JTT 1557.1-2025 疏浚监控系统信号源标识与单位 第1部分：绞吸挖泥船标准立项发展报告

疏浚监控系统信号源标识与单位第1部分：绞吸挖泥船标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SignalSourceIdentificationandUnitsforDredgingMonitoringSystem—Part1:CutterSuctionDredgers摘要随着我国水运交通基础设施建设的持续推进和海洋工程战略性新兴产业的快速发展，疏浚工程作为航道整治、港口建设、吹填造地及水利清淤等领域的核心环节，其装备智能化水平已成为衡量行业技术能力的关键指标。绞吸挖泥船作为应用最广泛的疏浚装备之一，其监控系统涉及大量信号源的数据采集、传输与处理，但长期以来因信号源标识规则不统一、计量单位使用不规范，导致不同厂商设备之间互联互通困难、数据比对分析缺乏一致性基础，严重制约了疏浚工程的数字化、智能化转型升级。本报告基于交通运输行业标准JT/T1557.1-2025《疏浚监控系统信号源标识与单位第1部分：绞吸挖泥船》的立项与编制过程，系统论述了该标准的编制背景、技术内容、核心创新点及预期实施效益。本标准由中国船舶及海洋工程设计研究院牵头起草，联合国内主要疏浚装备制造企业和疏浚工程运营单位共同编制，首次针对绞吸挖泥船监控系统信号源建立了统一的标识编码规则和计量单位体系。标准明确了信号源的分类方法、编码结构、命名规则以及各监测参数的计量单位要求，覆盖了绞吸挖泥船主机系统、疏浚泵系统、绞刀系统、定位系统、浓度监测系统及辅助系统等全要素信号源。该标准的发布实施将有效解决疏浚监控领域长期存在的"数据孤岛"问题，为疏浚装备的智能化升级、远程运维和数字化管理奠定坚实的技术基础，对提升我国疏浚工程整体技术水平和国际竞争力具有重要意义。关键词疏浚监控系统；绞吸挖泥船；信号源标识；计量单位；标准化；数据交互；智能疏浚Keywords:DredgingMonitoringSystem;CutterSuctionDredger;SignalSourceIdentification;UnitsofMeasurement;Standardization;DataInterchange;IntelligentDredging1引言1.1研究背景疏浚工程是水运交通基础设施建设、航道维护保障、港口码头建设以及海洋资源开发利用的重要基础性工程手段。近年来，随着"一带一路"倡议的深入实施和交通强国战略的全面推进，我国疏浚行业迎来了前所未有的发展机遇期。据中国疏浚协会统计，我国疏浚年工程量已连续多年位居世界首位，疏浚装备总装机功率和疏浚能力均处于全球领先水平。绞吸挖泥船是疏浚装备中的重要船型，因其适应性强、施工效率高、成本相对较低等优势，在河道疏浚、港口航道建设、吹填造地等工程中得到广泛应用。现代绞吸挖泥船是一个集机械、电气、液压、自动化控制于一体的复杂系统，其运行状态监控涉及动力系统、疏浚作业系统、定位系统、输送系统等多个子系统，各类传感器和执行机构产生的信号源数量庞大、类型繁多。然而，由于缺乏统一的行业标准，各疏浚装备制造企业和监控系统开发商在信号源标识和计量单位方面各自为政，导致出现以下突出问题：-标识规则不统一：同一类型的监测参数在不同设备或不同厂商系统中具有不同的信号标识代码，造成数据语义无法互认；-计量单位不一致：同类参数在某些系统中采用国际单位制（SI），在其他系统中则采用工程单位或英制单位，导致数据比较分析时需进行繁琐的换算且易产生错误；-数据接口不兼容：由于信号源标识体系差异，不同监控系统之间、监控系统与上层管理平台之间的数据交换困难，形成了大量的"数据孤岛"；-运维效率低下：设备维护和故障诊断时，技术人员需要耗费大量时间熟悉不同系统的信号标识规则，降低了运维效率。