船舶监控范文（精选9篇）

船舶监控 第1篇

关键词：计算机,GPS定位,监控,船舶,信息化

随着计算机的应用领域不断扩大, 船舶动力定位系统和船舶信息化管理被逐渐广泛地应用在一些工程船和海洋调查船上。中国船舶企业的基础信息化平台建设一般都达到了较为先进的水平, 而新造船基地的建设起点则更高;中国船舶行业的数字化设计平台建设基本处于世界造船行业的领先方阵, 开发、应用的范围广、程度还可以。最近几年, 在一些新造的港作船和大吨位的客滚船上也装有动力定位系统。为了减少海上船舶海损事故的发生, 提高船舶监管能力, 同时为了更好地对海上运输进行监督管理、提高遇险救助能力, 利用GPS技术建立高效的水上交通管理系统。

1 基于GPS的船舶定位监控系统

近几年来, 各种无线通信专网、集群无线网、卫星数据通信网、数字蜂窝移动通信网发展迅速, 其数据承裁能力明显加强, 并且, GPS技术更加成熟。移动定位监控系统是伴随着GPS技术和无线通信网络技术的成熟而发展起来的。GPS船舶定位监控系统是运用先进的GPS技术、移动通信技术、GIS技术及计算机管理技术建立船舶动态管理系统、实现全天候、大范围、多船舶的实时动态定位、调度、监控, 改进船舶运行管理, 增强突发事件的反应能力, 提高船舶运行率和航行安全度。GPS船舶定位监控系统建设简单、无需申请专用频点, 无需建设任何基站, 定位监控系统可监控安装有船载单元的移动船舶, 通讯方式的实现如同购买和使用一部手机电话一样方便。采用移动通信公众网, 系统覆盖广、投资小、运营费用低廉、容量大。

基于GPS的船舶定位监控系统利用船载终端通过GPS模块接收卫星定位信号, 中央处理单元对定位信号进行计算处理得到位置信息, 再由通信模块将信息发至监控服务器。中央处理单元也可以通过通信模块接收来自监控中心的指令, 从而完成其他的一些功能。其功能主要包括:监控功能、紧急报警功能、行驶记录、导航和数据管理等功能。监控中心硬件部分主要由通信网关服务器、数据库服务器、监管应用服务器、WebGIS服务器和Internet专线接入设备和输出设备组成。其软件部分主要由GIS模块、应用程序模块和通信模块构成。监控中心的主要功能包括:定位功能、传播查询功能、指挥调度、紧急救援功能、预警功能和到港预报。

基于GPS的船舶定位监控系统是一个基于现代卫星定位和无线数据通信技术的、开放的、面向多用户、多种应用的水上安全动态监控及预警综合服务平台, 具有定位精度高、覆盖范围广、信息容量大, 交互更及时便捷这三大特点。

2 中国船舶信息化得发展

工业的计算机化是信息化得先导和核心。而造船计算机应用是计算机辅助设计 (CAD) 和计算机辅助制造 (CAM) 最早应用领域之一。造船计算机应用的面很广, 几乎涉及造船的各个部门和领域。计算机技术的开发与应用彻底改变了传统的造船方法, 无论是再设计建造周期的缩短, 精度、质量的提高, 人工和材料的节省, 图纸的保存和重用、知识的利用、产品的更新和创造, 出错的避免和减少等方面都是传统造船方法无法相比拟的。它是国际造船市场激励竞争的必要关键技术, 在社会效益和经济效益上具有重大影响, 是衡量一个国家造船现代化的重要标志之一。

伴随造船行业历史罕见的长周期景气, 中国造船信息化也迎来了历史最佳建设时机, 中国船舶行业的整体信息化状况是较为健康的, 主要原因有:首先, 中国船舶企业的基础信息化平台建设一般都达到了较为先进的水平, 而新造船基地的建设起点则更高;其次, 中国船舶行业的数字化设计平台建设基本处于世界造船行业的领先方阵, 开发、应用的范围广、程度深;再次, 在数字化管理方面, 中国船舶行业目前已经处于从企业里单个部门的应用向整个企业大集成应用过渡的阶段, 中国较大型船舶企业近几年都在有计划地进行流程的优化革新及整体管理信息平台的集成应用工作。

同时我国船舶行业信息化也存在一些问题, 目前船舶配套行业信息化系统应用的深度及广度仍然不够。虽然CAD、PRO/E等工具软件的使用状况比较令人满意, 但是PDM/ERP系统的应用多数尚停留在浅层, 水平不高。大多数单位实施PDM主要应用了图文档管理, 能达到部分协同工作的效果和提高设计效率等功能, 而对设计开发项目的管理、控制能力还不够。很多单位的ERP系统在基础数据管理、库存、采购、销售及财务等物流系统方面实施得比较完整, 但在生产计划、作业控制及成本管理等方面还有很多待完善的地方, 信息化项目 (PDM/CAPP/ERP) 各个环节间的集成还有很多问题, 特别是在数据接口上, 如何提供规范、及时、准确的数据, 以及上游信息数据更改后的下游数据如何处理等, 种种问题都还有待于深入探讨与研究。

船舶行业信息化应该说起步比较早, 尤其是在设计信息化方面, 绝大多数船舶企业在计算机辅助设计方面都投入了大量的人力和物力。从CAD到现在应用的TRIBON、CADSS5等软件的引进和在此基础上进行的二次开发都比较深入, 也比较到位, 基本上能够满足生产及生产准备过程的要求。与此同时, 各大船舶企业在生产管理、自动化加工设备等方面也有很多相应的开发与应用, 但是, 这些方面的总体应用水平与设计信息化还有一定的差距。

中国船舶行业信息化的主要症结有三个:一是缺乏行业规范和行业标准。虽然大多数中国船舶企业都在积极实施与应用信息化, 但各企业仍处于单打独斗的局面, 没有一个行业标准可以参考和借鉴, 不能做到行业间的互相配合与促进。各企业往往过于强调各自的特性, 无法统一口径。二是设计信息化比较突出, 而管理信息化则尚须加强。三是各企业的信息化投入虽然越来越多, 但其中也存在一些问题, 主要表现在信息化投资重项目轻规划, 重硬件轻软件, 重设计轻管理。

我们应加强企业集团整体信息化, 加强信息化投资。企业集团的经营模式和生产模式对信息化发展起决定作用。造船厂生产规模比较大, 从降低造船成本考虑, 缩短船期是最为必要的, 生产流程优化、生产计划安排、物资供应系统完善、以及资金和劳动力管理都是关键要素。

3 结语

针对水上安全管理的现状和特点, 利用GPS卫星定位技术、移动通信技术和GIS地理信息系统技术等高新技术建立的船舶定位监控平台。系统可以实现防撞预警、船岸及船只之间的信息快速传递, 实现主动防范、快速救援及航运信息一体化, 提高安全防范和管理预控能力, 降低水上事故率, 促进航运事业的发展。与此同时我国船舶企业必须加大企业信息化技术创新力度, 建立企业信息化技术创新机制。应用数字化样船技术, 推行模块化造船和产品虚拟建造, 建立绿色造船体系, 满足中国船舶工业可持续发展的需要, 促进中国船舶工业整体综合实力的飞跃。

参考文献

[1]高玉德.船舶运营成本控制.人民交通出版社, 2008.

[2]吴长仲.航运管理.人民交通出版社, 2006.

