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1、转型服务创新http:/物联网技术及其应用2010.08物联网对船电技术发展趋势的影响物联网对船电技术发展趋势的影响物联网对船电技术发展的影响物联网对船电技术发展的影响中船重工物贸集团信息办 尹涛转型服务创新http:/物联网技术概述船电技术发展趋势从物联网体系来看智慧船舶建立船舶总线标准，奠定物联基础物联网下的智慧船舶应用物联网对船电技术发展的影响转型服务创新http:/物联网（IOT）的起源1998年，美国麻省理工大学（MIT）三位教授创造性地提出将信息互联网络技术与RFID技术有机地结合，即利用全球统一的物品编码（EPC ，Electronic Product Code）作为物品标识，利
2、用RFID 实现自动化的“物品”与Internet的联接，无需借助特定系统，即可在任何时间、任何地点、实现对任何物品的识别与管理。1999年，由美国统一代码委员会（UCC）吉列和宝洁等组织和企业共同出资，在美国麻省理工大学成立Auto-ID Center，随后，英、日、中、韩等国的6所著名大学相继加入，分工合作，提出最初物联网系统构架：射频标签识读器Savant软件对象名称解析服务（ONS）实体标记语言服务器（PML-Server）2003年11月1日，国际物品编码组织（GS1）出资正式接管EPC系统，EPC实验室，继续对EPC系统的应用提供技术支持，提出物联网系统架构：EPC编码及EPC标签
3、读写器中间件对象名称解析服务（ONS）EPC信息服务（EPCIS）正处于发展阶段的物联网被看成是信息产业发展历程的第三次革命！转型服务创新http:/广义的物联网涵义 利用条码、射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，实现人与人、人与物、物与物的在任何时间、任何地点的连接（anything、anytime、anywhere），从而进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的庞大网络系统。普适计算泛在网络物联网RFID传感器网络转型服务创新http:/IBM提出的“智慧地球”概念（建议政府投资新一代的智慧型基础设施）已上升至美国的国家
4、战略。该战略认为IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成“物联网”。物联网行动计划。具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全。共包括14项内容，主要有管理、隐私及数据保护、“芯片沉默”的权利、潜在危险、关键资源、标准化、研究、公私合作、创新、管理机制、国际对话、环境问题、统计数据和进展监督等一系列工作。2008年-美国智慧地球i-Japan战略。在u-Japan的基础上，强调电子政务和社会信息服务应用。希望在2010年将日本建设成一个“
5、实现随时、随地、任何物体、任何人（anytime, anywhere, anything, anyone）均可连接的泛在网络社会”。2009年-欧盟物联网行动韩国在2006年确立了u-Korea战略。也就是在民众的生活环境里，布建智能型网络（如IPv6、BcN、USN）、最新的技术应用（如DMB、Telematics、RFID）等先进的信息基础建设，让民众可以随时随地享有科技智慧服务。其最终目的，除运用IT科技为民众创造食衣住行育乐各方面无所不在的便利生活服务，亦希望扶植IT产业发展新兴应用技术，强化产业优势与国家竞争力。2009年-日本i-Japan战略感知中国。2009年8月7日家宝总理在
