石順鋒

（上海埃威航空電子有限公司，上海 200233）

智慧航標系統(tǒng)設計

石順鋒

（上海埃威航空電子有限公司，上海 200233）

隨著世界航運經(jīng)濟的發(fā)展，港口規(guī)模、船舶流量和船舶尺寸等越來越大，通過現(xiàn)代電子航海等技術的應用，利用計算機技術管理數(shù)字化航標，實現(xiàn)航標智慧化已經(jīng)成為大勢所趨。智能航標系統(tǒng)利用AIS通信鏈路和3G網(wǎng)絡實現(xiàn)實時航標和船舶狀態(tài)監(jiān)測，可有效提高監(jiān)測效率，降低成本。該系統(tǒng)自主研發(fā)、獨立運行，具有完全自主知識產(chǎn)權，特別適合港口和航道應用。

智能數(shù)字化；AIS航標；航標監(jiān)控

1 引言

“數(shù)字航標”的內(nèi)涵就是將傳統(tǒng)助航元素用數(shù)字化、信息化、虛擬化、可視化方式，在現(xiàn)代計算機可視環(huán)境中進行動態(tài)管理，從這一點上講，數(shù)字助航就是以真實航行、港口、航道以地理位置關系為基礎而組成數(shù)字化的信息框架，在該框架內(nèi)嵌入所能提供不同信息源跟蹤矢量化數(shù)據(jù)、掃描柵格化數(shù)據(jù)、遙感柵格圖像、AIS船舶自動識別信息及GMDSS和寬帶網(wǎng)絡，通過高分辨率傳感器疊加構成全數(shù)字化、信息化、可視化、智能型助航體系。

傳統(tǒng)意義上的航標是通過外形、顏色、燈光、雷達應答器等手段實現(xiàn)對航海者的幫助。然而，由于視線、天氣、障礙物和航標故障等因素，航標的功能會受到影響。并且，航標管理部門也難以實現(xiàn)對航標的主動式管理，AIS技術的出現(xiàn)恰能彌補傳統(tǒng)航標的不足。按ITU-R M.1371定義，AIS航標通過播發(fā)報文21，可以廣播下列信息：航標類型、航標名稱、航標位置、位置精度、定位設備類型、航標在位/移位狀態(tài)、真實和虛擬航標標識、航標尺寸大小和參考位置、航標系統(tǒng)的狀態(tài)等。除了報文21外，AIS航標還可以通過報文6播發(fā)航標燈狀態(tài)信息，通過報文8播發(fā)水文、氣象信息等。通過播發(fā)上述報文，AIS航標增強了傳統(tǒng)航標的助航功能，提高了航道的安全性，并為管理部門提供了航標監(jiān)控手段。

2 系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)架構

智慧航標系統(tǒng)由AIS航標、AIS基站、數(shù)字高清攝像機和監(jiān)控中心組成。系統(tǒng)總體架構如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)功能

2.2.1 航標監(jiān)控

航標監(jiān)控由安裝在航標燈立柱上的AIS航標采集航標燈工作電流、工作電壓、太陽能充電電流、太陽能充電電壓和位置等信息，并將采集的信息通過AIS鏈路發(fā)送給AIS基站，AIS基站將接收到的航標燈信息通過移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給監(jiān)控中心，最后在監(jiān)控中心電子航道圖平臺上顯示。監(jiān)控中心電子航道圖平臺軟件上可設置航標燈工作電流和工作電壓的報警門限，當航標燈工作不正常時觸發(fā)報警門限，發(fā)出報警。航標燈靜態(tài)信息（名稱、編號、位置、管理單位等）、動態(tài)信息（工作電壓、工作電流等）、報警信息等信息分別在監(jiān)控中心存儲，可生成統(tǒng)計報表，可分類查詢。

2.2.2 船舶助航

來往于AIS航標覆蓋范圍內(nèi)的船舶可以接收到它們播發(fā)的AIS信息。AIS航標可以廣播航標類型、航標名稱、航標位置、位置精度、定位設備類型、航標在位/移位狀態(tài)、真實和虛擬航標標識、航標尺寸大小和參考位置、航標系統(tǒng)的狀態(tài)等信息。各類助航標志都可以準確地顯示在電子海圖上，使來往船舶可以及時準確了解周圍助航標志的情況，充分體現(xiàn)了AIS的安全助航功能。特別是在視線不佳、天氣變化惡劣、障礙物阻擋和航標故障等情況下，AIS航標的助航功能優(yōu)勢尤其突出。

2.2.3 船舶監(jiān)控

在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)某個航標燈立柱上安裝AIS基站，由AIS基站接收船載AIS終端發(fā)送的船舶信息，并通過移動互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心接收到AIS船舶信息后在電子航道圖上顯示。監(jiān)控中心電子航道圖軟件支持船舶信息存儲、查詢、流量統(tǒng)計、電子圍欄等功能。

2.2.4 視頻監(jiān)控

在重要碼頭和渡口安裝視頻監(jiān)控，其中，碼頭視頻監(jiān)控采用兩臺紅外網(wǎng)絡高清智能球機分別監(jiān)控上游航道和下游航道；渡口視頻監(jiān)控采用一臺紅外網(wǎng)絡高清智能球機監(jiān)控遠處江面，用一臺紅外可調(diào)焦筒形網(wǎng)絡攝像機監(jiān)控近處江面。

網(wǎng)絡攝像機通過路由器接入互聯(lián)網(wǎng)，視頻信息通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心電子航道圖平臺上存儲和顯示。顯示效果如圖2所示。

3 結束語

智慧航標系統(tǒng)的建設與應用，為管理部門提供了航標、船舶、航道和港口等方面的監(jiān)控手段。系統(tǒng)實現(xiàn)了管理部門對航標的主動式管理，同時增強了傳統(tǒng)航標的助航功能，提高了航道的安全性。管理部門可通過船舶監(jiān)控和視頻監(jiān)控獲取的船舶、航道和港口的實時信息，對緊急事件制定及時、正確的處置方案，很大程度上保障了船舶航行安全。系統(tǒng)架設方便，成本低，實用性高，技術成熟、可靠，在航標、船舶、航道和港口監(jiān)控領域具有廣泛的應用前景。

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Intelligent Navigation Mark System Design

Shi Shunfeng
(ShangHai Advanced Avionic Co. Ltd., Shanghai, 200233)

With the development of the world shipping economy, the port scale, the flow rate and the size of a ship is more and more larger, through the application of modern electronic navigation technology, using computer technology to manage digital navigation mark, the intelligent navigation mark will be realizing the trend of The Times. Intelligent navigation system using AIS communication link and 3 G network real-time beacons and ship condition monitoring, which can effectively improve monitoring efficiency and reduce the cost. System of independent research and development, operation has completely independent intellectual property rights, especially suitable for port and waterway applications.

Intelligent digital; AIS navigation mark; navigation mark monitoring

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.06.004

TN96文獻標示碼：B

1672-7274（2015）06-0035-03