上海海事大学船联网综合实训系统

提供完备的场景化沉浸式海上通信作业实训环境,引导学生掌握船舶无线通信技术及船舶传感器技术。

客户简介

上海海事大学是一所以航运、物流、海洋为特色,学科门类齐全的多科性应用研究型大学。信息工程学院拥有1个国家工程研究中心及一批先进的科研平台和高水平实验室, 信息工程学院实验中心成立于2006年9月。2020年,实验中心获上海市实验教学示范中心——“智慧航运信息与通信技术实验教学中心”立项。 示范中心重点建设了“智慧航运通信工程实验室”、“水下通信与海洋网络实验室”、“人工智能、大数据与区块链联合实验室”、“计算机视觉与航运信息智能化处理实验室”, 进一步将海洋、航运、港口、物流等学校特色与智能信息技术深度融合,示范中心已成为学院本科学生培养、学科建设和发展的核心支撑平台。

项目需求

海上多通道无线通信实验教学平台要求利用卫星通信系统、船用无线通信系统、近岸移动传输系统、智能船舶系统以及一期的边缘计算网关构建一套端到端的海上多通道无线通信系统。系统需要完成:

1)在数字孪生系统中构造典型的海上通信场景,包含台风、船舶碰撞、船岸通信、船舶通信,并构造通信应用实验;在海图中实现船舶数据的显示。

2)在数字孪生系统中实现船舶数据的可视化显示与智能船舶中传感器的真实状态保持一致;船舶中发动机、船舵、船身姿态以及报警传感器数据的采集与控制。

3)对传输通道实际QoS性能指标进行采集,包含带宽、延迟、丢包率、误码率;对智能船舶中的传感器进行控制操作。

4)对传感器数据和信道QoS数据进行存储,制定相应的数据标准,完成多数据元的数据采集、数据转换、数据清洗、数据校验、数据融合和分析功能。

建设方案

整体架构

为保障平台可扩展性和教学性,平台由海上多通道无线通信传输系统、海上多通道无线通信数据存储与分析系统、海上多通道无线通信综合信息显示与控制系统组成, 打造端到端的基于无线通道的智能船舶业务。平台整体架构如下:

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海上多通道无线通信传输系统

海上多通道无线通信传输系统利用卫星通信系统、船用无线通信系统、移动多通道传输套件以及一期的边缘计算网关打造的多通道无线通信系统。 系统能完成各种无线通信信道的QoS测试,并根据业务要求完成信道的选择。实现18艘船的数据采集以及数据的传输。每套船舶提供2套独立的传感器系统,保证36人能够独立开展相关的实验。

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海上多通道无线通信数据存储与分析系统

海上多通道无线通信数据存储与分析系统用于存储和分析采集的一期的传感器数据、二期的船岸一体化系统的数据以及信道的时延、抖动、误码率、中断等实验数据。 系统基于制定相应的数据标准,完成多数据元的数据采集、数据转换、数据清洗、数据校验、数据融合和分析功能。系统向下与海上多通道无线传输系统相连,向上与海上多通道无线通信综合信息显示系统相连。

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海上多通道无线通信综合信息显示与控制系统

海上多通道无线通信综合信息显示与控制系统与海上多通道无线通信数据存储与分析系统相连接,将其存储的数据结合各船舶传输信道的速率、时延、误码率、掉线以及传感器数据合成综合信息。 并对边缘计算网关下发控制策略与脚本。系统包含信道质量信息模块、告警模块、传感器数据采集及上报策略管理模块、信道质量模拟模块、业务评分模块、业务数据信道QoS模块、船联网及船岸一体化传输信道模块、统计分析模块, 并与二期的数字孪生沙盘数据进行融合互通。

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项目价值

完备的海上通信作业实训环境

采用场景化、沉浸式教学模式进行交互呈现,提供船舶控制、船岸通信、船船通信、碰撞预警、台风预警等海上通信作业场景,全面提高学生实验兴趣。

高度仿真的实训案例

虚实结合构造典型实训案例;基于真实VDES船台、卫星、5G设备构建海上多通道无线通信传输系统;基于数字孪生构建可交互、可评测的海上通信作业流程。

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