6、无锡提出要尽快建立中国的传感信息中心或者叫“感知中国”中心。2009年-韩国u-Korea战略2009年-中国感知中国各国物联网战略或计划转型服务创新http:/ 过去的10年间，互联网技术取得巨大成功。目前的经济危机让人们又不得不面临紧迫的选择，物联网技术成为推动下一个经济增长的特别重要推手。随着微电子技术的发展，涉及人类生活、生产、管理等方方面面的各种传感器已经比较成熟。例如常见的无线传感器（WSN）、RFID、电子标签等。经济危机下的推手目前，随着网络接入多样化、IP宽带化和计算机软件技术的飞跃发展，基于海量信息收集合分类处理的能力大大提高。传感技术的成熟网络接入和信息处理能力大幅提高物
7、联网（IOT）提出的背景转型服务创新http:/从Internet到IOT转型服务创新http:/IOT基本理论模型智能卡条形码二维码 GPS传感器技术网关设备近距离通信因特网跟踪定位高速数据网络转型服务创新http:/智慧星球转型服务创新http:/物联网对船电技术发展的影响物联网技术概述船电技术发展趋势从物联网体系来看智慧船舶建立船舶总线标准，奠定物联基础物联网下的智慧船舶应用转型服务创新http:/传统的的结构复构复杂、体、体积庞大、操作繁大、操作繁琐的船舶的船舶机机电设备走向智能化、模走向智能化、模块化、集成化的高智化、集成化的高智能型能型设备。传统的、的、简单的机的机电式控制方式逐步
8、被智能型、式控制方式逐步被智能型、网网络化、数字化的控制手段所取代。化、数字化的控制手段所取代。船舶电气 设备船舶电气 自动化技术船电技术发展趋势转型服务创新http:/船电技术发展趋势 近年来，国际上不仅船舶的辅机设备已大都采用电力驱动，而且船舶的主动力也有电力驱动的趋势。这一变化为实现船舶完全的电气化打下了坚实的基础。如今船舶电气化已发展为集机舱自动化、航行自动化、机械自动化、装载自动化等于一体的多功能综合系统。转型服务创新http:/由于电气设备日趋模块化、智能化，各种控制功能均能通过屏幕软件按钮直接完成，为系统监控的综合化提供了必要的基础。目前嵌入式计算机和总线技术应用已经相当成熟，现
9、场总线可为各种信号线的集合，为模块之间、各种部门与模块之间提供标准信号通道。通过系统的网络化，功能上可汇集各子系统控制，从可靠性出发又是一个分布式系统。控制系统综合化控制系统网络化船舶电气自动化的发展趋势转型服务创新http:/船舶自动化的展望 随着电子技术、信息技术的飞速发展，船舶自动化控制系统正朝着分布式、网络型智能式系统方向演进，将会使船舶向着智能控制、卫星通信导航、船岸信息直接交流。 综合上述，技术的进步将给船舶电气在综合自动化水平方面带来一系列的深刻变化，最终人工智能必将会对造船和航运业带来重大变革。 目前从美军大力推广应用无人机这一趋势可与推断出，未来无人驾驶的舰船将会执行各类军事
10、、民用任务。转型服务创新http:/物联网对船电技术发展的影响物联网技术概述船电技术发展趋势从物联网体系来看智慧船舶建立船舶总线标准，奠定物联基础物联网下的智慧船舶应用转型服务创新http:/从物联网体系来看智能船舶“物物”是物联网技术应用的载体，如汽车、家电、交通指示灯或者是船舶中的一台舵机等物体； “联联”是一种手段，如can总线、zigbee、移动通信、无线宽带、RFID、卫星通信等技术，这些技术主要的作用是把物和物链接起来。 “网网”是物联网的本质，物联网的核心是网络的建设、架构和其上的应用。物联网体系分析转型服务创新http:/物联网对船电技术发展的影响 不论“智慧地球”还是“感知中
11、国”讲的都是比较大的物联网的概念，包括智能城市、智能交通、智能家庭、智能工业、智能农业，所有这些应用，都是依托于一个庞大的网络建设，与“网”相关的应用、组网等内容才是物联网建设的核心，也应该是物联网发展的重点。 今天互联网的核心企业是google、腾讯、阿里巴巴等提供网络应用与服务的公司，未来我们应该能够看到物联网的核心企业应该是传统行业和互联网企业混血出来能够集中运维、管理设备、设施或者服务的企业，比如无人驾驶航运公司等。 转型服务创新http:/当前物联网标准体系建设最急需的、关键的基础标准，包括物联网各系统主体、客体、第三方的统一的名称、代码、标识标准。“物物”的的标识靠靠编码：编码唯一
