CN103295425A - 小型船舶用自动识别避碰及呼救设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小型船舶用自动识别避碰及呼救设备，包括GPS天线、VHF天线、锂充电电池、锂亚电池、落水检测触点、充电及数据接口、螺钉、防水橡胶密封圈、下壳、上壳与主板，主板由电源管理电路、信息处理单元、VHF信道机、GPS接收机、用户操作接口、锂充电电池、锂亚电池、落水检测触点、呼救按键、开机按键、GPS指示灯、状态指示灯、充电及数据接口、GPS天线、VHF天线以及数据连接线和电源连接线组成，有益效果是双电源供电、全天候室外工作、落水后自动竖直漂浮于水面、自动检测落水呼救、成本低廉、外形设计小巧紧凑、便于安装、拆卸、携带，适合小型船舶作为避碰和救生设备使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶自动识别系统技术的船载设备，特别涉及一种小型船舶用自动识别避碰及呼救设备。
背景技术
近几年船舶自动识别系统（AIS）设备陆续在全国各沿海城市推广安装，AIS系统的普及，大大减少了海上交通事故的发生数量，保证了人民的生命财产安全。然而目前主要推广安装对象集中在300总吨以上的客货船舶，对于300总吨以下的船舶，甚至100总吨以下的船舶，推广AIS设备面临着重重阻力，首先这种小型船舶不具备安装标准AIS设备的条件，小型船舶形态各异没有空间安装标准AIS的天线，小型船舶一般没有船载直流电源提供给AIS设备使用，其次是小型船舶业主一般是个体经营，运营成本较低，不愿意购买过于昂贵的设备。
目前，国家要求小型船舶采取防碰撞措施，即通过安装小船用定位仪，可以对安装船只进行位置确认，同时突发事故时也可以向周围船舶求救告警。
发明内容
鉴于此，本发明设计一种采用电池供电、小巧便携、低成本的AIS设备，使之适合在小型船舶上安装推广，保障海上运输安全，具体技术方案是： 一种小型船舶用自动识别避碰及呼救设备，包括GPS天线、VHF天线、锂充电电池、锂亚电池、落水检测触点、充电及数据接口、螺钉、防水橡胶密封圈、下壳、上壳与主板，其特征在于：主板安放在上壳与下壳之间的中部圆柱形壳体内，VHF天线、GPS天线分别焊接在主板正上方，VHF天线安插在上壳上方圆柱形壳体内，GPS天线顶靠在上壳、下壳之间的中部圆柱形壳体内，锂充电电池、锂亚电池分别连接在主板下方并安插在下壳下方圆柱形壳体内，落水检测触点镶嵌在下壳底部，充电及数据接口螺装在下壳底部，上壳与下壳接缝处装有防水橡胶密封圈，上壳与下壳用螺钉固定在一起；所述的主板由电源管理电路、信息处理单元、VHF信道机、GPS接收机、用户操作接口、锂充电电池、锂亚电池、落水检测触点、呼救按键、开机按键、GPS指示灯、状态指示灯、充电及数据接口、GPS天线、VHF天线以及数据连接线和电源连接线组成，其电路连接为VHF天线连接在VHF信道机上，GPS天线连接在GPS接收机上，状态指示灯、GPS指示灯、充电及数据接口及开机按键一端、呼救按键一端、落水检测触点一端连接在用户操作接口上，开机按键、呼救按键、落水检测触点的另一端接地，VHF信道机、GPS接收机、用户操作接口和电源管理电路通过数据电缆分别连接到信息处理单元，VHF信道机、GPS接收机、用户操作接口、信息处理单元通过电源电缆分别连接到电源管理电路，锂充电电池和锂亚电池正极分别连接电源管理电路输入端、负极接地。