船舶监控调度系统解决方案[模版] 第2篇

船舶监控调度系统解决方案

行业背景：

我国是个航运大国，江河、海洋资源非常丰富。航运业在我国高速发展的经济中得到了长足的进展，但在航运业飞速发展的同时，因船舶私营化的扩大和管理体制的老化，船舶管理的弊端也逐渐凸现出来，如：航运管理不完善、资源浪费、效率低下。因此，如何利用有效的手段将船舶管理上升到有序、合理、高效的管理层面上来成为航运企业的当务之急。

随着航运发展对信息化管理的迫切要求，船舶监控调度系统在我国航运和海事管理上得到了逐步的应用。行业现有产品的特点是功能比较单一，不具备远洋通信和应急求救告警功能，船舶终端和监控管理终端之间在线信息交换量小，且建设平台均基于单独的航运企业内部，相对封闭，标准不统一，各系统未实现互联互通。而我们船舶监控调度系统的扩展性强，可以接入多种船载终端设备，实现互联互通，船载卫星通信终端设备FR388也填补了国内不能远洋通信和应急求救告警功能的空白，解决了航运企业远洋管理、指挥、调度的实际需求。

一、系统概述

船舶监控调度系统是我公司依托自身多年专业积累，因应国家海洋船舶管理现代化建设需要，面向海洋商船、渔船、运输船、施工船、执法船等多种船舶而开发的，集定位、告警、通信、监管、指挥调度功能为一体的综合型船舶监管系统。

该系统由GPS卫星定位系统、智能卫星通信系统、通讯传输网络、监控中心、船载终端设备、数据采集系统等部分组成，采用世界领先的GPS卫星定位技术、智能卫星通信技术、GIS地理信息技术及管理信息系统技术，其各种性能指标均居国内先进水平。能实现全天候、大范围、多船舶的实时定位、目标锁定跟踪、指挥调度、改进船舶运行管理，提供一个直观的图形化控制平台，在全球范围内实现高效船舶监控和指挥调度。

深圳市快捷安导销售有限公司

二、系统平台的功能模块：

1.船舶管理 2.船舶监控 3.求救管理 4.日志管理 5.统计管理 6.系统管理

三、系统平台的主要功能介绍

（一）船舶动态信息监控管理

1、船舶实时定位

24小时连续不断提供被监控船舶的位置信息，可通过对船舶点名查看、设置状态、定时发送、报警发送等多种方式获得静态或动态数据信息。

2、轨迹查询

船舶轨迹监控可根据船舶名称、卫星电话等查询船舶的运行轨迹。系统会自动存储各船舶回传的轨迹数据，用户可对历史轨迹数据进行回放。深圳市快捷安导销售有限公司

3、区域告警

可在电子地图中绘制告警区域，船舶一旦进入告警区域,控制中心会自动进行告警,并通知进入告警区域的船舶。

4、到港预报

系统接收线路各船舶上的GPS定位控制器发来的位置信息，将计算出的船舶当前位置与前一港口、航点的距离信息及预估到达时间信息转发给各港口或码头。

5、分区监控

对地区地图、市区地图可分为多个屏幕，分成不同区域显示，即多屏幕监控，每个监控客户端监控一个屏幕。中心可选择对船舶监控或不监控。

6、重点船舶监控

重点船舶监控可对一些重点船舶进行实时监控。在重点船舶整个航行过程中,位置一直在电子地图正中央显示，可以实时掌握其动态位置情况实施监控，电子海图将随船舶自动漫游。

（二）应急救援管理

1、应急求救

当船舶遇到海盗、海难事故、急需修理等紧急情况时，船员通过船载卫星电话发出求救信息，监控中心的电子地图上将会以闪烁的红色警示显示求救船舶所在位置、经度、纬度等，并且伴有报警声告知监管人员，为求援工作提供便利。

2、语音通话

通过卫星电话终端实现控制中心与船舶单元的通话，不受环境距离影响，实现全球范围内的语音通信。

3、跟踪指挥调度 深圳市快捷安导销售有限公司

系统建立起了船舶与监管中心之间迅速、准确、有效的信息传递通道，监管中心可以随时掌握船舶动态，对船舶进行实时指挥、调度管理。

（三）系统管理功能

1、用户与角色权限管理

可实时监控系统运行状态，进行日志管理与分析显示，建立与维护系统管理信息；可对船舶终端进行添加、修改、删除船载终端或用户组，也可对系统管理员、监控操作员等用户进行权限管理。

2、数据库管理

可对监控信息数据库和用户档案信息数据库进行更新、备份管理，关键数据加密存储，并提供数据库存取接口，可实现本系统数据与其他系统共享。

四、系统船载终端设备介绍

海事卫星电话应急终端FR－388

（一）、FR－388由主机、卫星天线、电源适配器三部分组成

主机

宽角天线

GPS天线

 宽角天线：用于接收亚星（Aces）和海事卫星（SAT）信号。 GPS天线：GPS天线用来接收GPS定位信息，进行实时定位。

（二）、功能特点： 深圳市快捷安导销售有限公司

1、船舶实时定位监控

2、船舶应急求救告警

3、全球语音通讯

4、多个海员卡通话

5、热键功能，可设亲情号

拨打方式：

拨打国内固话时不用加国家区号，直接拨区号+号码；拨打国内手机不用加0；拨打国际电话前缀加00，如香港00+852+号码。话费充值：

拨打接入号码：00852 95662222，按语音提示输入“1510+16位密码”后系统自动充值完，报余额后挂线。余额查询：

拨打“1515”，接通后听取余额。

（宣传册背景语：让沟通没有障碍，让亲情没有距离）

新国际海员卡

您船上的公用电话

一台卫星电话终端，船员只需输入自己海员卡上的密码便可通话，就像200卡一样简单方便，海员卡资费便宜，人民币1.8元/分钟，可无限期激活。

（宣传册背景语：茫茫大海上，思念的心不再寂寞

自由自在向亲人诉说思念情怀，只因新国际海员卡）

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五、系统的主要特点：

1、系统简单，功能实用，建设维护简便；

2、强大的船舶准确定位、实时监控、高效调度功能；

3、全球GPS定位、语音通讯；

4、航运资源的合理调配；

5、船舶的统一信息化管理；

6、精确的数字地图及专业的地图服务支持；

7、辅助事故分析，事故情况有备可查；

8、全程监控船舶运行状况，可随时了解船舶的航行状态信息及航行的整个过程；

9、优化资源配置、提高市场竞争力。

六、系统的优点

1.技术领先、功能全面

本系统可充分发挥其独特的先进性，自动获得船位，实现船舶的远程跟踪。结合矢量电子海图的显示功能，为航运公司的指挥、调度和管理人员提供真实、迅速和直观的船舶航行动态。

系统结合了亚星(Aces)和国际海事卫星（Inmarsat）的通信技术与电子海图技术，可以为航运公司科学进行船舶调度管理和安全救助指挥等提供强有力的技术保证。

2.通信稳定可靠

系统采用了多种通信路由，包括亚星(Aces)和国际海事卫星（Inmarsat）的通信方式，以确保通信的及时性和快捷性。3.安全性高

系统使用要求通过密码进行身份认证，可配置个人通信使用权限。4.通信费用低

本系统与船舶之间的语音通信话费为人民币1.8元/分钟，是国内卫星电话的最低资费。

5.灵活的系统配置

船舶监控 第3篇

【关键词】 监控指挥系统;Inmarsat-Fleet77;船载终端

近年来,随着航运在交通运输中的不断发展,船舶监控指挥系统越来越成为人们关注的焦点。目前出现的船舶导航监控系统多是基于AIS,而AIS在VHF的单工信道CH87和CH88上传输,覆盖范围有限,比较适合港口监控。结合全球移动通信提供的数据通信业务,出现了基于AIS和GPRS或CDMA的船舶监控系统,但是这类系统在大洋中仍无法满足需要。对于船公司来说,实现全球范围内的船舶远程监控显得十分必要。

2002年4月,Inmarsat-Fleet77系统的推出突破了原来一直限制船舶监控系统向陆地航运企业延伸的通信瓶颈。Inmarsat-Fleet77在船岸通信中为许多新的应用系统开启了大门,可实现岸上公司对船舶航行状况、设备运行状态等进行远程监控。利用该系统新推出的MPDS(mobilepacketdataservice)功能,Fleet77船站与船舶网络监控系统可保持实时在线连接,可实现岸上有关部门对船舶航行状况的实时监控。

GPS具有定位精度高、实时性强、全天候工作且成本低廉等优点。GPS定位技术的出现使得对船舶的实时跟踪成为可能,同时结合现代无线通信技术、计算机网络技术和地理信息系统,可为交通和航运公司等部门建立高效、现代化的监控指挥系统,使航运公司指挥调度与安全管理进入实时、准确、直观、、大范围的集中式监控管理。本文以解决船岸系统之间的相互隔离,实现船岸数据共享为出发点,以GPS和船岸卫星通信系统为载体,在对GIS地理信息系统、GPS船舶定位技术和INMARSAT通信卫星技术充分研究的基础上,设计了基于Inmarsat-Fleet77的船舶远程监控系统。

