一种基于双通道的动态液位无线监控系统及方法与流程

技术特征：
1.一种基于双通道的动态液位无线监控系统，其特征在于：该系统包括多源数据获取模块、大数据分布式处理模块、双通道数据分析模块、实时液位监控模块、预警模块、主控端；所述多源数据获取模块用于获取关于船舶的多源数据；所述大数据分布式处理模块用于对多源数据获取模块获取得到的多源数据进行分布式存储与数据清洗、数据变换以及数据规约；所述双通道数据分析模块用于建立双通道进行多源数据的分析，获取得到关于船舶艉轴管轴承冷却的安全等级；所述实时液位监控模块用于实时监控船舶艉轴管的冷却液位情况，并将实时数据传输至主控端；所述预警模块用于在冷却液位不足时，发出预警信息，并构建指令进行补水；所述主控端用于发出控制指令、接收反馈信息，由管理员进行控制；所述多源数据获取模块的输出端与所述大数据分布式处理模块的输入端相连接；所述大数据分布式处理模块的输出端与所述双通道数据分析模块的输入端相连接；所述双通道数据分析模块的输出端与主控端的输入端相连接；所述实时液位监控模块的输出端与所述主控端、预警模块的输入端相连接；所述预警模块的输出端与所述主控端的输入端相连接。2.根据权利要求1所述的一种基于双通道的动态液位无线监控系统，其特征在于：所述多源数据获取模块包括多源数据连接单元、多源数据采集单元；所述多源数据连接单元用于连接提供数据的多源数据方；所述多源数据采集单元用于采集来自于多源数据方的多源数据；所述多源数据连接单元的输出端与所述多源数据采集单元的输入端相连接；所述多源数据采集单元的输出端与所述大数据分布式处理模块的输入端相连接。3.根据权利要求1所述的一种基于双通道的动态液位无线监控系统，其特征在于：所述大数据分布式处理模块包括分布式数据存储单元、数据处理单元；所述分布式数据存储单元用于对多源数据进行分布式存储，将巨大的数据集分派到一个集群中的多个节点进行存储，通过将块保存到多个副本上，从而提供高可靠的文件存储；所述数据处理单元用于对数据进行进一步处理，包括数据清洗、数据变换以及数据规约；所述分布式数据存储单元的输出端与所述数据处理单元的输入端相连接；所述数据处理单元的输出端与所述双通道数据分析模块的输入端相连接。4.根据权利要求1所述的一种基于双通道的动态液位无线监控系统，其特征在于：所述双通道数据分析模块包括双通道建立单元、数据分析单元、安全等级预测单元、安全指数计算单元；所述双通道建立单元用于建立双通道进行船舶艉轴管的数据分类；所述数据分析单元用于对双通道的数据进行进一步分析；所述安全等级预测单元用于根据数据分析结果预测出最接近的安全等级；所述安全指数计算单元用于根据预测结果计算得出当前的安全指数；所述双通道建立单元的输出端与所述数据分析单元的输入端相连接；所述数据分析单元的输出端与所述安全等级预测单元的输入端相连接；所述安全等级预测单元的输出端与所述安全指数计算单元的输入端相连接；所述安全指数计算单元的输出端与所述主控端相连接。5.根据权利要求1所述的一种基于双通道的动态液位无线监控系统，其特征在于：所述
实时液位监控模块包括动态液位监控单元、传输单元；所述动态液位监控单元用于监控船舶艉轴管内冷却液位的情况；所述传输单元用于对液位数据进行传输；所述动态液位监控单元的输出端与所述传输单元的输入端相连接；所述传输单元的输出端与主控端相连接；所述主控端包括接收反馈单元、控制指令单元；所述接收反馈单元用于接收各模块的反馈信息；所述控制指令单元用于发出控制指令，在液位不足时进行补水。6.一种基于双通道的动态液位无线监控方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：s1、获取多源数据；s2、基于hadoop大数据分布式处理框架，利用hdfs分布式数据存储功能，对多源数据进行初步处理，提供高可靠的文件存储；s3、基于spark使用有向无环图dag开发复杂的多步数据管道，对多源数据进行数据清洗、数据变换以及数据规约；s4、获取步骤s3处理后的数据，从中提取船舶艉轴管轴承安全评价相关的特征参数，基于双通道进行安全指数计算，获取预测安全等级；船舶航行中，安全与不安全的临界点为船舶艉轴管内液位刚好能够覆盖船舶艉轴管轴承，进行冷却；s5、获取船舶艉轴管内冷却液位的实时监控数据，基于步骤s4的预测数据，建立相关预警值，进行补水。7.根据权利要求6所述的一种基于双通道的动态液位无线监控方法，其特征在于：所述多源数据包括船舶自身指数数据、通信数据、天气数据、船员数据、经纬度数据、事故数据、犯罪数据。