內(nèi)河船舶監(jiān)控方案

監(jiān)控治理信息系統(tǒng)方 案V1.020XXXX概述隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅猛進(jìn)展，我國水運(yùn)事業(yè)取得了很快地進(jìn)展，為國民經(jīng)濟(jì)的增長供給了重要的支持和保障；然而，與歐美國家相比，我國的水上安全根底設(shè)施仍舊很薄弱，治理尚欠標(biāo)準(zhǔn)，水上交通安全面臨的形勢仍舊不容樂觀。違規(guī)違紀(jì)的現(xiàn)象也還格外嚴(yán)峻，由于超載、搶道、冒霧航行等導(dǎo)致的翻船、沉船、撞船等交通事故頻頻發(fā)生，給國家造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)給人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來了嚴(yán)峻危害。因此，相關(guān)部門正加大對水運(yùn)船只的監(jiān)管力度，各種船舶定位和導(dǎo)航效勞隨之興起，船舶GPS的監(jiān)控治理中。GPRS環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)對船舶的遠(yuǎn)程監(jiān)控，以便利對運(yùn)輸船舶的遠(yuǎn)程監(jiān)控和治理GPSGPRS過船載終端和監(jiān)控中心的信息交互，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程作業(yè)船舶的有效監(jiān)交通事故的發(fā)生，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。系統(tǒng)總體方案系統(tǒng)構(gòu)成簡述：整體船舶監(jiān)控治理系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)組成：船載終端子系統(tǒng)GPRS基于電子地圖的監(jiān)控治理中心子系統(tǒng)一、系統(tǒng)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)圖二、船載終端子系統(tǒng)船載終端是一個(gè)集GPSGPRS無線收發(fā)模塊、報(bào)警模塊以及主控模塊于一體的裝置，負(fù)責(zé)：接收GPS據(jù)等；收集船舶航行數(shù)據(jù)，如主機(jī)轉(zhuǎn)速、燃油耗量、航道水深等數(shù)據(jù)；快速發(fā)送遇險(xiǎn)報(bào)警信號(hào)；通過GPRS向傳送，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對船舶的監(jiān)控和治理。三、GPRSGPRS作為監(jiān)控治理系統(tǒng)的信息傳輸手段，無線通訊技術(shù)是實(shí)現(xiàn)其功能的關(guān)鍵。通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS,GeneralPacketRadioService)是在現(xiàn)有GSM絡(luò)，其充分利用了現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)的設(shè)備，通過在GSMGPRS可以接入基于TCP/IPX.25IP絡(luò)的互通功能。GPRS能向用戶供給Internet所能供給的一切功能，GPRSInternetGPRS的開通有效地解決了在GPS監(jiān)控系統(tǒng)中可能遇到的一系列問題，由于GPRS數(shù)據(jù)通信是按收發(fā)數(shù)據(jù)的量計(jì)費(fèi)，而不是按收發(fā)時(shí)間長短計(jì)費(fèi)，所以客戶可以“永久在線”并可節(jié)約費(fèi)用。四、監(jiān)控治理中心子系統(tǒng)監(jiān)控治理中心子系統(tǒng)即包括中心硬件設(shè)備、軟件、數(shù)據(jù)庫構(gòu)成的集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對全部船舶對象的監(jiān)控、治理。中心子系統(tǒng)軟件基于專業(yè)電子地圖平臺(tái)，直觀的顯示船舶的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)信息，船位、航向、航速、主機(jī)轉(zhuǎn)速、燃油耗量、航道水深等信息，可以回放船舶航行歷史軌跡，當(dāng)接收到船只發(fā)出的遇險(xiǎn)信號(hào)后可快速報(bào)警，等等。涉及的關(guān)鍵技術(shù)一、GPS〔GlobalPositioningSystem〕全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS全球性的無線電導(dǎo)航定位、定時(shí)的多功能系統(tǒng)。