ICS?FORMTEXT點擊此處添加ICS號FORMTEXT點擊此處添加中國標準文獻分類號FORMTEXT?????T/CSNAME055-2022船用設備遠程運維系統設備接入規范AccessspecificationformarineremoteoperationandmaintenanceequipmentFORMDROPDOWNFORMTEXT?????2022-09-30發布FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX實施FORMTEXT中國造船工程學會???發布T/CSNAME055—2022船用設備遠程運維系統設備接入規范范圍本文件規定了遠程運維系統對于船用設備集成接入的技術要求、接入方法和測試要求。本文件適用于船用設備集成接入船用設備遠程運維系統的接口設計及實施。規范性引用文件下列文件對于本文件是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。T/CSNAME050-2022船用設備智能集成與遠程運維標準通則術語和定義下列術語和定義適用于本文件。船用設備marineequipment依據《船舶工業標準體系》（2012），船用設備主要包括：鍋爐與壓力容器、艙室輔機與機艙設備、甲板機械、船舶消防設備、船舶環保設備、船舶通訊導航設備、船舶管路附件、液壓與氣動元件等。船用設備遠程運維系統remoteoperationandmaintenancesystemofmarineequipment圍繞船用設備“遠程監測、遠程操控、遠程運維”三類智能應用場景，實現船岸一體設備運維功能的軟硬件系統載體。數據接入dataaccess指為實現船用設備遠程運維系統功能開展的獲取設備相關數據的活動。設備數據采集devicedatacollection指獲取設備可監測的狀態信息的活動。設備數據處理devicedatahandling指將設備可監測的狀態信息轉化為系統分析需要的數據內容的活動。邊緣層設備數據接入devicedataaccessinedgelayer指直接與設備對象連接后獲取設備數據的活動。數據采集硬件hardwarefordevicedatacollection為了數據采集功能實現需要的用于設備物理連接和通信的硬件設備合集。數據采集軟件softwarefordevicedatacollection具備數據采集功能的軟件系統?？s略語PLC：可編程邏輯控制器(programmablelogiccontroller)FPGA：現場可編程門陣列(fieldprogrammablegatearray)SCADA：監控與數據采集(supervisorycontrolanddataacquisition)AMS：機艙監測報警系統(alarmmonitoringsystem)CAN：控制器域網(controllerareanetwork)IEEE：電氣與電子工程師協會(instituteofelectricalandelectronicsengineers)RTU：遠程終端設備(remoteterminalunit)TCP：傳輸控制協議(transmissioncontrolprotocol)NMEA：國家海洋電子協會(nationalmarineelectronicsassociation)HTTP：超文本傳輸協議(hypertexttransferprotocol)MQTT：消息隊列遙測傳輸(messagequeuingtelemetrytransport)JSON：JavaScript對象表示法(javascriptobjectnotation)XML：可擴展標記語言(extensiblemarkuplanguage)VLAN：虛擬局域網(virtuallocalareanetwork)PING：分組互聯網分組器(packetinternetgrouper)設備集成接入技術要求集成接入設備類別船用設備遠程運維系統可集成接入的設備包括但不限于以下幾類：設備部署有傳感裝置，傳感裝置具備數字量輸出的能力；設備部署有PLC、FPGA等具備數據采集能力的硬件采集模塊，模塊具備接口；設備部署有SCADA系統，系統可提供第三方軟件接口；設備被AMS等第三方集成監控系統集成。