尚未出现与本发明相同或相似的船舶基础数据采集分析器，且本发明的有益效果是：

1、该分析器计算能力强、适用性强

本发明涉及的船舶基础数据采集分析器，采用较高性能的核心处理器CPU，可以提供较强的计算能力和较好的3D图像显示性能。同时，可以采用低功耗设计，可以支持电池供电，使得本发明的应用受场所限制较小。

2、该分析器实用性好，通用性强，性价比高

本发明涉及的船舶基础数据采集分析器，在设计中对实用性和通用性进行了较为充分的考虑。比如，显示接口电路可以支持LCD屏和触摸屏，北斗/GPS模块和GPRS模块设计成外部扩展模块，数据采集处理分析嵌入式软件包含多种常用的滤波算法模块、传感器故障诊断算法模块和数据预处理算法模块。因此，在实际应用时，用户可以根据实际情况和应用需求，灵活的决定是否选用和选用何种显示设备、扩展模块和算法模块。所以，本发明实用性好，通用性强，性价比高，适合作为智慧航道建设中的船舶基础数据分析处理的底层枢纽。

3、该分析器能够灵活组合、灵活调用多种分析算法