CN101222396A - 远洋船舶航行态势遥控遥测系统 - Google Patents

Abstract

远洋船舶航行态势遥控遥测系统属于智能交通运输技术领域，该系统针对远洋船舶船端数据采集、船岸数据通信、岸端数据存储，利用远洋船舶现有的通信平台，通过远洋船舶智能通信控制器，自动地把船舶航行的动态信息和机舱运行信息等传回陆地指挥中心，并通过岸端通信网关将数据存储在数据库中，指挥中心能在电子海图平台或其他方式上实时获得船舶的航速、航向、位置、机舱数据等动态信息，了解船舶运行状态；还可以通过岸端调度平台向船端发送各种岸基指令，提取远洋船舶航行态势信息，修改远洋船舶的设备报警参数。结合船舶数据库技术可以方便有效、直观实时、低成本地实现对船舶的调度管理，弥补目前船舶调度管理中通信手段单一、成本高的不足。

Description

远洋船舶航行态势遥控遥测系统

技术领域

本发明属于智能交通运输技术领域，涉及一种远洋船舶航行态势遥控遥测系统。

背景技术

近几年，海上运力、运量直线上升，目前远洋船舶船岸通信有多种方式，例如海事卫星B、C、Mini-C、Mini-M、F站、CDMA等，各系统传输速率、计费方式、通信机制各不相同，船员选择、操作比较复杂，时常造成通信不及时或通信方式选择不合理现象，因此，研制一种智能无需人工干预的远洋船舶航行态势遥控遥测系统十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种远洋船舶航行态势遥控遥测系统，建设海上船舶安全监控系统，实现对远洋海上运输及远洋船舶的全方位监控及调度管理，并有效地降低远洋船舶通信费用使得船岸之间通信能够实现性价比最高，质量最好，效果最佳。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

远洋船舶航行态势遥控遥测系统，由硬件部分和软件部分组成；

a、硬件部分主要由船端数据采集子系统、船端通信控制子系统和岸端通信网关子系统组成，其中，船端数据采集子系统主要由与航行相关设备8、与机舱相关设备9、嵌入式单板计算机10组成，与航行相关设备8、与机舱相关设备9分别与嵌入式单板计算机10连接；

船端通信控制子系统主要由CDMAModem1、船端邮件服务器2、海事卫星Mini-C站3、海事卫星F站4、海事卫星B站5、10M/100M高速以太网集线器6、远洋船舶智能通信控制器7组成；其中，CDMA Modeml和远洋船舶智能通信控制器7通过以太网线与10M/100M高速以太网集线器6相连接，海事卫星F站4和远洋船舶智能通信控制器7通过标准串口线或标准USB端口线相连接，海事卫星B站5和远洋船舶智能通信控制器7通过标准串口线相连接，海事卫星Mini-C站3和远洋船舶智能通信控制器7通过标准串口线相连接，船端邮件服务器2和远洋船舶智能通信控制器7通过以太网线与10M/100M高速以太网集线器6相连接；

岸端通信网关子系统主要由服务器计算机11组成；

b、软件部分主要由远洋船舶智能通信控制软件和岸端通信网关服务软件组成，其中，

远洋船舶智能通信控制软件主要由岸端数据接收处理模块、船舶数据接收处理模块和通信设备控制模块组成，其中，岸端数据接收处理模块包括数据处理模块和数据转发模块，其主要用于获取通过船端各通信设备接收到的岸端数据或指令，并将接收到的数据或指令解析或转发；