其安装采用便携安装夹，便携安装夹一端开口，将主机下壳体圆柱部分通过便携安装夹开口端推入，便携安装夹在弹性的作用下紧紧夹持住主机下壳，固定完毕。当需要拆卸主机时，需要握住主机，沿便携安装夹开口端方向拉出主机即可。
本发明的有益效果是双电源供电、全天候室外工作、落水后自动竖直漂浮于水面、自动检测落水呼救、成本低廉、外形设计小巧紧凑、便于安装、拆卸、携带，适合小型船舶作为避碰和救生设备使用。
附图说明
图1是本发明的结构图。
图2是本发明的电原理图。
图3是本发明的便携安装夹结构图。
具体实施方式
下面根据附图作进一步说明。
如图1所示，本发明包括GPS天线2-9、VHF天线2-10、锂充电电池2-1、锂亚电池2-2、落水检测触点1-6、充电及数据接口1-5、螺钉1-4、防水橡胶密封圈1-3、下壳1-2、上壳1-1与主板，其特征在于：主板安放在上壳1-1与下壳1-2之间的中部圆柱形壳体内，VHF天线2-10、GPS天线2-9分别焊接在主板正上方，VHF天线2-10安插在上壳1-1上方圆柱形壳体内，GPS天线2-9顶靠在上壳1-1、下壳1-2之间的中部圆柱形壳体内，锂充电电池2-1、锂亚电池2-2分别连接在主板下方并安插在下壳1-2下方圆柱形壳体内，落水检测触点1-6镶嵌在下壳1-2底部，充电及数据接口1-5螺装在下壳1-2底部，上壳1-1与下壳1-2接缝处装有防水橡胶密封圈1-3，上壳1-1与下壳1-2用螺钉1-4固定在一起，可使整机达到IP67防水级别，上壳1-1、下壳1-2均采用抗紫外线改性塑料制成，防曝晒，可以全天候在室外工作。上壳1-1与下壳1-2设计成大直径圆柱形开口的T型壳体，使整机呈两端细中间粗的外形，并将两个最重的部件锂充电电池2-1、锂亚电池2-2设计安装在下壳1-2的底部，有利于降低整机重心，保证整机在水中竖直漂浮的稳定性。控制整机密度保证使VHF天线2-10、GPS天线2-9漂浮于水面以上。VHF天线2-10采用中心频率为162MHz的鞭状天线。GPS天线2-9采用25mm×25mm有源陶瓷天线，接收信号好效果稳定。落水检测触点1-6采用铜质镀镍金工艺防盐雾处理，落水检测触点1-6直接注塑在下壳1-2底部防止海水渗入。充电及数据接口1-5采用防水防盐雾连接器安装在下壳1-2底部，用于为锂充电电池2-1充电和整机信息配置。
图2所示，本发明的电路由电源管理电路、信息处理单元、VHF信道机、GPS接收机、用户操作接口、锂充电电池2-1、锂亚电池2-2、落水检测触点2-3、呼救按键2-4、开机按键2-5、GPS指示灯2-6、状态指示灯2-7、充电及数据接口2-8、GPS天线2-9、VHF天线2-10以及数据连接线和电源连接线组成，电路连接为VHF天线2-10连接在VHF信道机上，GPS天线2-9连接在GPS接收机上，状态指示灯2-7、GPS指示灯2-6、充电及数据接口2-8及开机按键2-5一端、呼救按键2-4一端、落水检测触点2-3一端连接在用户操作接口上，开机按键2-5、呼救按键2-4、落水检测触点2-3的另一端接地，VHF信道机、GPS接收机、用户操作接口和电源管理电路通过数据电缆分别到连接信息处理单元，VHF信道机、GPS接收机、用户操作接口、信息处理单元通过电源电缆分别连接到电源管理电路，锂充电电池2-1和锂亚电池2-2正极分别连接电源管理电路输入端、负极接地。