一、系统设计要求

1.定位功能。这是整个系统最基本的功能,能实现对系统内所有船舶的实时定位显示,同时提供包括位置、方向、时间、速度等船舶定位信息。

2.报警功能。当船舶发生异常情况时,系统能自动报告,同时控制中心能自动显示。

3.指挥功能。可通过船舶定位终端的无线通信模块实现通话,并通过船载液晶显示调度指令和其它短信。

4.历史资料查询功能。可通过控制中心的记录查船舶的历史情况,如查询船舶在过去某个时间的位置、速度、状态等数据。

5.扩展功能。良好的设计应为系统的升级和功能扩展提供稳定的基础,要求系统具有良好的安全性和保密措施,可以脱离开发环境运行,同时系统还应具备可扩充性。

二、系统结构设计

1.系统概述。通过Fleet77船站和卫星地面站实现的船舶监控指挥系统,是将GPS技术、全球卫星通信系统、地理信息系统GIS技术和计算机串口通讯、网络通信技术相结合,将装有GPS船舶的位置数据通过卫星地面站传输到监控指挥中心服务器。客户机连接到指挥中心的服务器可实现GIS的图形化监控查询功能,从而对船舶进行监控、指挥和管理。

2.系统组成及工作过程。该系统由船载GPS、Inmarsat-F leet77、地面站、监控指挥中心及客户端工作站五大部分组成(图1为船舶监控指挥系统结构框图)。GPS船位等数据与本系统之间的无线传输方式为:

船载GPS接收机→Fleet77船站←→卫星信道←→Fleet77船站←→服务器←→客户端。

航行的船舶装载船载终端,船载终端有接收器和发射器,完成船舶定位、与岸上调度中心通信功能,处理岸上调度中心调度指令。

陆上监控中心系统通过Internet和卫星接收站Fleet77连接,由卫星接收站提供固定的IP地址和端口,陆上监控中心由三大服务器和监控终端组成,服务器分别为通信服务器、GIS服务器和Web服务器,通信服务器与卫星接收站连接,负责接收和发送卫星数据,数据的处理和存储;GIS服务器将数据库中的坐标数据加入到电子海图中,形成可视化实时监控图标;Web服务器负责完成网上发布,使多个监控终端可以同时实现对航行船舶的实时监控。通信服务器与卫星运营公司之间的连接采用C/S(Client/Server)结构,Web服务器与监控终端之间的连接采用B/S(Browser/Server)结构。

3.船载终端。船载终端置于航行船舶上,用于接收和发送数据,如位置信息、文字信息等,内部带有存储器,用于存储最新的接收数据;在进行通信时,需要放在信号好的开阔地带,无遮挡、少干扰。

船载终端为卫星导航定位综合信息服务平台的关键组成部分,它将Inmarsat-Fleet77、GPS有机的结合在一起,其主要功能是定位、保密报文通信、数据采集、目标监控、门限报警、集群指挥、导航、视频音频广播等功能。船载终端开机后,终端状态信息需要发出询问后才会有应答,根据它的应答信息,可以知道终端是否可以正常工作,终端状态包括禁止收发、收发单向、收发双向,只有在收发双向的情况下才是正常工作的状态。船载终端接收GPS定位数据,和INMARSAT-Fleet77卫星之间进行数据通信,在本系统中用到的功能主要有:

(1)定位功能。终端定位采用GPS,刷新频度为1秒,终端接收到定位信息后,将通过串口实时传输经度、纬度、高度、时间、速度、方向、精度、GPS可用卫星数等信息。

(2)通信功能。终端能通过PC机进行电文键入、编辑、发送、接收和显示,并在接收通信信息后自动发送通信回执。

(3)报警功能。可向主站、其他终端、监控中心发送报警指令。报警指令包括:本机位置、救助方式和信息内容,同时可接收其他终端发出的报警指令,并获得遇险者位置和报警内容;按先入先出原则动态存储收到的报警信息,存储能力与存储器的大小有关。

船舶定位由GPS完成,并返回到船载终端,INMARSAT-F卫星完成数据的传输工作。

4.陆上监控中心系统。数据库数据信息为通信服务器、GIS服务器和Web服务器所用。通信服务器和GIS服务器所用数据表主要包括船舶信息表、实时数据表、历史数据表、实时发送短信表、历史发送短信表、实时接收短信表、历史接收短信表;Web服务器所用数据表主要包括船员信息表、用户信息表、航标信息表。

通信服务器连接卫星运营公司提供的特定数据网关,与卫星运营中心形成C/S结构,最简单的C/S体系结构的数据库应用由两部分组成,即客户应用程序和数据库服务器程序。在数据库应用中,数据的储存管理功能是由服务器程序和客户应用程序分别独立进行的,前台应用可以违反的规则,并且通常把那些不同的运行数据在服务器程序中不集中实现,如访问者的权限,编号可以重复、必须有客户才能建立定单的规则。船舶信息及航道数据信息被通信服务器接收后,存入Oracle数据库,供其它数据库调用。

(1)Web服务器。Web服务器将船舶信息以网页的形式显示,并负责网络发布,Web服务器采用B/S结构,B/S结构即浏览器和服务器结构。在这种结构下,用户工作界面是通过Web浏览器来实现,极少部分事务逻辑在前端(Browser)实现,但是主要事务逻辑在服务器端(Server)实现,这样就大大简化了客户端的负载,减轻了系统维护与升级的成本和工作量,降低了用户的总体成本。

(2)陆上监控中心。只要拥有用户的账号和密码,登录上卫星运营中心,可以在任何一台PC机上进行航行船舶的监控,一般是拥有一个陆上监控中心主站,服务器都设立在主站,在其它各级航运公司、各个港口建立远程监控终端。监控中心主站拥有操作权,可以和航行船舶进行直接的通信,分站仅拥有监督权,只能通过网页掌握船舶的航行信息,不可直接和航行船舶进行通信,不可直接控制航行船舶。

5.船载监控分中心。陆上监控主站可以设置船载监控分中心,船载分中心上安装特定的船载终端,可接收到陆上监控中心转发过来的所有船舶航行信息。船载分中心对于各条船舶拥有监督权和指挥权,可以和其他船舶进行直接通信,并可以对其他船舶的船位报告频率进行设置。

参考文献

[1]李兴林.船舶监控技术的应用[J].中国航海.2007(4):58～61

[2]莫馁,李勇建,许华胜.基于GPS/GPRS的船载导航监控系统设计与实现[J].压电与声光.2009(1):24～26

[3]陈放,李建民,张英俊.海事卫星船站数据传输信道选择的优化控制[J].中国航海.2008(4):319～322

[4]李顺亮,李满启,张均东.基于Inmarsat-Fleet77的船岸综合监控系统的设计与实现[J].船海工程.2006(1):67～69

船舶监控 第4篇

1 地理信息系统的基本知识

1.1 GIS的概念

物质世界中的任何事物都被牢牢地打上了时空的烙印。人们的生产和生活中百分之八十以上的信息和地理空间位置有关。地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)作为获取、整理、分析和管理地理空间数据的重要工具、技术和学科,近年来得到了广泛关注和迅猛发展。由于信息技术的发展,数字时代的来临,理论上来说,GIS可以运用于现阶段任何行业。

1.2 GIS的技术特点

1)GIS能按照地理坐标和一定的数据格式对空间数据和属性数据进行统一的存储与管理,其数据结构主要有两种类型:矢数据结构和栅格数据结构。

2)GIS具有图属双向查询检索、统计计算和列表制图等功能,并且可以按照指定的范围进行图形和提供综合的空间分布数据;另外,GIS还具有很强图形功能。

3)向用户提供空间数据多因素空间分析、复合评价、预测预报、模拟优化等功能。

1.3 GIS的应用

地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展,广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。

1.4 GIS的主要开发模式

1)独立开发。指不依赖于任何GIS工具软件,从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果输出,所有的算法都由开发者独立设计,然后选用某种程序设计语言,如Visual C++、Delphi等,在一定的操作系统平台上编程实现。这种开发的好处是无须任何商业GIs软件的支持,缺点是投资大、周期长而且功能上很难与商业化GIS工具软件相比。

