船舶或海上移动平台水密设备监控与故障诊断系统技术领域
本发明属于船舶或海上移动平台水密设备技术领域，具体涉及一种船舶或海
上移动平台水密设备的远程监控与故障诊断系统。
背景技术
船舶水密完整性是指为防止海水从船舶和海上移动平台(包括但不限于各类
半潜式和浮动式钻井储卸平台)的外部开口或甲板、舱壁上的开口浸入船体，同
时又能控制浸入海水在船体内的流动而应具备的整体水密性。水密设备是封闭水
密隔舱开口，保持水密完整性的重要设备，可以保证船舶免遭沉没或倾覆，亦或
延缓沉没或倾覆，延长宝贵的营救时间。
主要的水密设施包括水密门，水密舱盖，水密结构隔断，水密隔舱，隔断阀，
海底阀，甲板风筒和风道罩等。作为保证船舶稳性及安全的重要组成部分，应定
期对船舶水密设备进行检查。同时，在船舶离港后、雾航、台风和强风季节等时
候均须对其水密设施进行全面地检查，使之处于良好的状态。除所规定的航行中
可以开启的门外，所有水密门在航行中应保持关闭。
对水密完整性和水密设备本身的实时自动化监控和运行维护成为保证船舶
航行安全的一个重要环节。目前，对船舶的水密完整性及设备状态的检查主要还
是依赖人工周期性或在特殊海况时完成。这种检查方式耗费大量的人工，检查项
目有限，容易遗漏，且无法全面体现水密设备电气液压系统的运行状态。更为重
要的是，这种检查方式无法反映船舶运行中的水密完整性及水密设备的实时状
态。
随着电子电气、网络、及软件技术的发展及其在船舶和海洋工程中的应用，
船舶自动化技术正朝着数字化、智能化、模块化、网络化、集成化的方向迅速发
展。但目前，国际国内上对水密设备的监控依然停留在局部的、单一的、独立的
管理状态或人工方式。随着国际海事组织对船舶运行安全提出了越来越高的要
求，开发适用于现代船舶的全船水密设备远程监控与运行维护系统工作已迫在眉
睫。
船舶水密设备种类繁多，在船上分布广泛。既有纯机械式的铰链门，也有复
杂的液压滑动水密门。对于简单水密设备，可以仅仅只使用一个开关信号检测其
状态，对于复杂水密设备则涉及到对各个机械、液压、电气各子系统的监控和运
维。由于整个水密系统设备分布广和种类多，如何在某个设备发生故障时迅速定
位故障点并排除故障，或在故障发生前就发出故障预警，就成为保持水密完整性
的关键。
船用液压和电动水密设备往往采用可编程逻辑控制器实现运动和保护控制，
这类设备具备了一定的诊断和判断能力，能诊断如开关信号逻辑错误、马达过热、
三相电相位出错，油压过低等相对简单的故障和现象。但受限于控制器系统结构
和编程方式，系统并不具备复杂的智能诊断能力，其无法进行复杂的故障诊断，
如设备工作超时、液压系统参数异常等的复杂故障，也无法给出相应的维修方案，
导致目前的基于可编程逻辑控制器的监控系统不能满足目前对水密设备的监控
和故障诊断不断提升的需求
发明内容
本发明的目的在于提供一种船舶和海上移动平台水密设备的监控与故障诊
断系统，解决目前船舶和海上移动平台的水密设备普遍处于单机或局部简单监控
诊断，甚至无监控诊断状态的状态，实现对全船和海上移动平台的水密完整性和
水密设备的全面监控和运行维护。
为实现上述目的，按照本发明，提供一种船舶水密设备本地远程两级监控与
诊断系统系统，用于实现对水密设备的状态监控和各类故障的诊断，其特征在于，
该系统包括水密设备本地监控系统、船舶工业以太网以及船桥远程监控报警诊断
平台，其中，
所述水密设备本地监控系统与现场的传感器或驱动器连接，用于采集水密设
备的状态信号并形成监控信号进而实现对水密设备的状态监控，同时该本地监控
系统可对所述状态信号进行故障诊断，并对诊断出的实时故障生成相应的实时监
控信号以对水密设备进行实时控制，同时对诊断出的非实时的复杂故障生成相应
