[发明专利]一种基于数智融合的船舶赛博机舱

说明书

本发明公开了一种基于数智融合的船舶赛博机舱，包括设备层、感知层、网络层、中枢层、服务层、应用层；利用智能物联网、智能体、数字主线等技术手段形成感知层，自动感知机舱设备、舱室环境、海况等信息数据，通过区块链安全网络层实现全系统数据的安全交互共享，基于海量数据和数字孪生模型混合驱动机舱智能控制系统，构建赛博机舱的中枢层，具备实船机舱的本地和远程自动控制，采用智能运维系统，保障在值更、备航、巡守、维护和培训等任务下实船的智能伴航。本发明解决船舶机舱数智化水平低、运维便捷性低等难题，提升船舶机电系统智能化、数字化智能化水平，提升机舱设备使用效能、减员增效及降低全寿期费用。

技术领域

本发明涉及船舶动力系统设计领域，尤其涉及一种基于数智融合的船舶赛博机舱。

背景技术

机舱是船舶航行的“心脏”，包含动力、电力、损管等多专业系统，涉及到人员指挥、控制、操作、维护等全过程，是人-机-环耦合度较高的巨系统。传统机舱多采用机械控制和人员战位操作，造成机舱整体自动化水平较低。随着海军从近海到深远海的战略转型以及海军装备的快速发展，已朝向多海域、多层链、多时域、无人集群联合体系，新形势下任务多、复杂度高的态势，对船舶机舱的数字化、信息化、智能化水平提出了更高的要求。

在复杂的系统运行任务下，需要大幅提升机舱设备的数字化水平，将传统的基于系统和设备的机械监控方式转变为面向任务的数字化感知监控方式，以提升多系统运行效能。针对机舱系统技术复杂耦合度高，任务强度大的情况，利用智能技术实时进行系统设备的状态评估、故障诊断、视情维护，从而降低船员工作量，提升系统可靠性及在航率。在瞬息变幻的海洋环境，利用人工智能技术，实时地将机动性、续航力、动力电力可用效能等信息迅速融合并传递给船舶指挥系统，同时辅助决策系统将依据任务及系统状态协助指挥员及时进行决策以满足机舱毁伤情况下船舶最大任务贡献率。

随着大数据、数字孪生、云计算等先进信息通讯技术的高速发展，赛博-物理空间(Cyber Physical Space，CPS)方法成为提升船舶数字化、智能化水平的使能技术。该技术是通过赛博-物理空间的融合，将物理世界和信息世界所有的实体多维度集成和实时交互，利用计算、通信、控制等信息化手段，提供实时传感、信息反馈及动态控制等支持，达到以数字和模型驱动的人工智能方式监控物理空间实体。通过赛博机舱技术可以实现船舶机舱远程试验和运维、智能试验和运维到无人试验和运维的跨越发展。

因此，亟需提出一种基于数智融合的船舶赛博机舱，提升船舶机电系统智能化、数字化智能化水平，提高船舶机电系统和设备在复杂环境下的运行可靠性、操纵便捷性，大幅度减少船员工作量，使机舱设备使用效能、减员增效、降低全寿期费用等能力跨越提升。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于数智融合的船舶赛博机舱。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于数智融合的船舶赛博机舱，船舶赛博机舱的顶层框架体系包括由下至上依次设置的：设备层、感知层、网络层、中枢层、服务层、应用层；其中：

设备层，为船舶的硬件设备，包括主涡轮、燃气轮机、动力辅机、机舱损管系统、主汽轮机、油水汽气系统、反应堆、柴油机、主减速器、浆轴系统；

感知层，包括：机舱物联网、机舱智能体、数字主线；用于自动感知机舱设备、舱室环境、海况的信息数据；

网络层，包括：机舱互联网、机舱资源中心、机舱云平台、机舱区块链安全网络；通过机舱区块链安全网络实现全系统数据的安全交互共享；

中枢层，包括：机舱数字孪生体、机舱智能控制系统；基于海量数据和机舱数字孪生体混合驱动机舱智能控制系统，构建赛博机舱的中枢层；

服务层，包括：智能运维管理、智能指控管理、智能信道管理、智能资源管理、智能健康管理、智能培训管理；具备实船机舱的本地和远程自动控制，实现智能运维功能；