2)单纯的二次开发。指完全借助GIS软件提供的工具进行系统开发。用户一般都是在原有的GIS软件开发平台上,使用GIS软件厂商提供的宏语言,如ESRI的Arc View的Avenue语言,Map Info的Map Basic语言等来开发自己的应用程序。这种方式省时省心,但进行二次开发的脚本语言,作为编程语言,功能极弱,用它们来开发应用程序仍然不尽如人意,并且所开发的系统不能脱离GIS平台软件,是解释执行的,效率不高。

3)集成二次开发。集成二次开发是指以通用软件开发工具为平台,利用专业的GIS工具软件所开发出来的GIS软件。其主要方式有采用对象链接和嵌入自动化技术和利用GIS工具软件生产厂商提供的建立在Ocx技术基础上的GIS功能控件。这种开发方式既可以充分利用商业GIS工具软件的功能,又可以利用可视化开发语言高效、方便等编程特点,开发出的软件具有可靠性高、易移植、便于维护等优点。唯一的不足之处是要购买GIS工具软件。

4)基于GIS组件的二次开发。目前最为流行的是基于GIS组件的二次开发,它的基本思想想是把GIS各大功能模块划分为几个组件,每个组件完成不同的功能,各个组件之间以及GIS组件和非GIs组件之间可以方便地通过可视化软件开发环境集成起来,形成最终的GIS应用。它的主要特点是小巧灵活,价格便宜;开发简便;具有很强的扩展性;更加大众化和强大的GIS功能。

2 船舶自动识别系统的基本知识

2.1 AIS的组成结构

船舶自动识别系统(Automatic Identification System,简称AIS系统)由岸基(基站)设施和船载设备共同组成,是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。它主要由船台设备和岸台系统两部分组成。

1)船台设备是一种船载广播式应答器。它使用海上VHF频段工作,能够发出船舶的各种信息,包括身份、船位、船首向、船舶类型、船舶长度、宽度、吃水等信息。典型的AIS船台设备是由一台VHF发射机、两台VHF TDMA接收机、一台VHF DSC接收机、一台带有标准的船用电子通信接口(IED 61162/NMEA0183/200)的控制装置以及各种必要的传感器组成。

2)岸台系统由一系列岸台联网而成。一个典型的岸台由VHF TDMA收发机、VHF DSC接收机、基站控制器(BSC)、网络设备、控制软件和应用软件组成。AIS基站收发机遵从ITU-RM.1371建议案《AIS技术特性标准》,可安装在VIS系统中或作为AIS沿海网络的核心单元。借助基站控制器(BSC),基站收发机可以相互连接实现对海岸线的覆盖。收发机还可配置为转发站。

2.2 AIS使用到的技术

AIS工作在VHF频带,可以做到每秒2000个报告,每2秒钟可更新一次。使用时分多址技术(TDMA)来满足高速传输速率并保证可靠的通信。AIS采用OSI七层工作模式中低四层:物理层、数据链路层、网络层和传输层。物理层主要实现数据流的传输,提供必要的物理设备。数据链路层定义数据的工作技术,用于校验数据和数据的同步收发。网络层负责建立和维持信道的连续,控制信道上的数据流向,优化信道的使用。传输层主要处理来自对话层、网络层、GNSS等定位导航仪器的信息,实现与OSI高三层协议的接口。

2.3 AIS的主要功能

IMO已在新修正SOLAS第5章和第19条中规定了通用AIS的配备要求。该系统的配置已于2002年7月1日起新造船舶开始强制执行,同时,对所有从事海上航行的船舶于2004年7月1日起强制装备,300总吨以上能够从事国际运输的船舶,500总吨及以上不从事国际航运的货船和所有客船,均需要安装AIS的设备。规则阐述AIS应有如下功能:

1)自动向合适配备的岸台、其他船舶和航空器提供信息,包括船舶识别、类型、位置、航向、航速、航行状态和其他与安全有关的信息;

2)自动接收来自其他船舶的有关信息;

3)识别船只、检测和跟踪船舶;

4)与岸基设施交换数据;

5)简化信息交流和提供其他辅助信息以避免碰撞发生。

3 ARCGIS 9.0开发工具

ARCGIS是ESRI公司开发的,它作为一个可伸缩的平台,无论是在桌面,在服务器,在野外还是通过Web,为个人用户也为群体用户提供GIS的功能。Arc GIS 9是一个建设完整GIS的软件集合,它包含了一系列部署GIS的框架,有Arc GIS Desktop、Arc GIS Engine、移动GIS、服务端GIS和嵌入式GIS等。ARCGIS是基于一套由共享GIS组件组成的通用组件库实现的,这些组件被称为Arc Objects TM。

Arc Objects包含了大量的可编程组件,从细粒度的对象(例如,单个的几何对象)到粗粒度的对象(例如与现有Arc Map文档交互的地图对象)涉及面极广,这些对象为开发者集成了全面的GIS功能。每一个使用Arc Objects建成的Arc GIS产品都为开发者提供了一个应用开发的容器,包括桌面GIS(Arc GIS Desktop),嵌入式GIS(Arc GIS Engine)以及服务端GIS(Arc GIS Server)。

4 船舶分类显示

船舶的分类显示功能可以细分为两步:首先,要根据用户的需求,设置特定的一类船舶的显示属性,包括船舶轮廓和填充的颜色、船舶是否闪烁、船舶显示的透明度等属性,同一类型的船舶存储的类型编号一样;其次是船舶在地图上的动态显示,包含船舶的形状、航行角度、以及用户自定义的属性。第二步是船舶显示的关键,下面将作较为详细的讲述。

4.1 船舶绘制

在S-57电子海图中,船舶地物采用等腰锐角三角形显示,底边的中点表示当前船舶的地理位置,顶角显示船舶当前的航行角度,用户可以自定义三条边的颜色和三角形的填充色来区别不同类型的船舶。根据面向对象的思想,船舶建立为一个对象类,船舶的位置、颜色、角度等作为船舶对象的属性,如下即为船舶类的定义:

Ship类中的set Ship Shape方法用来设置船舶的经纬度信息和航行角度,Draw Ship是绘制船舶的方法,Draw Ship函数有两个参数,Alarm Type参数表示船舶对象所属的类型编号,非用户自定义的船舶默认编号为0,使用默认的属性显示,第二个参数Ship MMSI表示船舶的呼号,用以代表船舶唯一的编号。

根据船舶对象的经纬度信息确定船舶在地图上的位置后,Draw Ship函数在地图相应位置上绘制一个锐角三角形代表该船舶,并且将三角形所属的类型编号记入船舶地物的属性中。在定时器中不断重绘船舶的位置,就在地图上的相应位置显示了动态航行的船舶。

4.2 船舶的分级渲染

船舶在地图上有Arc Objects组件有一个Break Class Render方法,这是一个图层对象的方法,用于分级渲染地物,顾名思义,对于某一个图层上的点、线、面任一种地物来说,根据地物的某一个属性值的大小进行分类,对于处在同一属性值范围内的地物显示相同的样色。值得注意的是,船舶的种类由于用户需求的增加会无预计的增加,这里需要用到vector容器存储船舶的分类编号。

分级渲染后的船舶在地图上显示如右图1。

5 小结

通过将船舶抽象化,建立船舶类,使程序的重用性和可维护性更强了,船舶的分类显示和渲染主要采用了Arc Objects组件的方法,组件编程给软件开发带来了方便。

摘要：该文简单介绍了GIS、AIS的基本知识和ARCGIS开发工具,并详细描述了采用面向对象的思想建立船舶类,并使用ArcOb-jects组件绘制船舶和渲染船舶,实现了船舶的动态显示和分类显示。

关键词：GIS,AIS,船舶,监控系统,分类显示

参考文献

[1]王志松,陈伟,赵鹏.GIS在电子江图显示与信息系统中的应用[D].武汉:武汉交通科技大学,2003.

[2]吴建华,陶德馨,刘天才.AIS在海事管理领域的应用[D].武汉:武汉理工大学,2008.