224網(wǎng)，向地球不斷放射定位信號(hào)。地球上的任何一個(gè)GPS收到四顆以上的衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)，經(jīng)過計(jì)算后，就可報(bào)出GPS位置〔經(jīng)度、緯度、高度〕、時(shí)間和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)〔速度、航向〕。目前，沒有任何一種傳統(tǒng)的導(dǎo)航定位技術(shù)能夠到達(dá)GPS這樣的高精度、高速度、全天候和全球性的性能。二、GSM〔GlobalSystemforMobile〕全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)GSM機(jī)保有量最大的數(shù)字移動(dòng)通訊系統(tǒng)。GSM漫游。用戶身份鑒別可保護(hù)網(wǎng)絡(luò)避開無權(quán)用戶使用。等多項(xiàng)功能。三、GPRS〔GeneralPacketRadioService〕通用無線分組業(yè)務(wù)GPRSGSMIPGPRS要用途是將船舶運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)回公司效勞器。雖然GPRS是作為現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)向第三代移動(dòng)通信演化的過渡技術(shù)，但是它在很多方面都具有顯著的優(yōu)勢。由于使用了“分組“的技術(shù)，用戶上網(wǎng)可以免受斷線的苦痛。GPRSWAPWAP中上網(wǎng)，先“撥號(hào)連接“，而上網(wǎng)后便不能同時(shí)使用該線，但GPRS就較為優(yōu)越，下載資料和通話是可以同時(shí)進(jìn)展的。GSM，而數(shù)據(jù)的傳送便可使用GPRS，這樣的話，就把移動(dòng)的應(yīng)用提升到一個(gè)更高的層GPRSGSM來進(jìn)展即可。GPRS的用途格外廣泛，包括通過手機(jī)發(fā)送及接收電子郵件，在互聯(lián)網(wǎng)上掃瞄等。四、GIS〔GeographicalInformationSystem〕地理信息系統(tǒng)GIS算機(jī)技術(shù)、地理、遙感、統(tǒng)計(jì)、測繪、通訊、規(guī)劃和治理學(xué)科穿插運(yùn)用的產(chǎn)物而被廣泛運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域。GPS/GPRS和治理以及對受監(jiān)控的船只目標(biāo)位置等信息的顯示。五、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信處理技術(shù)GPS/GPRS了數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)、大容量數(shù)據(jù)檢索技術(shù)、數(shù)據(jù)備份和災(zāi)難恢復(fù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程掌握操作等多項(xiàng)計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)。各種相關(guān)的技術(shù)分別為:網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)，組網(wǎng)技術(shù)，交換技術(shù)，路由技術(shù)；數(shù)據(jù)庫技術(shù)：大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理，數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)，分布式數(shù)據(jù)庫；軟件構(gòu)件技術(shù)：組件技術(shù)、中間件的應(yīng)用，架構(gòu)設(shè)計(jì)；TCP/IP，進(jìn)程通信、消息隊(duì)列處理技術(shù)、無線通信、移動(dòng)通信等；CMM，系統(tǒng)UML建模分析，ROSE船載終端船載終端是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備，安裝在船只上，相當(dāng)于一臺(tái)“航行電腦”，負(fù)責(zé)對船只機(jī)電設(shè)備自檢、治理、航行掌握和狀態(tài)顯示、報(bào)警等。