12、性唯一性 标准是基准是基础 物联网脱胎于互联网，互联网可以说是目前最好的发展模式：即它是一个全球的开放系统，所以说物联网的发展也必然在开放的系统里。但是这个开放的系统必须建立一个管理机制，解决如同互联网的域名、IP地址等问题。物联网的“域名”如何分配？物联网中的“地址”如何申请，物联网上的“物”都在哪个机构注册和保存，都是必须解决的问题。“网网”的运行靠机制：系的运行靠机制：系统要开放要开放 管理要管理要统一一 从物联网体系来看智能船舶物联网体系构建的两个要素转型服务创新http:/物联网终端的基本原理及作用 物质世界中的具体物体要接入到物联网必须改造成为物联网终端。 物联网终端基本由外围传感
13、接口，中央处理模块和外部通讯接口三个部分组成，通过外围接口与传感/执行设备连接，将这些设备的数据进行读取并通过中央处理模块处理后，按照网络协议，通过外部通讯接口，如：CAN总线接口、以太网接口、或者无线数据通讯等方式发送到指定中心处理平台。 物联网终端作为物联网的关键设备，必须通过他的转换和采集，才能将各种外部感知数据汇集和处理，并将数据通过各种网络接口方式传输到互联网中，或从互联网获取相应的指令完成规定的动作。 转型服务创新http:/物联网的传感设备、控制设备由不同厂商提供，所以需要各级厂商一同制定标准的物联网传感器与终端间的接口规范和通讯规范，以满足不同厂商设备间的硬件互通、互连需求。数
14、据协议指终端与平台层的数据流交互。一个好的管理协议推广和普及，必将带动数据协议的标准化进程，方便新研发终端的网络接入及管理。物联网的发展需要行业管理部门制定出更完善的通用协议，以满足各种应用和不同厂家终端的互联问题，扩大未来物联网的推广。硬件接口 标准化数据协议 标准化物联网终端的两个关键要素转型服务创新http:/ 从物联网技术体系来看，当船舶的主要设备、各大系统实现了智能化和网络化，并被抽象成为一个个软件系统中的控件或对象，可以被调用和编程，那么在标准总线和协议的支持下，全船物联就可建成，同时也为智慧船舶奠定了基础。 通过卫星高速数据通讯手段将船舶整体与因特网或者行业专网相连，这首船舶乃至
15、全船各个设备即可成为物联网世界中的一个有机单元或分子。 通过借鉴互联网的良好发展模式和其积淀下来的巨大技术资源，构建开放、标准的船舶物联网体系，培植良性的产业生态环境，快速推进智慧船舶的发展进程。从物联网体系来看智能船舶 从物联网到智慧船舶转型服务创新http:/物联网对船电技术发展的影响物联网技术概述船电技术发展趋势从物联网体系来看智慧船舶建立船舶总线标准，奠定物联基础物联网下的智慧船舶应用转型服务创新http:/船舶总线网络结构 20世纪90年代以来，汽车上由电子控制单元(ECU)控制的部件数量越来越多，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置、安全气囊装置、电控门窗装置、主动悬架等等，同时现
16、代汽车基于安全性和可靠性的要求，正越来越多地考虑使用电控系统代替原有的机械和液压系统。因此，一种新的概念-车上控制器局域网络CAN（Controller Area Network）的概念也就应运而生了。 在现代轿车的设计中，CAN已经成为必须采用的装置，奔驰、宝马、大众、沃尔沃、雷诺等汽车都采用了CAN作为控制器联网的手段。转型服务创新http:/标准总线在船舶应用上的优势（1 1）大量的长距离铺设的不再是功率导线，而是信号线，从而减少线束，简化设计，降低生产成本和维修成本；（2 2）可实现复杂的控制功能。再复杂的控制功能只需输入输出，过程均由程序逻辑判断实现，无需模拟电路的继电器等。新功能的