上述问题的存在，已严重制约了疏浚装备的智能化发展进程，亟需通过标准化手段加以解决。1.2标准立项必要性2019年，交通运输部印发《关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》，明确提出要推进交通基础设施数字化采集、网络化传输和智能化应用。疏浚监控系统作为疏浚装备智能化的核心组成部分，其基础性数据标准的缺失已成为制约行业发展的瓶颈。在此背景下，全国港口与航道水上工程船舶标准化技术委员会组织开展标准需求调研，经广泛征求行业意见和专家论证，于2021年正式下达《疏浚监控系统信号源标识与单位》系列标准制定计划。该系列标准分为若干部分，分别针对不同类型的疏浚船舶制定信号源标识与单位规范，本次立项的JT/T1557.1-2025为该系列标准的第1部分，面向绞吸挖泥船。1.3标准适用范围本标准适用于绞吸挖泥船疏浚监控系统的设计、制造、检验和使用，规定了绞吸挖泥船疏浚监控系统信号源的标识方法、编码结构、命名规则以及计量单位要求。标准内容涵盖新建绞吸挖泥船监控系统的设计与实施，也可用于既有绞吸挖泥船监控系统的技术改造和数据标准化升级。2标准编制过程2.1起草阶段2021年8月，交通运输部下达标准制修订计划后，由交通运输疏浚装备标准化技术归口单位组织成立了标准起草工作组。工作组由中国船舶及海洋工程设计研究院作为牵头单位，联合中交疏浚（集团）股份有限公司、中交天津航道局有限公司、中交上海航道局有限公司、江苏科技大学等单位的技术专家共同组成。起草组首次会议于2021年10月在上海召开，讨论确定了标准编制的指导思想、技术路线和工作分工。起草组在充分调研国内外疏浚监控系统发展现状的基础上，重点对以下方面进行了系统研究：-国内外主要疏浚装备制造企业的监控系统信号源标识现状；-ISO、IEC等国际组织在船舶自动化领域的数据标识标准；-我国现有相关行业标准和技术规范对信号源标识的规定；-绞吸挖泥船各子系统信号源的实际分布和分类特征。在调研基础上，起草组完成了标准草案初稿的编制工作，明确了标准的总体框架和技术内容要点。2.2征求意见阶段2023年3月，标准草案通过交通运输标准化信息平台向社会公开征求意见，同时以书面形式定向征求了国内主要疏浚企业、装备制造企业、科研院所和高等院校的意见。征求意见期间共收到反馈意见87条，主要涉及信号源分类的合理性、编码结构的扩展性、计量单位的选用原则以及术语定义的准确性等方面。起草组对全部反馈意见进行了逐条研究和处理，采纳或部分采纳意见71条，占总数的81.6%，未采纳的意见均在标准编制说明中予以说明理由。经过修改完善，形成了标准送审稿。2.3审查与报批阶段2024年6月，全国港口与航道水上工程船舶标准化技术委员会组织召开了标准审查会，来自行业主管部门、科研院所、设计单位、制造企业和使用单位的15名专家参加了审查。审查专家一致认为：该标准技术内容科学合理、可操作性强，填补了我国疏浚监控系统信号源标识与单位标准的空白，达到国内先进水平。2024年9月，标准完成报批稿并按程序报批。2025年3月27日，交通运输部正式发布JT/T1557.1-2025，自2025年7月1日起实施。3标准主要技术内容3.1标准编制原则本标准的编制遵循以下基本原则：（1）科学性原则。信号源的分类和编码以绞吸挖泥船的实际系统构成为基础，遵循系统工程的分类方法，确保分类体系的科学性和系统性。（2）兼容性原则。标准编制过程中充分考虑了与现有国家标准、行业标准的衔接，编码结构和数据类型定义既满足当前需要，又为未来发展留有余地。（3）扩展性原则。编码结构采用层次化的树形结构设计，支持在不破坏整体框架的前提下进行扩展，以适应技术发展和新型信号源的增加。