详情

原文传递船舶气体污染物和温室气体监管大数据平台及监管方法

专利名称：	船舶气体污染物和温室气体监管大数据平台及监管方法
摘要：	本发明公开了一种船舶气体污染物和温室气体监管大数据平台及监管方法，包括设置于船舶端的船载数据采集单元、船载数据传输单元、船载排放数据管理单元和船载5G无线通信单元，以及设置于海事监管端的云端智能平台服务器和海事排放监管平台，船舶端与海事监管端通过运营商传输单元进行信息交互。本发明能实现营运船舶排放监控、碳排放监测统计和污染分析功能，能够有效解决现有技术中存在的排放监控不足、缺乏船舶能耗和排放监测体系等问题，为我国船舶绿色智能发展提供技术保障，具有较高的实用价值和社会效益。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉理工大学
发明人：	范爱龙;范学龙;王颖琦;盛晨兴;严俊辉;熊宇祺;贺亚鹏
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-20T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-21T00:00:00+0800
申请号：	CN202310905346.5
公开号：	CN117098088A
代理机构：	湖北武汉永嘉专利代理有限公司
代理人：	林文鑫;王杰
分类号：	H04W4/38;B63B17/00;G01D21/02;G06F16/2458;G06F16/248;G06F16/28;G16C20/20;G06Q50/26;G06Q10/063;H;B;G;H04;B63;G01;G06;G16;H04W;B63B;G01D;G06F;G16C;G06Q;H04W4;B63B17;G01D21;G06F16;G16C20;G06Q50;G06Q10;H04W4/38;B63B17/00;G01D21/02;G06F16/2458;G06F16/248;G06F16/28;G16C20/20;G06Q50/26;G06Q10/063
申请人地址：	430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
主权项：	1.船舶气体污染物和温室气体监管大数据平台,其特征在于，包括设置于船舶端的船载数据采集单元、船载数据传输单元、船载排放数据管理单元和船载5G无线通信单元，以及设置于海事监管端的云端智能平台服务器和海事排放监管平台，船舶端与海事监管端通过运营商传输单元进行信息交互；其中，所述船载数据采集单元，用于获取船舶运行的实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据；所述实时排放数据至少包括：氮氧化物浓度、硫氧化物浓度、碳氢浓度、二氧化碳浓度、颗粒物浓度和船舶尾气流量；所述实时辅助数据至少包括：当前船舶的航行位置、对地航速，发动机的燃料消耗量、转速和扭矩；所述船载数据传输单元，用于通过CAN总线将目标船舶的实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据传输到船载排放数据管理单元；所述船载排放数据管理单元，用于储存目标船舶的实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据，显示和监测船舶的实时排放和发动机的状态；所述船载5G无线通信单元，用于将储存在船载排放数据管理单元的目标船舶实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据发送给运营商传输单元，船载5G无线通信单元与运营商传输设备双向数据交换；所述运营商传输单元，用于与船载5G无线通信单元、云端智能平台服务器的双向数据交换，将船舶实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据传输给云端智能平台服务器；所述云端智能平台服务器，用于接收和存储来自船载5G无线通信单元传输的船舶实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据，并对船舶实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据进行分类、统计、分析，对分类、统计、分析后得到的碎片化数据进行重组，得到重组信息；所述海事排放监管平台，用于通过云端智能平台服务器提供的重组信息，对船舶排放情况进行监管和管理。 2.