[摘 要] 在港區(qū)，如何對生產(chǎn)作業(yè)的船舶實施有效的動態(tài)跟蹤管理，是每個有船單位都在努力解決的一個問題。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)應用技術(shù)的不斷普及，GPS船舶動態(tài)跟蹤系統(tǒng)應運而生，較好地解決了這一問題。本文構(gòu)建了某港輪駁公司基于GPS的船舶動態(tài)跟蹤系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、主要功能和運行情況。應用表明該系統(tǒng)運行穩(wěn)定、操作簡便，輔助公司的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)使用，有利于合理調(diào)度船舶，節(jié)省運營成本，監(jiān)管船舶安全。

[關(guān)鍵詞]船舶管理 跟蹤 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)

一、引言

輪駁公司主要肩負著為來港口的客貨船舶提供靠離頂拖、接送人員、護航、水上消防、環(huán)境保護等船舶服務，某港口現(xiàn)擁有各類作業(yè)船舶30余艘。如何對生產(chǎn)作業(yè)的船舶實施有效的動態(tài)跟蹤管理，是每個有船的單位都在努力探討和解決的一個問題。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)應用技術(shù)的不斷普及，為船舶動態(tài)跟蹤管理提供了一個理想的發(fā)展空間，GPS船舶動態(tài)跟蹤系統(tǒng)應運而生，較好地解決了這一問題。

“GPS”是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的簡稱。GPS船舶動態(tài)跟蹤系統(tǒng)(或稱GPS船舶定位監(jiān)測系統(tǒng))，是運用了先進的衛(wèi)星定位、地理信息系統(tǒng)、通信、計算機數(shù)據(jù)處理功能等技術(shù)與設備構(gòu)成的。可以對船舶(或車輛)的工作狀況進行動態(tài)跟蹤、監(jiān)測。某港(集團)輪駁公司引進GPS技術(shù)開發(fā)船舶動態(tài)跟蹤系統(tǒng)，用于港口作業(yè)、沿海運輸?shù)拇皠討B(tài)跟蹤管理，改變了過去對船舶作業(yè)時看不見，摸不著的管理模式，為公司的調(diào)度人員、安監(jiān)人員、公司經(jīng)理提供明顯直觀的船舶調(diào)度管理操作平臺。

二、船舶航跡跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.系統(tǒng)構(gòu)成

“GPS船舶動態(tài)跟蹤系統(tǒng)”，是由船臺(圖1a)和岸臺(圖1b)兩部分構(gòu)成(見下圖1)。

2.系統(tǒng)工作原理

公司調(diào)度管理人員需要跟蹤某幾條船的作業(yè)情況(也可全部)，通過控制中心(岸臺部分)發(fā)射控制信號，當相應船舶接到信號后:

⑴船臺部分:GPS接收機，接收GPS衛(wèi)星定位信號，獲得船舶的位置、航向、航速等信息。通過VS-1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器讀取GPS接收的數(shù)據(jù)信息并進行編碼、壓縮、調(diào)制等處理使之變?yōu)闊o線信號再通過數(shù)傳電臺或SSB(單邊帶電臺)，自動地發(fā)送至岸臺。

⑵岸臺部分:調(diào)度中心利用數(shù)傳電臺、SSB接收機，對船臺發(fā)送來的信號進行接收并傳送給DP-1數(shù)據(jù)預處理器，DP-1數(shù)據(jù)預處理器對接收到的信號進行解調(diào)和數(shù)據(jù)處理使之變?yōu)橛嬎銠C可讀取的信息，計算機讀取信息后，經(jīng)過計算、坐標變換、數(shù)據(jù)篩選將船舶的位置標繪在以電子海圖為背景的圖形顯示器上。同時，把船舶的經(jīng)度、緯度、航向、航速、是否正常等信息在顯示器上顯示出來，使調(diào)度人員對該船舶的信息一目了然。

該系統(tǒng)啟動時的主界面見下圖2。

圖2 系統(tǒng)啟動主界面

3.系統(tǒng)的多機監(jiān)控

該系統(tǒng)以公司局域網(wǎng)為依托，可實現(xiàn)多機同時監(jiān)控、操作，目前在公司的電算室、總經(jīng)理室等部門都裝有船舶動態(tài)分監(jiān)系統(tǒng)。分監(jiān)系統(tǒng)示意圖見圖3。

三、航跡信息管理與跟蹤

1.多目標動態(tài)數(shù)據(jù)的跟蹤定位

該系統(tǒng)最多可同時自動跟蹤定位的目標數(shù)為≤100艘作業(yè)船舶。岸臺尋呼信號發(fā)送時間間隔可自行定義。也可通過船上的GPS接收機上的手動按鈕，隨時可以向岸臺發(fā)出跟蹤信號。