船舶数据接收处理模块包括获取待发送数据模块和数据压缩模块，其主要用于获取船端带发送数据并将数据进行压缩；

通信设备控制模块包括信道选择模块、海事卫星B站通信模块、海事卫星F站通信模块、海事卫星Mini-C站通信模块、CDMA通信管理模块和邮件服务器通信模块，其中，信道选择模块根据业务请求的类型，综合考虑实时性、数据量、费用等因素，并检测当前可用的信道，智能选择一条通讯信道或多条信道；海事卫星B站通信模块实时检测海事卫星B站的工作状态、网络信号强度，当信道选择模块触发时启动海事卫星B站连接实现船岸通信；海事卫星F站通信模块实时检测海事卫星F站的工作状态、网络信号强度，当信道选择模块触发时启动海事卫星F站连接，并根据实际需要确定连接种类，实现船岸通信；海事卫星Mini-C站通信模块实时检测海事卫星Mini-C站的工作状态、网络信号强度，接收海事卫星Mini-C站的报文，当信道选择模块触发时，将待发送数据封装成海事卫星Mini-C站发送格式文件发送到岸端卫星地面站；CDMA通信管理模块实时检测CDMA Modem的工作状态、网络信号强度，判断在线状态实时与通信网关建立连接，当信道选择模块触发时将待发送数据传输到岸端通信网关；邮件服务器通信模块实时接收岸端发送的邮件信息，当信道选择模块触发时将待发送数据以电子邮件的形式发送到岸端卫星地面站邮箱；

岸端通信网关服务软件主要由IP数据服务模块、海事通信卫星Mini-C信道数据接收处理模块、邮件数据接收处理模块、岸端指令转发模块、船端数据解析处理模块和数据存入库模块组成，其中，

IP数据服务模块包括CDMA信道数据接收处理模块和海事通信卫星B、F信道数据接收处理模块，CDMA信道数据接收处理模块主要用于建立TCP的服务器端，通过船端通信控制子系统中的CDMA信道建立与岸端通信网关的TCP连接，传输数据；海事通信卫星B、F信道数据接收处理模块主要用于通过船端通信控制子系统中的海事通信卫星B、F信道建立与岸端通信网关的TCP连接，传输数据；

海事通信卫星Mini-C信道数据接收处理模块主要用于接收通过船端通信控制子系统中的海事卫星Mini-C信道发送的数据信息；

邮件数据接收处理模块主要用于接收通过船端通信控制子系统中船端邮件服务器发送的数据；

岸端指令转发模块主要用于接收各客户端发送的指令信息并将信息封装发送到船端通信控制子系统；

船端数据解析处理模块主要用于将通信控制子系统通过各种信道发送到岸端通信网关的数据进行解压缩处理，同时对数据内容进行解析，并将相应的解析数据递交数据入库模块；

数据入库模块主要用于将船端数据解析处理模块解析的船端数据按照要求存入相应的数据库中。

本发明的有益效果是：该系统能够对通信费用、速率、效率进行综合智能分析并进行智能路由，实现对通信信道和通信方式的控制，达到性价比最高，效果最佳；同时，实现岸基对本系统船载设备的远程控制；利用本系统，船舶指挥中心能在电子海图平台或其他方式上实时获得船舶的航速、航向、位置、机舱数据等动态信息，了解船舶运行状态；可以方便有效、直观实时、低成本地实现对船舶的调度管理，弥补目前船舶调度管理中通信手段单一、成本高的不足。

附图说明

图1是本发明的远洋船舶航行态势遥控遥测系统结构框图。

图2是本发明的远洋船舶航行态势遥控遥测系统结构示意图。

图3是本发明的远洋船舶智能通信控制软件构成图。

图4是本发明的岸端通信网关服务软件构成图。

图5是本发明的远洋船舶智能通信控制软件流程图。

图6是本发明的岸端通信网关服务软件流程图。

图中：1、CDMA Modem，2、船端邮件服务器，3、海事卫星Mini-C站，4、海事卫星F站，5、海事卫星B站，6、10M/100M高速以太网集线器，7、远洋船舶智能通信控制器，8、与航行相关设备，9、与机舱相关设备，10、嵌入式单板计算机，11、服务器计算机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细地描述：