浅谈船舶火灾智能监控系统 第5篇

1船舶火灾的成因及特点

1.1船舶火灾的成因

按照使用性质, 船舶可分为: 客船、货船、储油船和军船等, 但是不论什么样的船舶, 它们都存在着许多相似的地方, 各种船舶也都存在许多类似的火灾隐患, 容易引起火灾的主要部位一般为厨房、生活舱、机舱和货舱等地方。而从火灾调查的角度来看, 可以分为意外火灾、电气火灾、明火火灾以及人为纵火。

1.2船舶火灾的特点

各类船舶虽然在制造方法、用途结构等方面有所差异, 但就船舶消防而言, 通常具有一些共同的特点。

(1) 火点隐蔽, 不宜发现。货舱中通常装载大量货物, 如果货物内部具有微小火源或者产生自燃, 在起火早期是难以发觉, 只有己经蔓延扩大, 产生大量烟雾时才能发现, 即使这样, 此时也很难确定具体的起火点。

(2) 可燃物质多。虽然现代船舶的生活、工作舱室内装修材料在标准、结构方面作出了严格的防火要求和规定, 但是装饰门窗、 板壁时, 仍有采用化学纤维、聚氯乙烯板、胶合板等可燃、阻燃材料;舱室内的帘布、地毯、床铺、家具等也多数由可燃材料制造, 特别是客船的客舱, 火灾荷载相当大。

(3) 客 (货) 运载量大。船舶是客货运载量最大的运输工具, 普通沿海和远洋货船的载重吨位一般在几万吨级左右;散装货船的载重吨位可达十几到二十几万吨级;液化气船、油船的载重吨位可达二三十万吨级, 国外造出的超级油船已有五十万吨级;集装箱船可装载重上千标准箱;而客船一般是数百人至两千人左右的载重量[1]。

(4) 燃油储量大。船舶通常采用汽油、柴油、重油等为主机、辅机及其它机器设备提供燃料, 另外还有许多润滑油。在各类交通运输工具中, 船舶的燃油储量是最大, 远洋船舶燃油储量的估算是按照船舶载重量的10%。一艘载重量为十万吨级的货船, 其燃油储量一般估算为八千吨至一万二千吨左右[1]。

(5) 热传导性能强。船体结构是采用钢板制造, 钢板热传导性能比较强, 起火后被迅速加热变成导热系数很大的物质。通过焊接而成一体的船体钢板的热传导可以引燃附近的可燃物质, 继而火势扩大, 又迅速增加船体钢板的温度, 降低钢板的强度, 使船体钢板出现热胀变形, 失去承重力。

(6) 结构复杂。船舶为水上交通工具, 既要运载旅客和货物, 又是船员工作和生活的场所, 配有各种机器设备和功能舱室, 船舶空间结构相对复杂紧凑, 舱内通道和楼梯比较狭窄, 大多数舱门和出入口仅能容一人通过。

2船舶火灾智能监控系统的研究现状及发展趋势

2.1船舶火灾智能监控系统的研究现状

电子技术、计算机技术、新材料、人工智能及生物技术的发展, 有力地促进了船舶火灾监控系统智能化的发展。智能化的火灾监控系统产品自问世以来, 在传感器、通信系统、系统控制模式等方面已经经过多次的更新换代和技术改革。

目前, 船舶火灾智能监控系统主要应用的是集中智能型火灾监控系统与分布智能型火灾监控系统。集中智能型火灾监控系统是将各个传感器采集到的温度变化、烟雾浓度等火情参数信息实时传送到主机控制器, 控制器内部的智能软件对这些火情报警参数进行集中处理, 继而做出正确的判别, 集中智能型又称主机智能型, 比较常用的有日本能美的火灾智能报警控制器。但是在大型船舶这样一个庞大而复杂的环境中, 探测器和消防联动设备品种繁多, 巡回检测周期长, 而且控制系统内部的数据处理程序结构繁杂, 使得报警系统可靠性下降, 因此大型船舶不适宜装配集中式智能火灾监控系统。分布式智能火灾监控系统的各种探测器均带有微处理器, 探测器和主机控制器都采用智能算法处理火灾信息, 同时考虑环境因素和设备运行状态, 对信息进行补偿, 并将有用的信息实时反馈给控制器和探测器, 全面体现出监控系统精准、可靠的火情探测、信号处理、传输报警、联网通信、监控显示及联动灭火等一系列功能, 可有效地减少漏报率和误报率, 大大提高了系统的监控精度以及反应速度。目前比较先进的分布式智能火灾报警系统有美国爱德华多重复合探测器及其火灾智能监控系统和德国MSR型火灾探测及报警系统[2]。国内的技术起步晚于一些发达国家, 通过采取与发达国家的技术合作以及引进消化创新等措施, 消防技术取得了巨大的成绩, 首安工业消防有限公司自主研发的模拟量线型感温探测器及线型光纤感温火灾探测器、 可恢复/不可恢复式线型感温探测器等产品已达到了国际领先水平, 获得了多项国际发明专利和国际认证[3]。

2.2船舶火灾智能监控系统的发展趋势

从目前的新产品研发和研究热点可以发现, 船舶火灾智能监控系统发展的总趋势是一直在朝着节点自主化、探测复合化、 布局网络化及系统微型化等方向发展, 以达到降低误报率、增加系统可靠性、提高检测灵敏度和扩大探测范围的目的。经归纳和分析, 现阶段火灾探测及监控技术的研究方向主要为以下几个方面。

(1) 节点自主化。节点自主化是使系统中的每一个节点模块能够自主模仿人的思维和行为, 系统中每个节点都是一个智能单元。各个节点均能根据各自获取到的信息, 通过人工神经网络、模糊逻辑等技术进行运算处理, 自主决定未来的动作, 减少了主控机的工作负荷。这样, 即使是庞大的火灾监测系统, 所有的设备均能在火灾发生时做出快速的反应, 最大程度地减少人员伤亡和经济损失, 大大提高了系统的精准性及响应速度。

(2) 布局网络化。布局网络化是对火灾监控区域进行单元化划分, 每个控制单元均有自己的智能火灾探测系统与智能消防联动灭火系统, 而且每个单元内部的控制器和节点也能够自成系统单元。通过物联网等计算机技术, 使这些小的单元连接成一个庞大的系统, 各个控制单元均可独立运行, 但彼此之间又能进行数据交换、资源和信息共享, 以达到相互显示和控制的效果。

(3) 探测复合化。火灾发生时会伴有大量的热气体、烟雾、火光、 声音等特征量的产生, 这些物理特征对多参量的复合探测提供了可能。采用先进的化学技术和生物技术, 结合具体场合的需求, 利用新的材料就可以将部分功能整合至一个探测器, 以提高探测器的灵敏度和准确度, 这样在火灾探测场所中尚未形成火灾生成物时, 超早期探测得到火情信号[4], 有利于火灾报警监控系统针对特殊场所的准确报警。

(4) 系统微型化。通过超薄、模块集成化等一系列技术减少系统硬件的体积, 采用总线制、少线制或无线的传输方式, 减少网络中现场总线的使用, 将部分具备特定功能的模块制成功能卡的形式, 可以方便系统的升级、安装和维护。

3结语

“以防为主, 以消为辅, 消防结合。” 同样是船舶消防工作贯彻的理念, 船舶火灾智能监控系统肩负着探测火灾隐患、保障人们生命和财产安全的重任, 系统的稳定性和可靠性在整个安全防范过程中是至关重要的因素。先进、可靠的船舶火灾智能监控系统使火灾探测更加灵敏、控制更加简便, 对船舶安全具有重大意义。

参考文献

[1]陈国良.船舶火灾特点及处置对策分析[J].水上消防, 2015 (2) :32-37

[2]蔡晶.船舶火灾自动报警控制策略的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2013.