8.根据权利要求6所述的一种基于双通道的动态液位无线监控方法，其特征在于：在步骤s2-s3中，利用hdfs进行多源数据的分布式存储，再利用spark使用有向无环图dag开发复杂的多步数据管道，对多源数据进行数据清洗、数据变换以及数据规约；所述数据清洗包括去噪声和无关数据；所述数据变换用于将原始数据转换成适合数据挖掘的形式；所述数据规约用于对数据进行纬度规约、数值规约、离散化处理。9.根据权利要求7所述的一种基于双通道的动态液位无线监控方法，其特征在于：在步骤s4中，所述双通道包括航行安全指数通道、驾驶安全指数通道；所述航行安全指数通道基于航行路程数据、通信数据、天气数据、经纬度数据、事故数据、犯罪数据进行测算；所述驾驶安全指数通道基于船舶自身指数数据、船员数据进行测算；基于双通道计算安全指数特征参数，所述安全指数特征参数包括航行安全指数特征参数、驾驶安全指数特征参数；对航行安全指数特征参数、驾驶安全指数特征参数进行百分位转换，得到标准化特征参数；根据标准化特征参数，采用贝叶斯模型分别对航行安全等级和驾驶安全等级进行分类预测与安全指数计算；其中，对安全指数计算的具体步骤为：
s9-1、设置安全等级为h种，其中位数作为安全与不安全的临界点的安全等级；将安全等级记为y
i
，获取每个通道在训练样本中的各安全等级出现频率p(y
i
)；s9-2、获取每个通道中各安全等级下各个安全指数特征参数a
j
的条件概率p(a
j
|y
i
)；s9-3、基于贝叶斯模型，计算每个通道各安全等级y
i
的条件概率：则有：p（y
i
丨k）=p（k丨y
i
）*p(y
i
)/p(k)；其中,；m为安全指数特征参数数量；k代表训练样本中具备任一安全指数特征参数的样本；s9-4、利用交叉验证的方法，进行模型评估，设置总样本数为l，轮流以样本数l1作为训练样本，样本数l2做测试样本，直至所有的样本都做过一次测试样本且仅做一次测试样本，对结果求取均值，并设置阈值l
d
，若超出阈值，则输出此时模型，作为最优分类器模型，进入步骤s9-5；若不超出阈值l
d
，则增删安全指数特征参数，并返回步骤s9-1，重新建立模型，其中l=l1 l2；s9-5、输入实时样本集x＝{a1，a2，...，a
n
}，其中，a1，a2，...，a
n
均属于安全指数特征参数a
j
的一种，基于最优分类器模型，计算实时样本集x属于各个安全等级的概率p(y
i
|x)，输出条件概率最大的安全等级作为预测安全等级；则有：max{p(y1|x)，p(y2|x)，...，p(y
h
|x)}；s9-6、基于各安全等级的条件概率计算安全指数u：则u＝p(y
i
|x)
×
b
i
；其中，b
i
为安全等级y
i
对应的标准安全指数权重。10.根据权利要求9所述的一种基于双通道的动态液位无线监控方法，其特征在于：在步骤s5中，还包括：s10-1、获取计划航线，对计划航线进行路段分割，共计分割为g个路段，分别记为s1，s2，...，s
g
，则可根据步骤s9-1至s9-6计算安全指数u的方法，获得船舶在此计划航线上出行时船舶艉轴管在每一路段的安全指数：s10-2、设置安全指数阈值为u0，则对安全指数超出阈值的路段进行计划补水操作，在到达该路段时进行补水，以防止船舶艉轴管轴承在瞬间高温的情况下烧坏，保证航行安全；s10-3、设置补水量为g，则有：g=k1*（u
0-u
v
）；其中，k1为补偿系数值，u
v
为任一路段的安全指数值。

技术总结
本发明公开了一种基于双通道的动态液位无线监控系统及方法，属于船舶艉轴管液位监控技术领域。该系统包括多源数据获取模块、大数据分布式处理模块、双通道数据分析模块、实时液位监控模块、预警模块、主控端；所述多源数据获取模块、所述大数据分布式处理模块与所述双通道数据分析模块顺次连接；所述实时液位监控模块的输出端与所述主控端、预警模块的输入端相连接；所述预警模块、双通道数据分析模块的输出端与所述主控端的输入端相连接。本发明能够解决艉轴管液位不能及时监控与液位不足导致艉轴管轴承无法及时冷却的问题，具备实质性意义，为我国船舶监控领域提供新的技术方案，在航行中有效保障人民财产安全。在航行中有效保障人民财产安全。在航行中有效保障人民财产安全。


技术研发人员：孟俊杰 王宇翔
受保护的技术使用者：江苏新晖测控科技有限公司
技术研发日：2022.06.15
技术公布日：2022/7/15