該系統(tǒng)跟蹤的空間范圍為數(shù)傳電臺、SSB的通信范圍、并預留衛(wèi)星通訊接口。

2. “GPS船舶動態(tài)跟蹤系統(tǒng)”的電子海圖功能

根據(jù)公司船舶作業(yè)的范圍，在“GPS船舶動態(tài)跟蹤系統(tǒng)”中所使用的背景海圖主要為某港水域(包括:海河、新港港池及沽口錨地，見圖4)，也可顯示中國沿海海域。該海圖可放大、縮小。放大時可顯示碼頭的區(qū)段號;縮小時可擴大顯示海域的范圍直至中國沿海海域。也可對海圖實現(xiàn)漫游操作。當所跟蹤的船舶的位置超出當前屏幕所顯示的海圖時，可自動切換海圖，保證所跟蹤的船舶始終在屏幕上顯示。

3. 以電子海圖為背景的船舶動態(tài)顯示

(1)船舶動態(tài)跟蹤:這是“GPS船舶動態(tài)跟蹤系統(tǒng)”的基本功能，以電子海圖為背景，用紅色箭頭顯示監(jiān)控船舶的地理位置并標出輪號(見圖5)。圖中的紅色箭頭方向就是船舶行駛的實際方向。

海河作業(yè) 新港港池作業(yè) 新港沽口錨地作業(yè)

圖5 船舶動態(tài)跟蹤

為使管理人員更詳細了解動態(tài)跟蹤的船舶狀態(tài)，在主界面的狀態(tài)條部分顯示一些必要的信息，包括:船舶的經(jīng)緯度、船舶號、定位時間、航向、航速、定位狀態(tài)等信息(見圖6)。

圖6 狀態(tài)條部分顯示

在選擇跟蹤目標時，可選擇一條船，也可選擇多條船，也可全部選擇作業(yè)的船舶。

(2)軌跡連線:用戶有時候需要觀察船舶的航行路線，使用此功能就可把跟蹤船舶的航行路線在電子海圖上自動標繪出來。

(3)航跡復示:用戶需要對某條船舶某個時段的數(shù)據(jù)進行分析時，使用此功能，就可以對該船這個時段的工作狀況進行演示。

在航跡復示時，如果需要也可在電子海圖上標繪它的航行路線，與⑵的航跡顯示相類似。

(4)港池超速報警及偏航報警:這兩個報警的建立是從船舶航行安全方面考慮的。天津港航道狹窄，拖輪船速太快易發(fā)生事故。當系統(tǒng)監(jiān)測到某拖輪超速行使(超出設定的值)時，系統(tǒng)會自動出現(xiàn)提示信息，提醒管理人員采取措施。

偏航報警與超速報警類似，如果對某船舶的航行路線設定后，當船舶遇到特殊情況而偏離此路線，系統(tǒng)會自動報警。

(5)GPS數(shù)據(jù)查詢功能:可對單條船(多條船或全部船舶)某一時段進行查詢。

(6)系統(tǒng)的其他功能，如:新建地圖窗口、地圖信息的管理、數(shù)據(jù)庫的整理、距離的測量、基本信息的維護等。

四、 結(jié)束語

本文介紹了某港輪駁公司GPS船舶動態(tài)跟蹤系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、主要功能和運行情況。該系統(tǒng)運行穩(wěn)定、操作簡便。該系統(tǒng)輔助公司的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)使用，對合理調(diào)度船舶，節(jié)省拖輪的運營成本，對船舶安全監(jiān)管及進一步提升公司的管理水平都是十分重要的，并且取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻:

[1] 張惠榮 袁章新 張利中: 船舶動態(tài)信息采集與傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究. 交通部上海船舶運輸科學研究所學報[J]，2001，24(2):83-97.

[2] 劉文，周俊.港務企業(yè)船舶的智能調(diào)度. 計算機工程[J]，2005，31(12):205-208.

[3] 朱云龍，羅煥佐，薛勁松，顧兆祿:港口業(yè)船舶優(yōu)化調(diào)度模型設計. 高科技通訊[J]，2000(7):79-81.

[4] 方 炳 程正標: 基于GIS/ GPS移動通信技術(shù)的船舶調(diào)度、監(jiān)控系統(tǒng). 水運工程[J]，第11期，2003(11): 15-20.

[5] 邵永強 施 闖 張文濤: GPS在港口引航中的應用[J]. 測繪信息與工程，2003，28(5) :24-27.

[6] 何濤，朱宏輝: 遺傳算法在拖輪調(diào)度中的應用[J]. 物流技術(shù)，2008，12 (4):138-139