在軟件和硬件設(shè)計(jì)上，充分考慮系統(tǒng)功能擴(kuò)展的需要，如遇險(xiǎn)求救信號(hào)的自動(dòng)發(fā)送、航行數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄等。GPRS出可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信、定位、顯示以及報(bào)警等功能的船舶監(jiān)控終端，因此，在整個(gè)系統(tǒng)中，船載終端的設(shè)計(jì)是根底。依據(jù)船載終端所要實(shí)現(xiàn)的功能，整個(gè)硬件系統(tǒng)由中心處理器、存儲(chǔ)器、GPRSGPS定位模塊、JTAGA／D、LCD、按鍵、電源治理等單元組成。其中核心的局部主要有中心處理器、GPSGPRS中心掌握器在船載終端中起著重要的作用，它對整個(gè)硬件系統(tǒng)進(jìn)行掌握，包括對下端傳感器的掌握、傳感器信號(hào)的處理、接收GPSGPRS需求，選擇三星公司的芯片作為船載終端的中心處理器。該芯片承受0.25μmCOMS1GHzARM9展了一系列完整的通用規(guī)律單元，可以削減外圍器件，降低系統(tǒng)成本；同時(shí)它還供給了豐富的片上功能。本系統(tǒng)的GPRS模塊選擇了MotorolaGPSGARMINGPS器通信，主要是將接收的GPS電源局部。船只上以蓄電池為主的直流電源普遍處于浮沖狀態(tài)，為了確保電源穩(wěn)定不問斷的工作，同時(shí)為了防止主電源故障后造成終端無法工作，考慮裝上穩(wěn)壓電源〔可承受內(nèi)置〕主要功能定位：各種條件下，獵取船只定位信息；數(shù)據(jù)采集：收集多種船舶航行數(shù)據(jù)；監(jiān)控：在指定條件下，一段時(shí)間內(nèi)，實(shí)時(shí)、連續(xù)的向中心傳送船只定位等信息；求助：具有人工求助快捷按鍵及處理功能；調(diào)度：具有GSM等功能；治理：菜單治理、設(shè)備參數(shù)配置、保存功能，各類操作記錄及獵取；黑匣子：具有大容量的船舶信息記錄保存，如：航跡、報(bào)警記錄、航行數(shù)據(jù)記錄等。

監(jiān)控治理中心監(jiān)控治理中心實(shí)體由監(jiān)控信息處理效勞器〔server1〕和通信效勞器(server2)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、部門終端等組成。監(jiān)控中心和相關(guān)職能部門配備專用的船舶監(jiān)控治理軟件，按不同的職能權(quán)限獵取和處理相關(guān)信息。系統(tǒng)承受標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，能便利地與其它系統(tǒng)集成。電子海圖顯示系統(tǒng)電子海圖系統(tǒng)是船舶監(jiān)控治理系統(tǒng)的核心組成局部，它負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)化的電子海圖顯示，以及各船舶航行數(shù)據(jù)在電子海圖上的直觀顯示?！半娮雍D”是在船舶領(lǐng)域使用頻率最高的名詞之一。電子海圖顯示與信息系統(tǒng)〔ECDIS〕被認(rèn)為是繼雷達(dá)之后在船舶導(dǎo)航方面又一項(xiàng)系統(tǒng)，ECDIS不僅能連續(xù)給出船位，還能供給綜合的船舶航行有關(guān)的各種信息，有效地防范各種險(xiǎn)情。與電子海圖親熱相關(guān)的三個(gè)國際組織是國際海事組織〔IMO〕、國際海道測量組織〔IHO〕和國際電工委員會(huì)〔IEC〕。國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)格式是中國人民海軍航海保證部制定的VCF它的格式是參照美國環(huán)境爭論所(ESRI)的Shp及內(nèi)河使用的航道圖大多數(shù)是MapInfo它以強(qiáng)大的電子海圖功能、出眾的性能、應(yīng)用開發(fā)的最大敏捷性以及與地理信息系統(tǒng)〔GIS〕的良好結(jié)合力量，成為電子海圖應(yīng)用系統(tǒng)的最抱負(fù)應(yīng)用開發(fā)工具。軟件基于面對對象、現(xiàn)代軟件工程的理論和方法，承受統(tǒng)一建?！睻ML〕進(jìn)展設(shè)計(jì)，100%的C/C++擴(kuò)展性、移植性、共享性和有用性。特 點(diǎn)：1傳統(tǒng)的電子海圖治理是承受分幅治理的,這樣對電子海圖顯示系統(tǒng)的應(yīng)用來說使用不是很便利,最好的解決方法是基于圖庫的海量海圖數(shù)據(jù)治理技術(shù)。它包含的技術(shù)有：84的無縫拼接,自動(dòng)調(diào)圖。高效的網(wǎng)格索引構(gòu)造，提高數(shù)據(jù)訪問效率的關(guān)鍵。圖庫承受先進(jìn)的空間四叉樹網(wǎng)格索引算法大大提高海圖的顯示速度，滿足IHO數(shù)規(guī)定。