（4）实用性原则。条款规定力求简明、可操作，避免繁琐复杂的理论推导，便于工程技术人员理解和使用。3.2信号源分类体系标准将绞吸挖泥船疏浚监控系统信号源划分为7个一级分类、32个二级分类和若干三级分类，构建了系统的信号源分类体系。3.2.1信号源的分类结构（1）主机系统信号源。包括主柴油机的转速、功率、燃油消耗率、滑油压力、冷却水温度、排气温度等动力参数信号源；传动系统的离合器状态、齿轮箱油温、轴承温度等状态参数信号源；以及主机辅助系统的运行参数信号源。（2）疏浚泵系统信号源。涵盖疏浚泵进出口压力、流量、转速、功率、效率、汽蚀余量、轴承温度、轴封状态、填料函温度等关键运行参数信号源，以及疏浚泵离合器和液压系统的状态信号源。（3）绞刀系统信号源。包括绞刀转速、绞刀功率、绞刀轴扭矩、绞刀切削力、绞刀升降行程、绞刀横移速度、绞刀下放深度等作业参数信号源，以及绞刀驱动液压系统的压力、流量、油温等参数信号源。（4）定位与航行系统信号源。包括GPS定位信息、差分定位信息、船艏向、纵倾角、横倾角、定位桩状态与位置、锚机状态与缆绳张力、航行速度等信号源。（5）浓度与流量监测系统信号源。包括泥浆浓度、泥浆流量、泥浆密度、泥浆流速、固体颗粒含量、产量累计等工艺参数信号源。（6）辅助系统信号源。包括甲板机械状态参数、舱底水系统参数、消防系统状态、通风系统参数、燃油系统参数、冷却水系统参数等辅助系统信号源。（7）环境与安全系统信号源。包括风速风向、环境温湿度、能见度、水深、水下障碍物探测信息及安全报警信息等信号源。标准在明确分类结构的同时，为各分类层级分配了固定的代码段，为后续信号标识编码提供了分类基础。3.3信号标识编码体系信号标识编码规则是本标准的核心技术内容。合理的编码设计需要兼顾简洁性、可读性和可扩展性。标准规定的信号标识编码由四个字段组成，各字段之间用连字符"-"连接：第1字段（设备类型代码）：由2位字母组成，表示信号源所属设备或系统的类型。设备类型代码根据3.2节的分类体系进行分配，例如：-"MC"代表主机系统（Mainenginesystem）-"DP"代表疏浚泵系统（Dredgingpumpsystem）-"CT"代表绞刀系统（Cuttersystem）-"PN"代表定位与航行系统（Positioningandnavigationsystem）-"CM"代表浓度与流量监测系统（Concentrationandflowmonitoringsystem）-"AX"代表辅助系统（Auxiliarysystem）-"SF"代表环境与安全系统（Safetyandenvironmentalsystem）第2字段（子系统代码）：由2位数字组成，表示信号源所属子系统编号，从01至99，每个一级分类下可容纳最多99个子系统。子系统编号按照标准附录中的子系统定义表确定。例如，疏浚泵系统中的"01"代表主疏浚泵，"02"代表舱内泵等。第3字段（参数类型代码）：由3位字母组成，表示信号源所监测的物理量类型。代码由物理量英文名称的标准缩写构成，例如：-"RPM"代表转速（RevolutionsPerMinute）-"PRS"代表压力（Pressure）-"TMP"代表温度（Temperature）-"FLW"代表流量（FlowRate）-"PWR"代表功率（Power）-"DEN"代表密度（Density）-"LVL"代表液位（Level）-"POS"代表位置（Position）第4字段（序号代码）：由2位数字组成，用于区分同一子系统内相同参数类型的多个信号源，从01至99。例如，用于区分1号疏浚泵和2号疏浚泵的相同类型参数信号。由上述四段代码组成的信号标识编码具有明确的层次化结构和良好的可读性，可通过编码字符串直接识别出信号源所属系统、子系统、参数类型及序号。