[3]袁杨, 张显库.船舶火灾监控新方法研究[J].中国航海, 2010.33 (4) ;43-47

工程船舶燃油智能化监控系统 第6篇

中交一航局第三工程有限公司是一航局耗能量较大的单位,年消耗燃油5 000多吨。因传统的油耗统计方法和监控手段难以满足公司精细化管理的要求,能耗管理的提升受到技术水平的限制,在此背景下,公司以新技术、新工艺为突破点,对“工程船舶燃油智能化监控系统”研发课题进行了立项,联合开发了“船舶近岸远程数据采集系统”,实施船机燃油科学化、数字化管控,为节能减排工作做出了重要贡献。

1 项目概况

中交一航局第三工程有限公司船机设备规模较大,船型众多,机型复杂,船舶施工地点分散,还有一定数量外租船舶参与施工以满足工程临时需要,为燃油管控带来了很大的困难。船舶分公司是用油量最大的二级单位,每年消耗燃油5 000多吨,传统的油耗统计方法和监控手段难以满足公司精细化管理的要求,且靠宣传、靠意识等主观方面推进节能减排的发展空间在逐步减小,而以新技术、新工艺等客观科学技术创新手段来进一步挖掘节能减排的潜能是必要的和持续的。

2012年,以此为背景,该公司对“工程船舶燃油智能化监控系统”研发课题进行了立项,联合开发了“船舶近岸远程数据采集系统”,实施船机燃油科学化、数字化管控,为节能减排工作做出了重要贡献,承担了社会责任。

2 节能原理

该系统利用多种信息技术,以需求为导向、以经济实用有效为原则,对远程数据采集系统的应用认真研究和设计,形成了如下的软硬件管理架构图,见图1所示。

从图1可以看到,该系统由船舶燃油智能化监控系统(管理端)、船舶燃油监控数据采集系统(船舶端)、GPRS远程无线传输系统、GPS全球定位系统组成。发电机组安装的电量传感器和柴油机安装的速度传感器采集相应数据,通过近岸GPRS无线网络,定时将数据传送至岸基监控管理平台,实时显示当前状态,根据需求统计分析,编制各种报表、显示告警信息,对船舶的油耗及时做出判断和调整,为管理人员提供客观、准确的能源消耗情况;利用GPS定位系统在生产调度、船舶动态等综合数据支持下推荐经济航线;通过对数据库存储数据分析,制定燃油消耗定额实现科学节能管理。

3 技术内容

3.1 软件开发

该系统软件的开发,在工程船舶领域的应用是空白,尤其在实现基础数据的自动化采集与动态统计、实现电子海图与GPS定位系统的有机结合、提高信号和位置精度、达到航迹分析使用功能方面。该系统通过测试并不断完善软件功能,有效实现了监控一体化的智能管理。

监控功能如下:

(1)实时查询、监控船舶设备的燃油消耗总量及单耗,制定燃油消耗定额。

(2)自动进行船舶油耗统计,形成标准格式的周耗、月耗、季耗统计报告图表。

(3)自动接收数据并保存,可随时调取任意时间段的保存数据,进行查询、分析。

(4)与生产调度系统相结合,分析航迹路线,及时修正、调整、优化经济航行和生产方案。

(5)油耗超标报警,自动向管理平台报告,分析油耗超标原因。

3.2 硬件研发

(1)速度传感器

该公司船舶柴油机类型较多,转速范围大,且有一定比例可倒转柴油机,原传感器只能采集单向转速。公司攻克技术屏障,制作了符合要求、精度误差为0.5%的速度传感器,为系统的准确运行提供了基础保证。

(2)波形转换器

在调试过程中,信号的识别和处理阻碍了调试的进展,转速传感器采集的信号输出为方波信号,处理中心机识别为线性信号,通过反复查阅资料和量程计算,公司又开发定制了信号转换器,实现了信号的匹配和识别。

3.3 软、硬件整合

根据系统原理架构,2012年5月份进行市场调研,购置服务器和建立数据库,搭建监控管理平台;6月份对自主开发定制船舶发电机的电量传感器和柴油机的速度传感器进行测试;8月份系统搭建完成,并先后在交工36、交工22、泥石3、泥石4、交抓117、搅拌3、巍峯88(外租)、起重13、交铲101和打桩23等多种类型船舶进行系统的船舶终端安装,由船舶终端传感器采集的信号数据通过近岸GPRS基站传输到网络服务器,开始系统全面调试。

4 推广应用条件

该系统是集数据采集技术、计算机技术、船岸通讯技术应用于一体的船舶燃油智能化监控系统,投资较少、经济性高、数据采集科学准确,非常适合近岸施工的工程船舶应用。

同时,GPS的定位系统可以实现航迹全球定位,在一定程度上,解决了船讯网等大型监测网站的外海通讯问题,使船舶管理者可以及时获取船位信息,及时发现燃油消耗异常情况,及时分析油耗异常的原因,并科学制定调整方案,实现节能减排和生产经营的科学统一,为企业节能减排工作做出了贡献。

5 效益分析

5.1 节能效益

2012年8月6日,中交一航局第三工程有限公司对交工36设备进行安装并试运行,通过监控发电机组及主柴油机的有效功率、燃油消耗率等数据分析,确定该船经济运转和经济航速两项单船燃油消耗平均定额,分别为主机142 kg/h和发电机组12.5kg/h。

截至2012年12月31日,主柴油机按消耗定额运行572小时,发电机组运行890小时,监控油耗总量为88.37 t,比照2012年相同运行时间燃油消耗记录(主机平均148 kg/h和发电机组13 kg/h),可节约燃油3.88 t,节余系数为4.2%。评估全年主机运行时间1 400小时测算,单船可节油9.5 t,节余价值7.9万元。

该公司船机年耗油5 000 t,通过准确测定的单船油耗定额运转,设定报警监控,优化航迹路径,经济航速运行,评估测算全年可节约油耗210 t,节余价值168万元。

5.2 经济效益

船舶远程数据采集监控系统从立项开发、平台搭建到安装调试成功,共花费12.7万元,完成10艘船舶的智能监控管理试运行,评估测算后续的安装应用,每艘船舶平均花费4 000元即可并入系统,完全实现智能化监控。

之后,中交一航局第三工程有限公司在23条船上对该系统进行推广应用,共计33条船,约占三公司船舶总数的55%,总投资费用58.58万元。根据节能效益分析测算,若全部船舶均采用该系统,可节约燃油消耗210 t,节余价值168万元。33艘船则节约油耗115.5 t,价值92.5万元。

投资回收期测算:

58.58/92.5=0.63×12≈8个月

5.3 社会效益

船舶燃油智能化监控系统的成功实施,实现了管理人员对燃油的科学监控,有效地降低了工程船舶在施工中的燃油消耗量。经测算,中交一航局第三工程有限公司每年可减少二氧化碳排放650吨,为国家和企业节约大量能源,减少了大量排放,担负起一个国有企业应该对社会所担当的责任。

6 问题及推广建议

该系统实现了统计、分析、监控和指导生产的功能;系统的安装和使用有效地提升了运营工程船舶燃油管理的水平,在此类船舶尤其是船龄较长的船舶中体现了较明显的先进性,但也存在相应的问题和不足:

(1)数据库中瞬时油耗数据分析采用报表汇总查询形式,软件缺少图表分析功能。

(2)地理信息系统所用地图较适用于陆地,船舶应用的海图、水文信息、航海通告等信息不完善,地图信息系统不能升级更新。

(3)单片中心机没有缓存功能,在信号中断或无信号区域不能缓存数据打包发送。

1.项目先进性和技术成熟度评价

该系统实现了统计、分析、监控和指导生产的功能;系统的安装和使用有效地提升了运营工程船舶燃油管理的水平,在此类船舶尤其是船龄较长的船舶中体现了较明显的先进性。

该系统充分利用了现代信息技术作为管理手段,很大程度上促进了节能降耗管理的提升,技术成熟度较高。

2.项目节能减排效果评价

该系统的安装及应用,为管理人员提供了统计、分析和监督指导的客观依据,从定性概念过度到了定量概念,是管理水平的一个飞跃。

3.项目经济效益评价

从经济效益来看,本项目投资回收期为8个月,具有较好的经济性。

4.项目推广应用条件

该系统是集数据采集技术、计算机技术、船岸通讯技术应用于一体的船舶燃油智能化监控系统,系统投资较少,经济性高,数据采集科学准确,非常适合近岸施工的工程船舶应用;同时,GPS的定位系统可以实现航迹全球定位,克服船讯网等大型监测网站的外海屏蔽功能,使船舶管理者可以及时跟踪船位、及时发现燃油消耗异常情况、及时分析油耗异常的原因、科学制定调整方案,实现节能减排和生产经营的科学统一。

5.项目推广价值评价

该项目相对传统能耗管理具有较大的进步,在目前行业技术水平情况下,具有较好的推广价值。

6.问题及建议

(1)传感器采集数据的准确性是该系统运行和存在价值的基础,需重点关注和不断改进,既要保证单一传感器数据采集的准确,又要保证与船舶动态数据采集的同步,以便准确分析。