先進(jìn)的數(shù)據(jù)壓縮算法，對海圖數(shù)據(jù)進(jìn)展大規(guī)模的壓縮，可以供給空間數(shù)據(jù)整理工具對整個(gè)海圖數(shù)據(jù)庫進(jìn)展整理壓縮。虛擬內(nèi)存技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)海圖數(shù)據(jù)庫的集群化治理。對緩存的治理承受最近最少使用替換算法〔LRU〕，在不影響性能的狀況下，內(nèi)存的占用最少。不是一次性的把全部的海圖都放在內(nèi)存里，只是把當(dāng)前需要顯示的海圖讀入內(nèi)存。自定義數(shù)據(jù)格式，圖庫拓?fù)錁?gòu)造建立，導(dǎo)入及更海圖數(shù)據(jù)，用戶可以依據(jù)職能區(qū)域把海圖劃分為假設(shè)干區(qū)域海圖庫進(jìn)展治理，即滿足了工作需要也滿足了海圖保密的要求。海圖庫數(shù)量可以任意的擴(kuò)展，海圖庫之間可以疊加顯示。2IHO關(guān)于S57S57改的，只能通過數(shù)據(jù)改正文件進(jìn)展改正。但是在實(shí)際狀況中治理人員通常要在海圖上進(jìn)展作業(yè)，標(biāo)繪些東西。對于數(shù)據(jù)標(biāo)繪實(shí)現(xiàn)有如下功能：標(biāo)繪承受標(biāo)繪圖庫的治理模式，承受空間數(shù)據(jù)庫(SDE)的浮點(diǎn)因子算法，削減浮點(diǎn)運(yùn)算數(shù)量提高顯示速度。標(biāo)繪數(shù)據(jù)庫應(yīng)能與S57數(shù)據(jù)庫進(jìn)展疊加顯示。支持用戶自定義圖層，圖層內(nèi)要素可以點(diǎn)、線、面混合存儲(chǔ)可擴(kuò)展的符號(hào)庫接口，任意的選擇繪制 S52的點(diǎn)、線、面符號(hào)。系統(tǒng)內(nèi)置關(guān)系數(shù)據(jù)庫引擎，支持?jǐn)?shù)據(jù)字段定義，可輸入屬性信息，支持對屬性信息符合SQL-92SQL用戶定義的圖層可以指定為航行預(yù)警圖層，與航行目標(biāo)進(jìn)展多種平面幾何計(jì)算功能，給被導(dǎo)航船舶供給多功能報(bào)警/預(yù)警。標(biāo)繪供給類似空間數(shù)據(jù)庫的長事務(wù)處理機(jī)制，在事務(wù)提交之前可以任意的增、刪、改、UnDo、Redo。強(qiáng)大的編輯功能，實(shí)現(xiàn)幾何要素選擇的高亮顯示，頂點(diǎn)編輯，拖拽功能。3S52顯示標(biāo)準(zhǔn)S52標(biāo)準(zhǔn)是顯示標(biāo)準(zhǔn)，例如船舶的顯示外形、顏色、燈標(biāo)的狀態(tài)等。規(guī)定了顯示標(biāo)準(zhǔn)后，需要開發(fā)顯示海圖軟件的單位用這個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)程序，開發(fā)的系統(tǒng)要完整的實(shí)現(xiàn)S52S52規(guī)定的全部顯示圖例。支持S52一些符號(hào)的漸進(jìn)填充、透亮填充模式?！舶妆尘?、黑背景黃昏模式、夜晚模式〔濾光、未濾光〕等。支持不同的符號(hào)顯示方式，包括簡潔符號(hào)和傳統(tǒng)符號(hào)支持海圖內(nèi)容分級(jí)顯示，如根本顯示、標(biāo)準(zhǔn)顯示、全部顯示，還可自定義要顯示的物標(biāo)類型。4供給包括大圓弧距離量算、大圓弧軌跡插值、角度量算、球體坐標(biāo)面積量算。系統(tǒng)供給敏捷多樣的海圖物標(biāo)查詢方式，包括海圖和移動(dòng)目標(biāo)的點(diǎn)選，矩形選、圈選、多邊形選擇查詢和基于字符串的海圖數(shù)據(jù)庫模糊查詢。海圖圖框、經(jīng)緯度網(wǎng)格、指北針顯示掌握顯示注記自動(dòng)避讓功能，和線注記流淌功能海圖放大、縮小、漫游、旋轉(zhuǎn)，支持海圖拉框放大、縮小，滾輪推拉放大、縮小，點(diǎn)擊放大、縮小，支持鼠標(biāo)拖動(dòng)漫游，支持全球顯示移動(dòng)無閃耀。供給海圖打印、打印預(yù)覽、屏幕保存為BMP、JPG、PNG圖像格式供給WG84和BJ547支持UNICODE、GB2312基于地球球面的海量電子海圖漫游供給地理坐標(biāo)、墨卡托投影坐標(biāo)和屏幕坐標(biāo)之間的相互轉(zhuǎn)換，地理要素之間點(diǎn)與點(diǎn)、點(diǎn)與線之間距離，線的長度，多邊形的周長和面積。監(jiān)控治理中心平臺(tái)具備的功能系統(tǒng)狀態(tài)顯示當(dāng)前有多少船舶在線，是否有終端斷線，掌握臺(tái)是否有斷線，GPRS系統(tǒng)告警系統(tǒng)告警表示系統(tǒng)發(fā)生故障而給出的告警，如通訊中斷，船載終端斷線等。