同时，标准定义了各物理量参数的计量单位，均采用国际单位制（SI）作为基准单位。例如，压力统一使用帕斯卡（Pa）或巴（bar），温度统一使用摄氏度（℃），流量统一使用立方米每小时（m³/h），浓度统一使用千克每立方米（kg/m³）或百分比（%），并通过规范附录给出了各参数允许使用的单位及其换算关系。3.4信号源数据格式要求为确保不同系统之间的数据互通和解析一致性，标准对各类型信号源的数据格式做出了统一约定。信号源数据输出格式采用结构化文本形式，以信号标识为数据标签，后附数据值和单位信息，具体格式为：[信号标识]：[数值][单位]，示例：`DP-01-PRS-01:0.72MPa`在通信协议层面，标准对数据传输帧结构进行了规定，要求数据帧头标识标准版本信息，便于接收端进行协议识别和解析。标准兼容Modbus、CAN总线、以太网等多种工业通信协议，并规定了信号源数据的传输更新频率等级（快变参数、慢变参数和静态参数）。此外，对信号源数据的有效性判断进行了约定，凡超出物理合理范围或传感器量程的数值，均需标记为无效数据。3.5计量单位要求标准第6章规定了绞吸挖泥船疏浚监控系统各信号源参数统一采用的计量单位。其主要原则有：-优先采用国际单位制（SI）；-对于工程实践中广泛使用的非SI单位，以SI单位为依据规定换算关系；-同一参数在本标准范围内只能使用一个基准计量单位；-数据显示界面可根据使用习惯选择辅助单位显示，但底层数据传输应以标准规定单位为准。标准以资料性附录形式给出了全部信号源参数的标准计量单位及换算系数表，便于设计、施工和运维人员在实际工作中查阅使用。4主要创新点4.1首次建立疏浚监控领域信号源标识标准化体系本标准是我国疏浚领域首个针对监控系统信号源标识与计量单位的技术标准，填补了行业空白，与交通运输行业同期发布的疏浚挖潜相关标准共同构成了较为完整的疏浚监控标准体系。4.2可扩展的层次化编码结构标准提出的四字段编码结构采用了层次化设计的理念，既充分考虑了当前绞吸挖泥船监控系统的实际构成，又为未来新增信号源类型预留了充分的扩展空间，增强了标准的生命周期适应性。4.3面向多协议传输的格式定义标准在数据格式设计中充分考虑了当前工业通信领域多协议并存的实际情况，所定义的数据输出格式与通信协议无关，可灵活适配不同的传输方式。4.4统一数据语义与计量基准通过规定信号源标识的同时强制要求计量单位的统一，从源头上解决了不同系统间数据语义不一致的问题，为疏浚监控数据的互操作和深度挖掘分析提供了基础性保障。5主要参加单位5.1中国船舶及海洋工程设计研究院中国船舶及海洋工程设计研究院（MarineDesign&ResearchInstituteofChina，简称MARIC）创建于1950年，是中国船舶行业成立最早、规模最大、成果最多的军用舰船和民用船舶及海洋工程设计研究机构之一。研究院隶属于中国船舶集团有限公司，是国家级船舶及海洋工程研究设计创新基地，拥有船舶与海洋工程设计、制造领域多个国家级重点实验室和工程技术研究中心。在疏浚装备领域，中国船舶及海洋工程设计研究院具有深厚的技术积淀和丰富的工程实践经验。研究院早在上世纪六七十年代就参与了我国第一代大型耙吸挖泥船和绞吸挖泥船的设计研发工作，此后相继完成了多型大型绞吸挖泥船、耙吸挖泥船的设计任务，其中包括被誉为"亚洲第一绞"的大型自航绞吸挖泥船"天鲸号"和"天鲲号"等标志性装备的设计研发。研究院在疏浚装备的总体设计、动力系统集成、自动化控制系统开发等方面积累了丰富的技术经验和数据资源。在本标准的编制过程中，中国船舶及海洋工程设计研究院作为标准起草工作组组长单位，牵头组织了标准体系的总体设计和关键技术研究。研究院充分发挥其在疏浚装备设计领域的综合性技术优势，组织了船舶设计、自动控制、通信导航、疏浚工艺等多专业的技术骨干组成核心编写