(2)数据传输是系统运行的关键,且在一定条件下是制约系统运行的瓶颈,应得到可靠保证,以实现可靠的岸基查询、分析和指导。

(3)系统的存储功能是运行的可靠支撑,单片中心机应增加缓存功能,以增强系统的适用性。

船舶报警监控系统概述及调试方法 第7篇

关键词：自动控制,报警,监控,调试,船舶,海洋工程

随着船舶制造工艺和水平的日益提高, 船舶以及海洋工程项目的系统集成度以及自动化程度越来越高, 船舶的报警监控手段从本地监控逐渐的进入到集中监控阶段。集中的报警监控系统在船舶与海洋工程项目中所处的地位也越来越高。同时随着其自动化程度的越来越高, 系统的复杂性也越来越高, 系统调试和维护的难度越来越高, 需要一种新的方法对系统进行调试。

1 报警监控系统介绍

报警监控系统应用于船舶与海洋工程项目中, 从早期的继电器报警灯到PLC到现在广泛应用的计算机集中监控, 从功能上和复杂程度上越来越高, 所采集的信号和控制的设备越来越复杂, 对于系统的稳定性和维护难度上也同样有了更高的要求。

这里我们主要介绍的是目前最先进的计算机集中监控。该系统的基本控制流程如下。I/O模块负责采集各种传感器的信号, 通过网络通讯模块将采集到的信号传输到中央计算机, 然后经过计算机的处理之后, 通过人机界面显示出来, 给出报警或者参数, 并将控制员的命令 (手动命令) 或计算机按照设定好的程序自动发出命令通过网络再传输给网络通讯模块, 由通讯模块输送到I/O模块输出进而实现系统的自动控制。 (见图1)

对于自动化程度不同的船舶或海洋工程项目而言, 该系统的复杂程度也不同, 从几百个I/O点的小型船舶到1万个I/O左右的大型半潜钻井平台, 随着复杂度的提升, 系统的安全性以及稳定性都有了更高的要求。光纤, 冗余网络, 备用系统, 备用计算机等技术均应用到该系统中来。

2 调试方法

该系统由于在海洋工程项目中的复杂度很高, 系统也很庞大, 所以在调试过程中如果采用以往的直接整体调试的方法比较困难, 在这里我们选择采用分块调试的方式进行, 以便提高效率和准确度。

(1) 通过仪器模拟在I/O模块与主控计算机间进行调试, 通过在I/O模块处模拟和采集各种信号的输入输出, 检验系统是否工作正常, 以及软件是否有不正确的地方。

(2) 在设备本地校验各种传感器, 遥控阀和各系统的报警点和遥控控制, 使其正常工作。

(3) 将各种传感器, 遥控阀以及各系统的报警点连接到I/O通道上进行整个系统的功能测试。

采用分块的调试方法, 使得庞大复杂的系统分成了各自独立的小块系统, 使得调试的过程清晰明了, 分工明确, 降低了调试的复杂性和难度。大大提高了效率和准确性, 同时也节约了工期。

3 项目举例

下面通过刚刚交付使用的Cosl Pineer深水半潜式钻井平台的报警监控系统的实例来分析一下该系统的特点。该平台配备了先进的钻井系统和DP3动力定位系统, 并集钻井、居住等功能于一身。平台全长104.5m、型宽65m、型深36.85m、作业水深750m、钻井深度7500m, 设计吃水9.5m~17.75m, 排水量27331t~36402t, 平台设计寿命为20年, 额定居住人员120人。与同类型平台相比, 该平台的自动化程度高、操作简单、工作环境舒适、安全性高。

在该项目中采用Kongsberg设计的ICMS系统作为主要的自动控制系统, 该系统采用双套中央主机互为备用, 采用冗余光纤网络进行通讯, 在各主要区域设置有I/O信号外站负责信号采集以及命令的发布。

该系统集报警检测, 设备控制, DP-3, 自动舵, 电子海图, 雷达等系统的自动控制于一身, 在经过设定一些参数之后, 可以达到完全的自主控制, 自动化程度很高。该系统连接有大量的传感器, I/O点近10000个, 对于调试工作有很大的难度。如果采用原有的方法进行调试, 不光工作量庞大, 所需人员很多, 而且容易造成错误而导致返工。而且在发生故障的时候, 难于分析问题的所在, 效率较低。所以在调试的过程中大量的采用分块的调试方法, 将系统简化, 对于I/O端到主控计算机侧通过各种仪器, 模拟各种信号, 在主系统运行之后先行进行模拟测试, 保证系统网络, 通讯, 软件逻辑的正确运行。同时对于设备端通过对各种传感器, 遥控阀等的校准与调试保证其工作的准确与正常。最后, 再将校验好的设备连接到已经完成模拟设置的I/O通道上面, 完成整个系统的调试。

以遥控阀为例说明分块的调试方法的优点。

首先:在自动控制系统的主控电脑以及通讯网络建立起来以后, 开始着手在外站 (I/O) 进行模拟测试, 针对比例阀的反馈电流为4mA~20mA信号, 使用Fluck 725进行4mA~20mA信号的模拟, 检测人机界面上面该阀的反馈指示开度是否准确, 同时检测控制信号是否能够正确发出。

其次:在本地对于遥控阀进行调试, 保证每个遥控阀都能正常的关闭和打开, 反馈工作正常。

最后:将遥控阀连接到控制系统上 (或打开I/O模块上面的连接开关) , 通过在人机界面对遥控阀进行操作, 并在本地检测遥控阀是否能够根据指令准确的动作, 并给出准确的反馈。随后也将阀间或阀与系统间的逻辑关系进行检测, 以保证自动控制的准确性。

这样的调试方式降低了调试过程中的复杂度, 使庞大的系统化为一项项具体的工作使工作难度降低, 在调试过程中减少了错误的发生, 在出现故障的同时也易于找出问题的所在。在将庞大的系统分成了局部的独立的小系统, 以小的系统为单位首先独立的调试完毕, 然后再将其整合到一起进行调试。这样的调试方法使得复杂庞大的系统化繁为简, 即提高了效率, 也缩短了工时, 同样也减少了错误的发生利于故障的排除。在该项目中, 大量的采用了分块的调试方法进行调试工作, 取得了良好的效果。

4 结语

随着船舶与海洋工程项目自动化程度的提高, 报警监控系统在项目中的重要性和复杂性也与日俱增, 采用分块的调试方法对于日益庞大的系统有利于化繁为简提高效率, 缩短工时。这种方法也可以引见到整船或平台的建造之中, 对于造船业的模块化建造工艺以及对于复杂船型和平台的生产调试过程有着重要的意义。

参考文献

船舶监控 第8篇

1.5美元, 远比在设计上改造传统建筑, 增加白天采光效果, 而使每平米建设成本增加25美元要少得多。

根据测算, 晴天的比率在40%以上的地区就可安装该设备, 视不同地区晴天比率和电价不同, 投资回收年限为3-10年不等。

目前, 该技术由一外国公司买断使用权。该公司2010年获得加拿大可持续发展技术基金640万加元的拨款, 在全国兴建6个示范项目, 有2个已经建成。该公司希望寻找合适的、值得信赖的中国伙伴, 尽快将该技术商业化。

船舶监控 第9篇

随着海运业的发展,各港口进出的船舶数目急剧增加,而传统的船舶管理方式已不能满足中大型港口的要求。随着GIS的发展,GIS在各行业监控系统的应用也越来越广泛,所以开发基于GIS的船舶监控系统,正是为了缓解港口船舶管理强度和提高港口工作效率。基于GIS的船舶监控系统主要是利用GIS将港口的地貌电子地图显示于显示设备,并通过港口的各种设备采集船舶的相关数据,例如,船舶的航速,当前坐标信息等动态信息和船名、船的国籍等静态信息,根据这些信息在电子地图上显示船舶的位置并预计船的航向,还有保存这些信息以供查询。