的预诊信息；
所述船桥远程监控报警诊断平台通过所述船用工业以太网与所述水密设备
本地监控系统连接，所述本地监控系统生成的预诊信息通过上述船用工业以太网
输入到所述船桥远程监控报警诊断平台，在其中被进一步处理以进行故障终诊，
在出现故障时发出停机控制信号并进一步利用复杂故障维修信息模块查询复杂
故障维修信息库，获得维修信息。
作为本发明的改进，所述水密设备本地监控系统包括本地监控报警诊断控制
器，该本地监控报警诊断控制器包括保护性实时故障诊断及预诊模块、逻辑控制
运算模块、信号输入输出模块和信息通信模块，其中，所述信号输入输出模块与
水密设备传感器或驱动器连接通信，用于接收上述传感器或驱动器采集的水密设
备状态信息，上述水密设备状态信息进而被输入到所述保护性实时故障诊断及预
诊模块；该保护性实时故障诊断及预诊模块对输入的上述信息进行处理，判断其
中是否存在保护性实时故障以生成诊断信息，同时进行复杂设备故障的预诊，判
断是否存在非实时复杂故障以生成预诊信息；所述逻辑控制运算模块根据故障诊
断结果进行相应的控制计算，包括在有保护性实时故障时通过所述信号输入输出
模块输出立即停机的控制指令以及在有非实时复杂故障时将相应的预诊信息通
过所述信息通信模块输出至所述船桥远程监控报警诊断平台。
作为本发明的改进，在没有保护性实时故障时，所述保护性实时故障诊断及
预诊模块输出相应的控制指令并继续读取输入信号，该控制指令则通过所述信号
输入输出模块输出到相应的水密设备驱动器。
作为本发明的改进，所述保护性实时故障诊断及预诊模块生成的诊断信息也
通过所述信息通信模块输出至所述船桥远程监控报警诊断平台。
作为本发明的改进，所述监控报警诊断平台具有船桥远程监控报警诊断计算
机，该船桥远程监控报警诊断计算机包括故障诊断模块、数据库/知识库模块、
复杂故障维修信息模块和信息通信模块，其中，所述本地监控报警诊断控制器输
出的预诊信息通过所述故障诊断模块进行处理，利用其中的非实时复杂故障终诊
推理机并结合所述复杂故障知识库进行故障判断和诊断，进而生成终诊信息，并
对上述终诊信息中出现故障时发出停机控制信号并进一步利用复杂故障维修信
息模块查询复杂故障维修信息库，获得维修信息并提示故障部位和维修方法，而
在无需停机时发出提示设备需要维护的警告信息。
作为本发明的改进，该船桥远程监控报警诊断计算机还包括保护性实时故障
处理模块，所述本地监控报警诊断控制器输出的诊断信息通过所述信息通信模块
输入保护性实时故障处理模块，可在存在该类故障时利用保护性实时故障维修信
息库获得对应的维修方法。
作为本发明的改进，所述船桥远程监控报警诊断计算机还包括水密设备状态
监测模块，其通过所述信息通信模块从船用工业以太网中接收所述水密设备本地
监控系统采集并输出的状态信号，并进而实现实时监控。
作为本发明的改进，所述监控报警诊断平台还包括输入装置、报警装置以及
显示装置，相应地所述船桥远程监控报警诊断计算机还包括与其连接的输入和报
警处理模块，用于对所述输入装置输入的信息进行处理以及将相应的状态信息、
维修信息输入显示装置进行显示，并将报警信息输入报警装置进行报警。
作为本发明的改进，所述水密设备本地监控系统为液压水密设备监控系统或
电驱动水密设备监控系统，该监控系统还包括信号采集模块，设备驱动模块和以
太网通信接口，所述信号采集模块用于采集水密设备的状态信息并输入到所述本
地监控报警诊断控制器中进行处理，所述本地监控报警诊断控制器的信号输入输
出模块输出的控制指令通过上述设备驱动模块接收并进而以控制水密设备，所述
本地监控报警诊断控制器的信息通信模块与所述以太网通信接口连接，以用于将
输出的信息通过该以太网通信接口输出到以太网。