17、随时增加和修改，只需修改程序，无须作线束的改动；（3 3）具有故障诊断功能，模块自动检测并即时报警、维修方便快捷；（4 4）同一信息在各模块之间信息共享，减少了线束和重复设置传感器；（5 5）数据共享和存储，可以方便的为设计人员积累第一手的运行参数，为产品改进设计提供依据；（6 6）便于形成一个统一的开放的电气平台，以适应各种船型型、各种配置的变化，缩短新产品开发周期，使得个性化设计更为便捷。转型服务创新http:/船舶总线的网络结构 船舶网络结构可以采用多条不同速率的总线分别连接不同类型的节点，并使用网关服务器来实现整车的信息共享和网络管理。 船舶总线网关是内部通信的核心，通过它可以实现各条
18、总线上信息的共享以及实现船舶设备的网络管理和故障诊断功能。转型服务创新http:/是面向传感器/执行器控制的低速网络，数据传输位速率通常小于10 kb/s，主要用于低速设备启动与关闭、灯光照明等控制；A类是面向独立模块间数据共享的中速网络，位速率在10-125 kb/s，可用于阀门控制、仪表显示等系统；B类是面向高速、实时闭环控制的多路传输网，位速率在125 kb/s-1 mb/s之间，可用于牵引控制、先进发动机控制、雷达导航等系统。C类建立船舶总线标准，奠定物联基础参考SAE车辆总线标准，可以可将船舶总线划分为A、B、C三类：转型服务创新http:/建立船舶总线标准，奠定物联基础 建议以建议
19、以CANCAN总线为基础制定船舶总线标准总线为基础制定船舶总线标准: :CAN协议定义了物理层及数据链路层规范，我们还需要在CAN的基础制定合适的应用层协议。这里可以参考由美国SAE( Society of Automotive Engineer)组织维护和推广J1939协议以及诊断协议，它具有具有如下特点：以CAN2.0B协议为基础，物理层标准采用PDU( Protocol Data Unit 协议数据单元)传送信息，每个PDU相当于CAN协议中的一帧。由于每个CAN帧最多可传输8个字节数据，因此PDU的传输具有很高的实时性J1939协议主要作为汽车中应用的通讯协议，对汽车中应用到的各类参数
20、都进行了规定转型服务创新http:/建立船舶总线标准，奠定物联基础 在物联网的世界里，没有一家企业和研究机构具备所有的技能。总结物联网物联网起源的发展过程，我们建议我们船舶行业相关组织能够联合企业、大学以及科研院所建立开放的机构和联盟，制定物联领域的船舶行业标准，建立开放实验室，强化新技术新产品的测试认证工作。 将传统的船舶技术引入信息化与物联网发展的快车道，将会有效推动船舶自动化以及船舶工业的发展，成为两化融合的典范。转型服务创新http:/物联网对船电技术发展的影响物联网技术概述船电技术发展趋势从物联网体系来看智慧船舶建立船舶总线标准，奠定物联基础物联网下的智慧船舶应用转型服务创新http
21、:/1、船舶及船用设备全生命周期的实时在线运维管理现代舰船离开制造厂后，会航行在世界各地，一条船舶在几十年的生命周期里各个关键设备和系统以及船舶本身的售后服务难度大、技术复杂，当我们将船舶乃至船上的关键设备按照物联网的系统进行智能化处理，借助于现代宽带卫星通信技术，岸上的运维管理人员即可实时在线对整船或者某一关键设备进行监控，实现在线运维管理。通过物联网和电子商务系统协同，可以实现全球范围的高效供应链管理。最终提升产品的整体质量水平。2、无人驾驶船舶的实现使无人驾驶舰船在以下三个方面比有人船舶更具优势的特性包括：在克服枯燥、恶劣工作环境方面，机器比人具有更长时间的灵敏性、耐久性和稳定的工作质量；对于应付放射性侵害和危险方面，采用无人驾驶船舶的政治和人员风险更低，任务的成功几率更高；长远来看无人设备的持续运维成本可能会更低。当全船设备和系统完成了智能化和网络化工程后，无人驾驶船舶将会水到渠成，以最经济的方式较快得以实现。物联网下的智慧船舶应用转型服务创新http:/物联网下的智慧船舶应用岸基遥控中心制造商运维中心转型服务创新http:/Thanks本文部分引用了神州数码公司物联网及其技术应用的演示课件，特此声明并在此表示感谢！
