一、背景

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，船舶行業(yè)對(duì)智能化、遠(yuǎn)程化管理的需求日益增長(zhǎng)。傳統(tǒng)的船舶電力系統(tǒng)存在諸多管理難題，如運(yùn)維不便、故障處理效率低、能耗管理粗放等。船舶在海上航行時(shí)，設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和維護(hù)至關(guān)重要，一旦出現(xiàn)故障，可能會(huì)影響航行安全和效率，甚至造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，構(gòu)建一套可靠、高效的船舶電力遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、需求分析

·實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控：需要對(duì)船舶電力系統(tǒng)中的各類設(shè)備，如發(fā)電機(jī)組、配電柜、變頻器等的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，包括電壓、電流、功率、溫度等參數(shù)，以便及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

·故障預(yù)警與快速響應(yīng)：能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，及時(shí)發(fā)出警報(bào)通知相關(guān)人員，并提供遠(yuǎn)程診斷和處理故障的功能，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間和維修成本。

·遠(yuǎn)程控制與參數(shù)調(diào)整：允許工作人員在岸上的監(jiān)控中心通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)船舶電力設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和參數(shù)調(diào)整，如啟停設(shè)備、調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)等，提高運(yùn)維效率和靈活性。

·數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析：對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，以便進(jìn)行能耗管理、設(shè)備性能評(píng)估、故障預(yù)測(cè)等，為船舶的優(yōu)化運(yùn)營(yíng)提供數(shù)據(jù)支持。

三、解決方案

·設(shè)備選型：選用捷米特品牌的JM-WG310-4GPLC遠(yuǎn)程控制網(wǎng)關(guān)作為數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)暮诵脑O(shè)備。該網(wǎng)關(guān)具備強(qiáng)大的PLC數(shù)據(jù)采集能力，支持多種品牌和型號(hào)的PLC，如西門子、三菱、施耐德等，可滿足不同船舶電力系統(tǒng)中設(shè)備的多樣化需求。

·系統(tǒng)架構(gòu)：

o現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：包括船舶電力系統(tǒng)中的各種設(shè)備和傳感器，如發(fā)電機(jī)組、配電柜、智能電表、溫度傳感器等，這些設(shè)備負(fù)責(zé)采集電力系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

o數(shù)據(jù)采集與傳輸層：JM-WG310-4GPLC遠(yuǎn)程控制網(wǎng)關(guān)通過網(wǎng)口或串口與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的PLC連接，采集設(shè)備的數(shù)據(jù)，并采用4G無線通信方式將數(shù)據(jù)上傳至云端服務(wù)器。同時(shí)，網(wǎng)關(guān)支持MQTT協(xié)議，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院涂煽啃浴?/p>

o數(shù)據(jù)管理層：搭建了基于MQTT物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、整理、分析和展示。運(yùn)維人員可以通過電腦、手機(jī)等終端設(shè)備訪問MQTT物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。

四、實(shí)施過程

·需求調(diào)研與方案設(shè)計(jì)：與船舶運(yùn)營(yíng)方和相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行深入溝通，詳細(xì)了解船舶電力系統(tǒng)的規(guī)模、設(shè)備分布、運(yùn)行特點(diǎn)以及具體的需求和痛點(diǎn)，制定了基于JM-WG310-4G無線數(shù)傳模塊的船舶電力遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)方案，包括系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)劃、數(shù)據(jù)采集點(diǎn)設(shè)置等。

·設(shè)備安裝與調(diào)試：按照方案設(shè)計(jì)要求，在船舶電力系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝相應(yīng)的設(shè)備和傳感器，并將JM-WG310-4G無線數(shù)傳模塊與PLC進(jìn)行連接。在安裝過程中，確保網(wǎng)關(guān)的安裝位置符合電磁兼容性要求，避免信號(hào)干擾，并嚴(yán)格按照設(shè)備安裝規(guī)范進(jìn)行操作。完成硬件安裝后，對(duì)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行上電調(diào)試，配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、設(shè)備連接參數(shù)、協(xié)議轉(zhuǎn)換參數(shù)等，確保網(wǎng)關(guān)與電力設(shè)備以及云端服務(wù)器之間的通信正常。

·平臺(tái)對(duì)接與功能開發(fā)：將JM-WG310-4G無線數(shù)傳模塊采集到的數(shù)據(jù)通過MQTT協(xié)議上傳至物聯(lián)網(wǎng)MQTT物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，并進(jìn)行平臺(tái)對(duì)接與功能開發(fā)。實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)警處理、遠(yuǎn)程控制等功能模塊，并根據(jù)船舶電力系統(tǒng)的實(shí)際需求，對(duì)MQTT物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)界面進(jìn)行了個(gè)性化定制，使其更加直觀、易用，方便運(yùn)維人員進(jìn)行操作和管理。

·系統(tǒng)測(cè)試與優(yōu)化：在系統(tǒng)實(shí)施完成后，進(jìn)行了全面的測(cè)試，包括功能測(cè)試、性能測(cè)試、穩(wěn)定性測(cè)試等。通過模擬各種實(shí)際運(yùn)行場(chǎng)景，對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性、傳輸可靠性、響應(yīng)速度、并發(fā)處理能力等進(jìn)行了驗(yàn)證和評(píng)估。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化和調(diào)整，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和高效性能。

五、應(yīng)用效果

·提高運(yùn)維效率：運(yùn)維人員可以通過MQTT物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)時(shí)查看船舶電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，隨時(shí)隨地進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，無需親自到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡檢和操作，大大減少了人力和時(shí)間成本。同時(shí)，遠(yuǎn)程故障診斷和處理功能也提高了維修效率，縮短了設(shè)備停機(jī)時(shí)間。

·增強(qiáng)設(shè)備可靠性：通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行預(yù)防和處理，有效降低了設(shè)備故障率，提高了船舶電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，保障了船舶的航行安全。

·實(shí)現(xiàn)精細(xì)化能耗管理：對(duì)船舶電力系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析，幫助運(yùn)營(yíng)方了解船舶的能耗狀況，找出能耗高的環(huán)節(jié)和設(shè)備，制定合理的節(jié)能措施，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的能耗管理，降低了運(yùn)營(yíng)成本。

·提升決策科學(xué)性：基于大量的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析和挖掘技術(shù)，為船舶的運(yùn)營(yíng)管理提供科學(xué)依據(jù)，幫助決策者制定更加合理、優(yōu)化的運(yùn)營(yíng)策略，提高了船舶的競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)效益。

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審核編輯 黃宇