如图1至图6所示，本发明远洋船舶航行态势遥控遥测系统由硬件部分和软件部分构成，其中，

a)、硬件部分主要由船端数据采集子系统、船端通信控制子系统和岸端通信网关子系统构成；其中，

船端数据采集子系统的功能是自动采集与船舶航行有关的航速、航向、位置、机舱数据等信息，并将数据封装发送到船端通信控制子系统。

船端通信控制子系统有以下三个功能：

1)、通信信道的智能路由

实现根据业务请求的类型，综合考虑实时性、数据量、费用等因素智能选择一条通讯信道或多条信道，来实现船岸之间的通信；

2)、地面站的智能选择

由于船舶可能在航行中跨越不同洋区，当出现呼叫某个地面站不通时，应能自动切换到其它地面站，保持通信的畅通；

3)、多模式的岸基指令控制

响应岸基控制指令，控制船端本系统相关的设备，改变设备工作参数。

岸端通信网关子系统的功能是自动接收船端通信控制系统通过不同信道发送的船端数据采集系统采集的数据，并将数据存储到岸端数据库中。

船端数据采集子系统主要由嵌入式单板计算机10、与航行相关设备8、与机舱相关设备9组成，其主要功能是自动采集与船舶航行有关的航速、航向、位置、机舱数据等信息。

船端通信控制子系统主要由远洋船舶智能通信控制器7、CDMA Modem1、10M/100M高速以太网集线器6、海事卫星F站4、海事卫星B站5、海事卫星Mini-C站3、船端邮件服务器2组成；其中，CDMA Modeml和远洋船舶智能通信控制器7通过以太网线与10M/100M高速以太网口集线器6相连接，海事卫星F站4和远洋船舶智能通信控制器7通过标准串口线或标准USB端口线相连接，海事卫星B站5和远洋船舶智能通信控制器7通过标准串口线相连接，海事卫星Mini-C站3和远洋船舶智能通信控制器7通过标准串口线相连接，船端邮件服务器2和远洋船舶智能通信控制器7通过以太网线与10M/100M高速以太网口集线器6相连接。

远洋船舶智能通信控制器通过与CDMA Modem、海事卫星F站、海事卫星B站、海事卫星Mini-C站、船端邮件服务器的连接，实时检测各通信设备的工作状态、网络信号强度，发送数据时根据可用通信信道种类、发送数据量大小、发送数据优先级等因素综合智能分析，选择性价比最高，效果最佳的信道进行船岸通信；该智能通信控制器满足了对海上航行船舶与岸间进行数据高速传输，解决了船岸间通信不及时或通信方式选择不合理的瓶颈；是一种船岸数据传送的新手段，是一种智能无需人工干预的新方式，改变了船岸间传统的船岸通信方式。

岸端通信网关子系统主要由服务器计算机11组成。

船端各种与船舶航行有关的航速、航向、位置、机舱数据等信息通过船端数据采集子系统进行采集并将数据封装发送到船端通信控制子系统中的远洋船舶智能通信控制器，远洋船舶智能通信控制器与远洋船舶的CDMA通信信道、海事卫星F站通信信道、海事卫星B站通信信道、海事卫星Mini-C站通信信道、船端邮件服务器相连接，根据通信费用、速率、效率进行综合智能分析并进行智能路由的选择，将船端数据采集子系统采集的与船舶航行有关的航速、航向、位置、机舱数据发送到岸端通信网关子系统，岸端通信网关子系统将接收到的数据解析并存入数据库中。

b)、软件部分由远洋船舶智能通信控制软件和岸端通信网关服务软件构成，其中，远洋船舶智能通信控制软件包括：

1)、岸端数据接收处理模块；

2)、船舶数据接收处理模块；

3)、通信设备控制模块。

其中，岸端数据接收处理模块包括数据处理模块和数据转发模块，岸端数据接收处理模块主要功能是获取通过船端各通信设备接收到的岸端数据或指令，并将接收到的数据或指令解析或转发。