作为本发明的改进，所述水密设备本地监控系统为手动水密设备监控系统，
其包括传感器、现场总线和以太网通信接口，所述传感器采集设备的状态信号，
并通过现场总线和以太网通信接口利用船用以太网传输到所述船桥远程监控报
警诊断平台。
作为本发明的改进，所述保护性实时故障包括但不限于信号逻辑故障、电机
过热、三相电相位故障、油压过低故障。
作为本发明的改进，所述非实时复杂故障包括但不限于设备工作超时和液压
系统参数异常。
本发明中，本地监控系统用于完成对水密设备的控制、监测、故障预诊及与
船桥监控平台的通讯，所述船桥远程监控报警诊断平台用于对全船水密设备的远
程状态监控，复杂故障的智能诊断，状态和故障信息显示和与本地监控系统通信。
本发明中，状态信号可以包括油压信号、控制和报警信息，电机状态信息，
传感器及逻辑故障诊断信息等。
本发明中，所述的本地监控报警诊断控制器对输入的监控信号进行计算处
理，完成对本地水密设备状态监控、保护性实时故障的诊断，并同时对非实时复
杂故障进行预诊。同时，本地水密设备的状态及预诊信息则通过以太网通信接口
利用船用以太网上传至船桥远程监控报警诊断平台作进一步处理。所述的设备驱
动模块根据所述本地监控报警诊断控制器获得的诊断信息完成对液压和电气执
行机构的驱动，如电机、电磁阀和报警设备。
本发明中，对于手动水密设备本地监视系统，其可以包括传感器，现场总线
设备，网关设备，以及以太网通信接口。对于手动门，一般只是状态监视，为节
省成本，可采用布线简单的现场总线，从而降低成本，简化局部布线。各类手动
设备的监视较为简单。传感器采集各类手动设备的状态，并通过现场总线设备和
网关设备连接到船舶工业以太网，并将信息传递到船桥远程监控报警诊断计算
机。
本发明中，所述船桥远程监控报警诊断平台包括船桥远程监控报警诊断计算
机，触控屏，实体控制按钮、报警信号、输入输出，以太网通信接口。
其中，船桥远程监控报警诊断计算机用于实现保护性实时故障的信息显示、
设备非实时性复杂故障的终诊、实时远程参数的诊断、并通过人机界面显示。该
诊断计算机包括故障诊断模块、数据库/知识库模块、复杂故障维修信息模块、
水密设备状态监测模块、网络状态监测模块和信息通信模块。所述本地监控报警
诊断控制器输出的诊断信息和预诊信息通过所述信息通信模块输入所述船桥远
程监控报警诊断计算机中，其中的预诊信息通过上述故障诊断模块进行处理，利
用其中的非实时复杂故障终诊推理机并结合所述数据库/知识库模块进行故障判
断和诊断，并在出现故障时发出停机控制信号并进一步利用复杂故障维修信息模
块查询复杂故障维修信息库，获得维修信息，并提示故障部位和维修方法；在终
诊无停机必要时则发出警告，提示设备需要维护。
所述本地监控报警诊断控制器输出的诊断信息通过所述信息通信模块输入
船桥远程监控报警诊断计算机的保护性实时故障处理模块，在存在该类故障时利
用保护性实时故障维修信息库获得对应的维修方法。
本发明中，船桥远程监控报警诊断计算机还可以优选包括实体按钮/报警装
置处理模块、航行数据记录仪通信模块和界面处理模块。
本发明中，简单但需要实时处理的故障和不正常现象的判定可以通过本地可
编程控制器实现诊断或预诊，而对成因复杂的故障的诊断则可以借助于更为功能
全面的计算机软硬件系统来完成。
本发明中，在当船用及海上移动平台水密设备出现故障时，由于安装和空间
所限一般要求在很少拆装的情况下进行快速准确的诊断并排除故障。但由于使用
现场的技术条件限制，很难像实验室那样方便地使用各种复杂的仪器进行检查，
同时现场人员受知识的限制，只能采用操作简便的实用诊断方法充分，利用控制
系统本身的传感器，控制器，及船桥计算机平台和智能诊断程序的诊断程序成为