本文从设计和实现角度介绍笔者开发的系统,首先,描述的是系统的设计:介绍本系统的的需求和实现的目标;然后介绍本系统使用的是多层体系结构,相对传统的三层体系结构中间添加了两层,即表示选择层和数据访问层,而系统的体系结构风格是采用异构体系风格的“查改有别”模型,这种风格混合使用了C/S和B/S结构兼有两种体系结构的优点。其次,描述的是系统的实现:详细介绍系统的子模块的插件化技术。本系统的框架是一个用于存放统一接口插件的容器,而系统的所有子模块是具有指定接口的插件并以相同的方式集成到系统中。最后简单介绍了系统中的特色模块地图显示及操作模块的实现。

1 系统需求和结构的设计

1.1 系统需求

大多数基于GIS的船舶监控系统的需求比较相似,本系统基本实现了以下功能:

1)数字地图的显示及操作:在数字地图上显示各船舶的实时位置及航行轨迹;

2)设置和管理报警区域、报警策略,根据数字地图中的船舶情况,对处于危险情况的船舶发送报警信息;

3)航行轨迹回放及历史数据调阅,以供事故分析或事故证明;

4)接收并显示业务统计结果和服务信息抽样比对结果;

5)统计用户各类历史使用情况;

6)管理和配置本系统中系统管理员、监控目标、监控员、GIS管理员的基本信息、权限等。

1.2 系统结构总体结构设计

本人所构建的系统是基于Intergraph公司的Geomedia Professional Objects组件技术,使用Microsoft C#语言和ASP.Net,在Visual Studio.Net编译器下开发的。系统的总体结构是多层体系结构,总共分为5层,详见系统总体结构图(如图1)。

本系统的体系结构风格是使用异构体系结构风格的“查改有别”模型。在C/S与B/S混合软件体系结构的“查改有别”模型中,不管用户是通过什么方式(局域网或Internet)连接到系统,凡是需要执行维护和修改数据操作的,就使用C/S体系结构;如果只是执行一般的查询和浏览操作,则使用B/S体系结构[2]。本系统使用C/S体系结构的子模块有:矢量图形增删模块、系统安全维护模块、系统配置模块,而其他系统则使用了B/S体系结构实现。

在第一层表示层和第三层业务逻辑层之间有一层是表示选择层,该层是实现异构风格的“查改有别”模型的关键点,通过这一层可以配置和修改系统业务子模块的表示方式,该层的主要作用是根据下层模块的特点和用户的要求,选择该模块的表示方式。种种模块的表示方式分为两种:一种是Windows Form风格对应于C/S结构;一种是Web Form风格对应于B/S结构。系统中的业务逻辑层的每个子模块可以实现一种或两种表示方式供用户使用。如,对于一些远程用户只是查询和浏览的功能模块,其表示层可以使用B/S或C/S结构;而需要维护和修改或数据交换量比较大的功能模块,其表示层仅使用C/S结构,而且限于局域网内拥有相应权限的用户使用,以提高系统的安全性。

在第四层数据访问层中,有两种类型的数据访问对象模型,一种是Geomedia Professional Objects的GDO,GDO是Intergraph公司专门针对地图数据库操作而封装的一系列数据操作类,提供了一系列的接口,通过这些接口简化了对地图数据库的所有操作;另外一种是Microsoft的ADO.Net,其功能是用于对事务数据库的操作,包含数据库中所有对象的创建、查询和修改,提供对事务数据库的访问功能。

最后一层数据库层中,将GIS的地图数据库与事务数据库分离。这两种数据库甚至可以使用不同的数据库管理系统。由于GIS数据库中主要保存的是静态的地图矢量数据,而且地图数据库一般不需修改,规模也不大;整个系统的其他模块保存的数据是传统的事务数据,而且数据量也很大,对并发要求也比较高,所以将两种数据库分离,GIS数据库可以使用较小的数据库管理软件以节约成本,事务数据库可以使用较大型的数据库以提高效率,如:SQL Server,Oracle等。

2 子模块的插件化技术的实现

系统的扩展性是任何系统设计必须考虑的重要因素。从本系统的模块划分中看到,系统拥有港口管理信息系统的基本信息:港口地貌信息,港口所有船舶的动静态信息,而利用这些信息构建新的功能模块。例如,引航子系统正是基于上述两个信息再根据港口的天气信息,海洋的潮汐等信息而构建的。所以,在本系统的设计过程中,使用了基于XML的插件框架来支持系统的扩展性。

所谓插件,是系统的扩展功能模块,这个模块是以一个独立文件的形式出现并与系统是相对独立的。当开发人员编译发布系统之后,用户有新的需求或不同用户为满足其特殊需求而需要不同的功能,在修改已有功能模块或添加新的功能模块时,需要重新编译整个系统,此时常常会因为某个模块的错误而导致整个系统的编译生成失败,但是,使用插件技术构建的系统可以达到上述要求而不需要重新编译系统,系统的后续开发能力大大增强。本系统所获得的船舶的动静态信息和港口的地貌信息是许多港口管理子系统的基础信息,。如果将这些信息提供给引航子系统,引航员利用这些信息引航时,可以选择空闲的航道引航;也可以利用船舶的位置和航速信息预计船舶的航向,避免船只在航行过程中碰撞。所以本系统使用插件技术可以极大的提高了系统的扩展性。

插件系统的实现包含两个部分:

1)插件系统的初始化,功能是:在系统启动时,搜索指定插件目录的插件配置文件,然后按配置文件指定的插件代码位置装载代码并运行插件代码。所有的插件是统一的接口的子类,所以可以在系统初始化时遍历运行收集的所有插件,激活所有插件。示例代码如下:

系统在装载所有系统的子模块即系统的初始化时,显示软件系统的主界面是作为最后一个服务启动的,所以显示主界面Show Window()函数是在Initialize Addin()函数后被调用。

2)插件的实现:系统中的所有子模块为一个插件,每个插件是由两个文件构成,一个是代码文件(Assembly),另一个是插件的配置文件(XML文件)。本系统是基于windows操作系统的,每个功能模块的代码是存放在一个动态连接库文件中,而且每个功能模块的都继承至一个接口(本系统中是ICommand接口),这个接口使模块有一个唯一的运行入口点。以下是ICommand接口和地图操作模块的简要代码描述:

系统的配置文件是使用XML编写的,格式如下

其中的DLLFile标签的字段内的路径是该模块的代码文件的相对于插件配置文件的相对位置,Module标签的path属性是标志下面的子标签Menu Item描述的项是在主界面中的位置,Menu Item的Label是在界面上显示的文字。

3 地图显示及操作模块的实现

本系统静态地图的显示功能模块主要是通过过滤器从地图数据源(地图数据库或地图数据文件)读入所需数据至内存,之后按照一定的坐标系统显示地图若干或全部图层。地图显示中的地图数据是使用Geomedia的GDO组件将数据从地图数据库(Access或者SQL Server等)中读出,再通过过滤器Originating Pipe类读入所需数据,送至Map View组件在屏幕显示。在实现过程中,数据库的连接使用了简单工厂模式,编写了GData Access Factory类,根据不同参数自动选择创建相对应的数据库连接。

静态地图的操作模块的实现中使用Observer模式,Observer模式由主体类和观察者类组成。主体类GOp Event Handler封装了某种操作功能对应的一个鼠标事件的处理过程,观察者类GEvent Control封装了事件捕获组件并包含了一个主体对象的容器GEvent Container。观察者从系统捕获事件后,通知在主体对象容器中与该事件有关的所有主体对象,并把执行权按顺序交给主体对象来处理事件响应。

4 结论

基于GIS的船舶监控系统是港口管理系统中一个基本和重要的子系统。该子系统中获取了港口所有船舶的动静态信息,港口地貌信息。这些信息是很多港口管理系统其它子系统的必须信息,如引航子系统,锚地管理子系统,危险区域管理子系统,还有航道管理子系统等等。系统的后续开发中可以将其他的子系统做为本系统的子模块逐步添加到系统中,利用系统的插件框架,在系统部署运行后添加的新子模块,既使得多个系统共享相同的数据源,减少数据在不同系统之间的交换,增加系统的实时性,又可以降低客户对软件成本的投入。

系统中的动态船舶监控模块对信息的实时性要求比较高,特别是在大型和超大型港口中同时刻的船舶的数目很多时,数据的采集和采集后的实时显示对系统的效率要求特别高。为避免显示刷新时间太长,提高系统的实时性,可以通过暂时的系统硬件升级,而使用并行处理技术处理过滤显示数据才是我们认为的一个极有潜力的方向。

参考文献

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