船舶数据接收处理模块包括获取待发送数据模块和数据压缩模块，船舶数据接收处理模块主要功能是获取船端带发送数据并将数据进行压缩。

通信设备控制模块包括信道选择模块、海事卫星B站通信模块、海事卫星F站通信模块、海事卫星Mini-C站通信模块、CDMA通信管理模块和邮件服务器通信模块；其中，信道选择模块根据业务请求的类型，综合考虑实时性、数据量、费用等因素，并检测当前可用的信道智能选择一条通讯信道或多条信道；海事卫星B站通信模块实时检测海事卫星B站的工作状态、网络信号强度，当信道选择模块触发时启动海事卫星B站连接实现船岸通信；海事卫星F站通信模块实时检测海事卫星F站的工作状态、网络信号强度，当信道选择模块触发时启动海事卫星F站连接，并根据实际需要确定连接种类，实现船岸通信；海事卫星Mini-C站通信模块实时检测海事卫星Mini-C站的工作状态、网络信号强度，接收海事卫星Mini-C站的报文，当信道选择模块触发时将待发送数据封装成海事卫星Mini-C站发送格式文件发送到岸端卫星地面站；CDMA通信管理模块实时检测CDMA Modem的工作状态、网络信号强度，判断在线状态实时与通信网关建立连接，当信道选择模块触发时将待发送数据传输到岸端通信网关；邮件服务器通信模块实时接收岸端发送的邮件信息，当信道选择模块触发时将待发送数据以电子邮件的形式发送到岸端卫星地面站邮箱。

岸端通信网关服务软件包括：

1)、IP数据服务模块；

2)、海事通信卫星Mini-C信道数据接收处理模块；

3)、邮件数据接收处理模块；

4)、岸端指令转发模块；

5)、船端数据解析处理模块；

6)、数据存入库模块。

其中，IP数据服务模块分为CDMA信道数据接收处理模块和海事通信卫星B、F信道数据接收处理模块，CDMA信道数据接收处理模块的主要功能是建立TCP的服务器端，通过船端通信控制子系统中的CDMA信道建立与岸端通信网关的TCP连接，传输数据；海事通信卫星B、F信道数据接收处理模块的主要功能是通过船端通信控制子系统中的海事通信卫星B、F信道建立与岸端通信网关的TCP连接，传输数据。

海事通信卫星Mini-C信道数据接收处理模块，主要功能是接收通过船端通信控制子系统中的海事卫星Mini-C信道发送的数据信息，海事通信卫星Mini-C信道是一个存储转发系统，需要通信网关与卫星地面站之间建立连接接收海事通信卫星Mini-C信道传输的数据。

邮件数据接收处理模块，主要功能是接收通过船端通信控制子系统中船端邮件服务器发送的数据，船端通信控制子系统将数据以电子邮件形式发送到岸端邮件服务器，岸端通信网关通过与相应的岸端邮件服务器连接接收数据。

岸端指令转发模块，主要功能是接收各客户端发送的指令信息并将信息封装发送到船端通信控制子系统。

船端数据解析处理模块，主要功能是将通信控制子系统通过各种信道发送到岸端通信网关的数据进行解压缩处理，同时对数据内容进行解析，并将相应的解析数据递交数据存入库模块。

数据入库模块，主要功能是将船端数据解析处理模块解析的船端数据按照要求存入相应的数据库中。

远洋船舶智能通信控制软件与岸端通信网关服务软件为自动运行软件，无界面无需人工干预。

Claims (1)

1.远洋船舶航行态势遥控遥测系统，其特征在于，由硬件部分和软件部分组成；

a、硬件部分主要由船端数据采集子系统、船端通信控制子系统和岸端通信网关子系统组成，其中，船端数据采集子系统主要由与航行相关设备(8)、与机舱相关设备(9)、嵌入式单板计算机(10)组成，与航行相关设备(8)、与机舱相关设备(9)分别与嵌入式单板计算机(10)连接；