一条故障诊断的捷径。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有
益效果：
(1)本发明通过设置两级平台，对于实时性故障以及非实时复杂故障采用
不同的诊断策略，从而可以充分发挥不同平台的优势，同时两级平台之间设置船
用工业以太网，大大提高传输效率和精度，实现实时与非实时结合，本地与远程
结合；
(2)本发明的系统监控和诊断全面，可以对各种不同类型的水密设备进行
监控和诊断，同时可以利用各种不同的方式进行状态检测和故障提醒，而且还可
以结合相应的维修数据库给出相应的维修方案，满足对水密设备的监控和故障诊
断不断提升的需求；
(3)本发明在不增加额外成本的基础上，充分利用现有传感器实现智能监
测，将控制用传感器采集的信息用于系统监测，控制监测二合一，从而进一步向
主动控制方向发展。
(4)本发明采用以太网，易于实现高速，多通道，其精度取决于传感器精
度，可以和易于多种类型传感器的融合。
附图说明
图1为按照本发明实施例所构建的远程监控与诊断系统的系统结构框图；
图2为按照本发明实施例所构建的远程监控与诊断系统中的本地监控报警
诊断控制器及船桥远程监控报警诊断计算机的系统框图；
图3为按照本发明实施例所构建的远程监控与诊断系统中的本地监控报警
诊断控制器及船桥远程监控报警诊断计算机的工作原理图；
图4为按照本发明实施例所构建的远程监控与诊断系统中的本地监控报警
诊断控制器及船桥远程监控报警诊断计算机的实施流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施
例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用
以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式
中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明实施例的水密设备远程监控系统包括水密设备本地监控系统，船舶工
业以太网，和船桥远程监控报警诊断平台。
如图1所示，本实施例中的本地监控或监视系统包括各类传感器、本地监控
报警诊断控制器、设备驱动模块、通信模块、网关设备等，用于完成对水密设备
的控制、监测、故障预诊及与船桥监控平台的通讯。所述的船桥远程监控报警诊
断平台包括船桥远程监控报警诊断计算机，显示设备，通信模块以及各类实体控
制开关和信号显示器，用于完成对全船水密设备的远程状态监控，复杂故障的智
能诊断，状态和故障信息显示和与本地监控系统通信。监控对象包括但不限于各
类液压系统参数及阀件、机械设备状态、控制开关状态、电气监控显示信号及温
度等。船舶工业以太网负责系统间各类信息的传递。现场总线与以太网络间需加
入网关设备连接。
由于被监控对象的不同，水密设备本地监控系统又分为手动、液压和电动三
种。各类手动设备的监视较为简单，手动水密设备本地监控系统采用传感器采集
信号，再通过网关设备连接现场总线设备与以太网连接，最后将信息传输到船桥
远程监控报警诊断平台。
各类电液驱动和电动船用设备的监控则相对复杂，拥有各自独立的本地控制
器进行监控。在液压和电动水密设备本地监控系统中，本地监控报警诊断控制器
通过信号采集模块采集设备状态信号，经过计算，控制指令通过设备驱动模块控
制水密设备的运行，同时将设备状态信息和故障信息通过以太网传输到船桥远程
监控报警诊断平台。信号采集模块采集设备各类电气液压机械信号，经过本地监
控报警诊断控制器的计算和处理后，控制指令通过设备驱动模块被发送到被控对