根据权利要求1所述的船舶气体污染物和温室气体监管大数据平台,其特征在于，所述船载数据采集单元具体包括：氮氧化物传感器、硫氧化物传感器、碳氢传感器、二氧化碳传感器、颗粒物传感器、空气流量传感器、测速仪和ECU采集器；其中，所述氮氧化物传感器用于采集船舶尾气中氮氧化物浓度，所述硫氧化物传感器用于采集船舶尾气中硫氧化物浓度，所述碳氢传感器用于采集船舶尾气中碳氢浓度，所述二氧化碳传感器用于采集船舶尾气中二氧化碳浓度，所述颗粒物传感器用于采集船舶尾气中颗粒物浓度，所述空气流量传感器用于采集船舶尾气的实时质量流量，所述测速仪用于采集船舶的航行位置及对地航速，所述ECU采集器用于采集发动机燃料消耗量、发动机转速和发动机轴扭矩。 3.根据权利要求1所述的船舶气体污染物和温室气体监管大数据平台,其特征在于，所述船载排放数据管理单元具体包括：船载排放数据控制模块、船载排放数据存储模块和船载排放数据客户端；其中，所述船载排放数据控制模块，用于接收和解析来自船载数据传输单元传输的船舶实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据，并对船舶实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据进行分类、统计、分析，对分类、统计、分析后得到的碎片化数据进行重组，得到重组信息；所述船载数据存储模块，用于存储重组信息；所述船载排放数据客户端，基于Windows、Android和iOS三种操作系统开发，船载排放数据客户端安装在船舶上，用于提供决策支持，对用户进行身份核验，以对实时排放数据起到安全保护作用。 4.根据权利要求3所述的船舶气体污染物和温室气体监管大数据平台,其特征在于，所述船载排放数据客户端具体包括：船舶排放数据可视化模块、数据报表生成模块、用户管理和权限控制模块；其中，所述的船舶排放数据可视化模块，与船载排放数据存储模块连接，用于获取船载排放数据存储模块的实时排放数据，并将实时排放数据更新于展示界面；所述数据报表生成模块，用于查询船载排放数据存储模块中的历史数据，并根据历史数据生成相应的报表，方便用户查询船舶的历史排放信息；所述用户管理和权限控制模块，用于管理客户端的用户，对用户进行身份核验，以对实时排放数据起到安全保护作用。 5.根据权利要求1所述的船舶气体污染物和温室气体监管大数据平台,其特征在于，所述运营商传输单元包括：运营商基站和运营商交换机；所述运营商基站为用于接收和发送5G无线信号的设备，其信号覆盖特定区域内的所有船舶，通过5G网络将实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据发送给云端智能平台服务器，且接收来自云端智能平台服务器的数据和指令；所述运营商交换机为用于连接运营商基站和云端智能平台服务器的设备，用于对传输的数据进行转发、路由和缓存，保证数据的传输。 6.根据权利要求1所述的船舶气体污染物和温室气体监管大数据平台,其特征在于，所述云端智能平台服务器为用于接收、存储、处理和分析来自船舶的实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据的设备，其具体包括：云端数据处理模块、云端存储模块；其中，所述云端数据处理模块，用于对船舶实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据进行分类、统计、分析、重组操作，对船舶排放情况进行智能化的管理和优化，为海事排放监管平台提供数据支持；所述云端存储模块，用于存储来自云端数据处理模块的数据，为海事排放监管平台提供数据来源。 7.根据权利要求1所述的船舶气体污染物和温室气体监管大数据平台,其特征在于，所述海事排放监管平台实时监测和记录各个港口、水域、区域的船舶排放情况，包括氮氧化物浓度、硫氧化物浓度、碳氢浓度、二氧化碳浓度、颗粒物浓度和船舶尾气流量，当前船舶的航行位置、对地航速、发动机的燃料消耗量、转速和扭矩；根据不同的时间、地点、港口、水域、区域、航线和船型，对船舶排放量进行统计和对比，分析不同因素对船舶排放的影响，评估不同措施对船舶排放的效果，预测未来的排放趋势；根据用户需求，对各个港口、水域、区域的排放情况、达标情况、问题情况生成相应的报告，以及针对报告的不同情况提出相应的整改建议和处罚措施；实时提供预警信息，预警信息至少包括超标排放、非法排放、设备故障的异常情况信息以及相应的应急响应方案。 8.