網絡通信的能力要求船用設備遠程運維系統主要通過現場總線、船端以太網、船端光纖網絡等通信網絡實現對船用設備的物理接入，系統應具備以下通信網絡的通信能力：現場總線通信，支持建立連接船端設備和自動化控制系統的數字式、雙向傳輸、分支結構的通信網絡，包括Profibus、CAN、Modbus等；船端以太網，支持建立船端設備通信的局域網絡，遵循IEEE802.3標準；船端光纖網絡，支持建立采用無源光網絡技術實現的不受電磁干擾、傳輸距離遠、高安全性通信網絡。硬件接入要求基船用設備遠程運維系統應具備專用硬件設備采集、通用硬件設備接入能力：專用硬件采集：具備對船端傳感器、變送器等專用感知設備的數據采集能力。通用硬件采集：具備對船端PLC、RTU、嵌入式系統、IPC等通用控制設備的數據采集能力。對部署傳感裝置設備和部署專用硬件采集模塊的設備集成接入，應提供傳感裝置的物理接口協議、通信協議及接口格式。對部署通用硬件采集模塊的設備集成接入，應提供模塊的物理接口地址、通信協議。船用設備運維系統應支持TCP、RS485、RS232、CAN等通用物理接口協議，支持Profinet、ModbusTCP、ModbusRTU、ModbusASCII、NMEA、OPCUA、OPCDA等通信協議。軟件接入要求船用設備遠程運維系統應具備專用軟件系統集成接入能力，具備對船端通信導航系統、船舶機艙自動化監控系統等專用智能設備軟件系統的數據采集能力。對部署SCADA系統和第三方集成監控專用軟件系統的集成接入，需提供軟件接口協議及接口格式。船用設備運維系統應支持HTTP、MQTT、WebSocket、WebService等常用軟件通信接口協議，數據格式支持JSON、XML等通用格式。設備集成接入方法要求設備集成接入架構船用設備遠程運維系統集成接入架構如圖1所示，設備集成接入包括數據采集硬件、數據采集軟件、采集數據庫：數據采集硬件實現物理層面與設備的集成連接。數據采集軟件應能解析設備提供的通信協議，并根據指定的通信格式提取采集的實時數據。系統應具備采集數據庫，包括實時數據庫和歷史數據庫。圖1面向遠程運維的船用設備集成接入架構圖設備數據采集要求根據船用設備狀態數據的特點進行數據采集策略的制定，應符合以下數據采集要求：對于采集數據是瞬態或者有限時長的，采集點數應足夠大以捕獲整個數據。對于周期性數據，采集頻率應高于最大被觀測頻率的2倍，對于瞬態數據，采集頻率宜高于瞬態一個數量級。對于高頻數據，宜在采集邊緣端進行數據預處理和特征提取。根據采集對象的差異，可選擇稀疏采集和密集采集兩種不同的采樣間隔，稀疏采集得到的所有數據宜均被存儲，密集采集的持續無異常數據可根據需要增量存儲或定期刪除。數據采集硬件連接方法RS485、RS232、CAN等硬線連接協議，通過串口服務器進行集成交互，并實現向TCP協議的轉化，經串口服務器轉化后接入交換機。Profinet、ModbusTCP、TCP/IP、OPCUA、OPCDA等網線連接協議，通過交換機進行集成交互。對于不同網段的設備集成接入，通過路由器或具備VLAN透傳功能的交換機實現集成交互。數據采集硬件應具備以下通信協議的轉化能力：串口通信協議轉以太網通信協議；Profibus通信協議轉以太網通信協議；Modbus通信轉以太網通信協議；CAN通信轉以太網通信協議。數據采集軟件功能要求數據采集軟件應基于設備IP地址、端口地址和通信協議獲取設備傳輸的信息。數據采集軟件應基于通信協議明確的或設備自定義的接口格式，解析設備傳輸的信息，并將解析的信息和設備標識關聯。軟件解析后的設備運維數據應加上時間戳標識，并存儲在數據庫內。設備數據處理要求數據預處理邊緣層設備數據接入應具備以下數據預處理功能：異常數據清除：根據對特定數據設置正常數據取值范圍，清除正常數據取值范圍外的數據。離群點數據清除：根據設置的離群點數定義數據規則，剔出離群點數據。數據標準化處理：根據設定的數據取值范圍，將原始數據轉化為歸一化數據。指標數據單位轉化：根據設定指標轉化規則，轉化原始數據為新的度量單位的數據。數據存儲要求邊緣層設備數據接入應具備數據緩存能力，宜以時序數據的方式對所采集的數據進行存儲。對未成功傳輸到服務器的數據，至少可保留30日。設備集成接入測試要求集成接入船用設備測試遠程運維系統的設備需進行接入測試，包括但不限于以下測試內容：測試設備物理連接的正確性；測試設備信息交互的正確性；測試設備協議解析的正確性；測試設備采集數據的正確性。物理連接測試可通過PING設備IP的方式進行，即通過操作系統自帶的命令提示符檢測與設備的網絡連接情況。信息交互測試應通過白盒測