該告警欄應(yīng)反映告警的時(shí)間和所觸發(fā)的故障大事。彈出信息框用以描述系統(tǒng)發(fā)生的故障，并能打印。在告警欄顯示當(dāng)天未經(jīng)維護(hù)人員確認(rèn)的告警條數(shù)，點(diǎn)擊顯示全部的告警的具體內(nèi)容，操作員可以選取某一條進(jìn)展確認(rèn)或打印。信息查詢船舶動(dòng)態(tài)信息查詢：船位，航速，航向，所在航線，所處區(qū)域，最近參照物方位等船舶運(yùn)行數(shù)據(jù)。地理信息查詢：包括島嶼，暗礁，港口設(shè)施，水深，水文/磁要素，潮汐，海流等。目標(biāo)鎖定監(jiān)控軟件窗口內(nèi)能選取一個(gè)定點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)居中顯示，或選取一個(gè)船只目標(biāo)，以此為中心，實(shí)現(xiàn)圖隨船只移動(dòng)。CPA/TCPA可以選取兩個(gè)船只目標(biāo)或一個(gè)船只目標(biāo)、一個(gè)固定點(diǎn),進(jìn)展CPA/TCPACPA可能接近的最小距離。TCPA是指從現(xiàn)在起該兩船只到達(dá)最接近距離時(shí)所經(jīng)受的時(shí)間。能開四個(gè)窗口同時(shí)進(jìn)展CPA/TCPA通信接收船舶定位信息，以及船位報(bào)告，航行打算報(bào)告，運(yùn)行狀態(tài)報(bào)告等；系統(tǒng)通過群發(fā)、組發(fā)或單發(fā)的方式，向船只公布?xì)庀?、水文和航行安全信息。對于固定的信息，可以承受信息定制的方式，?shí)現(xiàn)快速、便利的發(fā)送。歷史數(shù)據(jù)查詢及軌跡回放中心系統(tǒng)自動(dòng)存儲(chǔ)船舶航行軌跡、航行記錄及往來通信信息，并能在選取的時(shí)間段內(nèi)，對選定的船舶或選定范圍內(nèi)的全部船舶按時(shí)間的挨次進(jìn)展重放，重放的速度可以按不同的倍速進(jìn)展。導(dǎo)航與避碰船只航向航跡監(jiān)測，物標(biāo)監(jiān)測；偏離航線報(bào)警；進(jìn)入危急區(qū)域報(bào)警。航行治理航行打算治理，任務(wù)治理，運(yùn)行狀態(tài)治理，設(shè)備與人員治理，貨物與裝卸治理。生成航行打算報(bào)，離港報(bào)，抵港報(bào)，生產(chǎn)作業(yè)報(bào)，運(yùn)行狀態(tài)報(bào)等報(bào)文。接收船只報(bào)警中心接收到船載終端發(fā)出的報(bào)警后，在監(jiān)控中心的顯示屏上會(huì)馬上彈出一個(gè)搜救治理框，并有聲光提示，提示監(jiān)控人員有船只求助。如有多個(gè)報(bào)警同時(shí)發(fā)生，至少能開四個(gè)窗口，獨(dú)立進(jìn)展處理。搜救治理框由報(bào)警船信息框、搜救框、四周船舶列表框、搜救信息發(fā)送框組成。報(bào)警船信息框顯示報(bào)警船只的船位及船只航行數(shù)據(jù)，包括船舶識(shí)別名、船名、船舶位置、船長、船寬、總噸、凈噸、載重噸、吃水、船舶種類、等。其中，船舶位置除了顯示經(jīng)緯度以外，還設(shè)置有居中按鈕，點(diǎn)擊該按鈕，畫面自動(dòng)切換到以報(bào)警船為中心。確定搜救半徑以報(bào)警船舶的經(jīng)緯度為圓心，半徑可以人工輸入，也可以在屏幕上點(diǎn)取，半徑缺省值為1能自動(dòng)按設(shè)定的半徑按距離的遠(yuǎn)近列出遇險(xiǎn)船舶四周的船舶，只要點(diǎn)擊，就可向這些船舶發(fā)送遇險(xiǎn)信息，進(jìn)展調(diào)度指揮。移動(dòng)監(jiān)控中心的通信效勞器(server2)與聯(lián)入INTERNET治理人員可以通過任何可以連接互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)〔PC或筆記本電信息，隨時(shí)隨地把握所轄船只的狀態(tài)。緊急信息在發(fā)往效勞器報(bào)警同時(shí)發(fā)給專管人員。系統(tǒng)權(quán)限治理系統(tǒng)分為系統(tǒng)操作員、系統(tǒng)維護(hù)員和系統(tǒng)治理員三種登錄模式，不同的模式承受不同的用戶名和口令。系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先彈出一個(gè)登錄窗口，用戶可以用以上的三種模式進(jìn)展登錄。用系統(tǒng)操作員的用戶名和口令登錄，只能進(jìn)入上述的監(jiān)控系統(tǒng)。用系統(tǒng)維護(hù)員的用戶名和口令登錄，進(jìn)入系統(tǒng)的維護(hù)模塊。用系統(tǒng)治理員的用戶名和口令登錄，能對系統(tǒng)操作員進(jìn)展權(quán)限治理