根据权利要求1所述的船舶气体污染物和温室气体监管大数据平台,其特征在于，所述海事排放监管平台具体包括船舶排放实时监测模块、船舶信息模块、报表统计模块、提醒报警模块、系统参数管理模块、可视化模块、电子围栏模块和用户管理模块；其中，所述船舶排放实时监测模块，用于实时接收和显示来自云端智能平台服务器的实时排放数据和实时辅助数据；该模块可通过地图、曲线图或柱状图的方式展示船舶的排放情况，对比不同船舶、不同区域、不同时间段的实时排放数据，分析得到排放趋势和规律；所述船舶信息模块，用于管理和查询特定区域内的船舶信息，船舶信息至少包括船名、船籍、类型、吨位、发动机型号、功率以及船舶的历史排放数据和违规记录；该模块可根据不同的条件进行筛选、排序和搜索操作，方便用户查找目标船舶；所述报表统计模块，用于根据船舶信息生成和导出特定区域内的船舶排放报表；该模块可根据用户的需求，根据选择不同的时间范围、区域范围、污染物种类以生成相应的报表；所述提醒报警模块，用于对特定区域内的船舶排放情况进行监控和预警，当发现某一艘或多艘船舶的排放数据超过设定的阈值或标准时，及时向用户发送提醒或报警信息；该模块可根据用户的需求，设置不同的阈值或标准，以及不同的提醒或报警方式；该模块还可通过分析船舶排放历史数据预测船舶未来排放情况，对预测结果为超排船舶进行标记并及时通知海事监管部门；所述系统参数管理模块，用于管理和设置系统的相关参数，相关参数包括数据流数据参数、系统阈值参数、区域配置和其他参数；其中，系统阈值参数来源于《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法》，其他参数至少包括系统语言、时间格式、数据单位，云端智能平台服务器的IP地址、端口号，以及运营商传输单元的位置和状态；该模块可根据用户的需求，修改或更新系统的相关参数，保证系统的正常运行；所述可视化模块，用于对特定区域内的船舶排放情况进行可视化展示，可视化展示方法包括地图视图、仪表盘视图、图表视图；其中，地图视图可在地图上显示各个船舶的位置和排放数据，以及电子围栏的范围和状态；仪表盘视图可显示特定区域内的总体排放情况，对特定区域内排放的总量、平均值、最大值和最小值进行展示；图表视图可显示特定区域内的排放趋势和分布，展示方式包括折线图、柱状图和饼图；该模块可根据用户的需求，选择不同的视图和参数，进行动态的可视化展示；所述电子围栏模块，用于设置和管理特定区域内的电子围栏，根据不同的目的和要求，设置电子围栏的属性，电子围栏的属性至少包括不同的形状、大小、位置和颜色；该模块可根据用户的需求，对电子围栏进行添加、删除、修改、激活、禁用的操作，以及设置电子围栏内的排放标准或限制和设置提醒或报警方式；所述用户管理模块，用于实现权限分级管理，权限的分级至少包括高级管理员、中级管理员和初级管理员三个等级；该模块可根据用户的需求，分配不同的角色和权限给不同的用户，实现对系统的安全和有效的管理。 9.船舶气体污染物和温室气体监管方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的船舶气体污染物和温室气体监管大数据平台；该方法包括以下步骤：通过船载数据采集单元获取船舶运行的实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据；通过船载数据传输单元将目标船舶的实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据传输到船载排放数据管理单元；通过船载排放数据管理单元储存目标船舶的实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据，显示和监测船舶的实时排放和发动机的状态；通过船载5G无线通信单元将储存在船载排放数据管理单元的目标船舶实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据发送给运营商传输单元，船载5G无线通信单元与运营商传输设备双向数据交换；通过运营商传输单元与船载5G无线通信单元、云端智能平台服务器进行双向数据交换，将船舶实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据传输给云端智能平台服务器；通过云端智能平台服务器接收和存储来自船载5G无线通信单元传输的船舶实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据，并对船舶实时排放数据以及与排放相关的实时辅助数据进行分类、统计、分析，对分类、统计、分析后得到的碎片化数据进行重组，得到重组信息；通过海事排放监管平台，根据重组信息对船舶排放情况进行监管和管理。
所属类别：	发明专利