象，各类监控信息和数据则通过船舶工业以太网上传到船桥远程监控报警诊断计
算机。本地控制器间相互独立运行。
设备的状态和故障信息经过船桥远程监控报警诊断计算机的的进一步处理，
一方面通过触控屏显示出来，另一方面向水密设备本地监控系统发出处理指令。
而远程控制指令亦可通过船桥远程监控报警诊断平台向水密设备本地监控系统
发出指令。
设备本地监控报警诊断控制器和船桥远程监控报警诊断计算机软件流程可
如图2所示。在本地监控报警诊断控制器一侧，软件首先初始化数据及变量。然
后进行保护性实时故障诊断，如信号逻辑故障、电机过热、三相电相位故障等需
要立刻停机处理的故障，和复杂设备故障的预诊，如设备工作超时和液压系统参
数异常等无需立刻停机处理但成因复杂的故障。如没有保护性实时故障，则控制
器输出控制指令并读取外部输入信号。如有保护性实时故障，设备立即停机。最
后控制器通过信息通信模块将设备状态和故障信息上传至船桥远程监控报警诊
断计算机。在船桥远程监控报警诊断计算机一侧，主程序负责各子模块程序的协
调和调用。数据库和知识库处理模块配合故障诊断模块对通信上传的预诊信息做
被监控设备的进一步复杂故障终诊。水密设备状态监测模块实时监测设备的各类
传感器信号。网络状态监测模块则实时监测船舶以太网的通信和通信设备状态。
实体按钮、报警装置处理模块实现船桥一侧对本地设备的远程控制指令输入和报
警显示输出功能。航行数据记录仪通信模块将设备的信息上传至航行数据记录
仪，用于航海安全记录。界面处理模块实现人机交互。
具体地，船桥远程监控报警诊断计算机进行二级诊断以及其他处理的流程如
图3和-4所示。本地监控报警诊断控制器实现保护性实时故障的诊断和非实时性
复杂的预诊，如控制器检测到设备保护性实时故障的发生，会及时发出停机指令，
引导系统停机。如控制器检测到非实时设备参数异常，则进行复杂故障的预诊并
将且仅将与故障相关的信息上传至船桥远程监控报警诊断计算机做故障的终诊。
如终诊确定需要停机检查，则本地控制器通过信息通信模块接收停机指令，引导
停机。本地设备的被监控参数实时上传至船桥计算机，用于被监控设备的状态显
示。船桥远程监控报警诊断计算机则完成保护性实时故障的信息显示、设备非实
时性复杂故障的终诊、实时远程参数的诊断、并通过人机界面显示出来。计算机
收到保护性实时故障发生信号后，直接查询保护性实时故障维修信息库，在屏幕
上提示故障部位及维修方法。计算机同时监测设备的实时参数，并查询规则库对
此类参数作故障判定。如没有故障，则在屏幕上显示参数值。如发生故障，则提
示故障部位和维修方法。计算机在收到非实时性复杂故障预诊的报警信号后，利
用非实时复杂故障推理机和复杂故障知识库作出故障终诊结论。如发生故障，需
要停机，则进一步利用复杂故障维修信息模块查询复杂故障维修信息库，获得维
修信息，并提示故障部位和维修方法。如终诊无停机必要，则发出警告，提示设
备需要维护。
如图4所示，本地监控报警诊断控制器获取传感器信号，监测各参数值，判
断是否符合阈值范围。如果不超过阈值，则判定为正常。如超过阈值则判定为异
常，同时搜集与此故障相关的参数集，打包通过以太网通信传送至船桥远程监控
报警诊断计算机做终诊处理。船桥计算机收到预诊信号后通过非实时复杂故障终
诊推理机，判断是否故障。如出现故障，则进一步通过复杂故障维修信息查询，
提示故障及维修信息。如没有故障，则则发出警告，提示设备需要维护。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不
用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改
进等，均应包含在本发明的保护范围之内。