船端通信控制子系统主要由CDMAModem(1)、船端邮件服务器(2)、海事卫星Mini-C站(3)、海事卫星F站(4)、海事卫星B站(5)、10M/100M高速以太网集线器(6)、远洋船舶智能通信控制器(7)组成；其中，CDMAModem(1)和远洋船舶智能通信控制器(7)通过以太网线与10M/100M高速以太网集线器(6)相连接，海事卫星F站(4)和远洋船舶智能通信控制器(7)通过标准串口线或标准USB端口线相连接，海事卫星B站(5)和远洋船舶智能通信控制器(7)通过标准串口线相连接，海事卫星Mini-C站(3)和远洋船舶智能通信控制器(7)通过标准串口线相连接，船端邮件服务器(2)和远洋船舶智能通信控制器(7)通过以太网线与10M/100M高速以太网集线器(6)相连接；

岸端通信网关子系统主要由服务器计算机(11)组成；

b、软件部分主要由远洋船舶智能通信控制软件和岸端通信网关服务软件组成，其中，

远洋船舶智能通信控制软件主要由岸端数据接收处理模块、船舶数据接收处理模块和通信设备控制模块组成，其中，岸端数据接收处理模块包括数据处理模块和数据转发模块，其主要用于获取通过船端各通信设备接收到的岸端数据或指令，并将接收到的数据或指令解析或转发；

船舶数据接收处理模块包括获取待发送数据模块和数据压缩模块，其主要用于获取船端带发送数据并将数据进行压缩；

通信设备控制模块包括信道选择模块、海事卫星B站通信模块、海事卫星F站通信模块、海事卫星Mini-C站通信模块、CDMA通信管理模块和邮件服务器通信模块，其中，信道选择模块根据业务请求的类型，综合考虑实时性、数据量、费用等因素，并检测当前可用的信道，智能选择一条通讯信道或多条信道；海事卫星B站通信模块实时检测海事卫星B站的工作状态、网络信号强度，当信道选择模块触发时启动海事卫星B站连接实现船岸通信；海事卫星F站通信模块实时检测海事卫星F站的工作状态、网络信号强度，当信道选择模块触发时启动海事卫星F站连接，并根据实际需要确定连接种类，实现船岸通信；海事卫星Mini-C站通信模块实时检测海事卫星Mini-C站的工作状态、网络信号强度，接收海事卫星Mini-C站的报文，当信道选择模块触发时，将待发送数据封装成海事卫星Mini-C站发送格式文件发送到岸端卫星地面站；CDMA通信管理模块实时检测CDMA Modem的工作状态、网络信号强度，判断在线状态实时与通信网关建立连接，当信道选择模块触发时将待发送数据传输到岸端通信网关；邮件服务器通信模块实时接收岸端发送的邮件信息，当信道选择模块触发时将待发送数据以电子邮件的形式发送到岸端卫星地面站邮箱；

岸端通信网关服务软件主要由IP数据服务模块、海事通信卫星Mini-C信道数据接收处理模块、邮件数据接收处理模块、岸端指令转发模块、船端数据解析处理模块和数据存入库模块组成，其中，

IP数据服务模块包括CDMA信道数据接收处理模块和海事通信卫星B、F信道数据接收处理模块，CDMA信道数据接收处理模块主要用于建立TCP的服务器端，通过船端通信控制子系统中的CDMA信道建立与岸端通信网关的TCP连接，传输数据；海事通信卫星B、F信道数据接收处理模块主要用于通过船端通信控制子系统中的海事通信卫星B、F信道建立与岸端通信网关的TCP连接，传输数据；

海事通信卫星Mini-C信道数据接收处理模块主要用于接收通过船端通信控制子系统中的海事卫星Mini-C信道发送的数据信息；

邮件数据接收处理模块主要用于接收通过船端通信控制子系统中船端邮件服务器发送的数据；

岸端指令转发模块主要用于接收各客户端发送的指令信息并将信息封装发送到船端通信控制子系统；

船端数据解析处理模块主要用于将通信控制子系统通过各种信道发送到岸端通信网关的数据进行解压缩处理，同时对数据内容进行解析，并将相应的解析数据递交数据入库模块；

数据入库模块主要用于将船端数据解析处理模块解析的船端数据按照要求存入相应的数据库中。

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