电源管理电路采用MOS管作为电池输入选择控制，开机时默认使用锂充电电池2-1作为供电电源，为VHF信道机、GPS接收机、用户操作接口、信息处理单元供电。当用户按动呼救按键2-4或者落水检测触点2-3闭合后，电源管理单元自动切换到锂亚电池2-2供电模式，为VHF信道机、GPS接收机、用户操作接口、信息处理单元等各单元供电，电源管理电路内置电池充放电保护电路，保护锂充电电池2-1充放电安全，通过充电及数据接口可以为锂充电电池2-1充电。
信息处理单元采用32为嵌入式ARM系统，通过用户操作接口接收用户操作指令，通过GPS接收机获取位置信息和时间信息，并将GPS信息使用AIS协议栈打包程AIS消息，利用软件无线电技术将AIS消息进行GMSK调制并控制VHF信道机发射出去。信息处理单元通过电源管理电路控制GPS接收机、VHF信道机分时工作，通过优化GPS热启动算法，使GPS接收机从通电到定位保证在2秒以内，GPS接收机在每次发送数据时才会启动，其他时刻均处于休眠不耗电状态。通过通过充电及数据接口信息处理单元可以与计算机通信，修改主机静态信息。
VHF信道机负责将信息处理单元发送来的GMSK信号进行调制，并按照信息处理单元的要求在161.975Mhz和162.025Mhz两个信道交替发射。VHF信道机主要由锁相环、VCO以及射频放大电路组成。VHF天线（2-10）负责将VHF信道机发送来的射频信号转发到无线空间之中。
GPS接收机选用高灵敏度的GPS专用模块Ublox NEO-6M，采用3V供电，冷启动定位时间32秒，配合25mm×25mm有源陶瓷天线使用，可以在海上恶劣天气状况下快速定位。
用户操作接口负责扫描开机按键2-5、呼救按键2-4、落水检测触点1-6状态，并控制状态指示灯2-7、GPS指示灯2-6亮灭。在关机状态下，当开机按键2-5被按下后，用户操作接口通知电源管理电路启动锂充电电池2-1为整机供电，同时通知信息处理单元通知个单元进入避碰工作模式，使用AIS Class B协议向外发射船舶静态信息和动态信息。当呼救按键2-4被按下，或者设备落水，用户操作接口将通知信息处理单元进入呼救工作模式，电源管理电路开启锂亚电池2-2，关闭锂充电电池2-1，使用AIS-SART协议对外发射呼救信息和位置信息，在用户操作接口控制下状态指示灯2-7在每发送一条AIS消息时红灯闪烁一下，GPS指示灯2-6在GPS未定位状态下闪烁黄灯，定位后闪烁绿灯。
所选用的锂充电电池2-1为7.4V/1800mAH电池组，避碰工作模式下可以连续工作200小时以上，锂亚电池2-2为6V/600mAH电池组，呼救模式下可以连续工作72小时以上，锂亚电池（2-2）具有容量高、自放电非常小，因此电池寿命为10年，10年内任何时间开启都能保证设备正常工作72小时以上。
设备机身设计有落水检测触点1-6，当设备落水后，落水检测触点1-6触发设备发送求助信息，用于当船舶意外发生碰撞倾覆时设备主动向周围船只发送求助信息。
如图3所示，本发明配备了便捷安装夹，便捷安装夹采用抗紫外线改性塑料制成，提前将便捷安装夹固定在船舶驾驶仓墙壁外侧，使用时将主机从便捷安装夹开口端推入，便携安装夹在材料弹性作用下将主机抱住不会退落，船舶靠港后，人员撤离前将主机从便携安装夹沿开口端拔出即可。
Claims (1)
1. 一种小型船舶用自动识别避碰及呼救设备，包括GPS天线（2-9）、VHF天线（2-10）、锂充电电池（2-1）、锂亚电池（2-2）、落水检测触点（1-6）、充电及数据接口（1-5）、螺钉（1-4）、防水橡胶密封圈（1-3）、下壳（1-2）、上壳（1-1）与主板，其特征在于：主板安放在上壳（1-1）与下壳（1-2）之间的中部圆柱形壳体内，VHF天线（2-10）、GPS天线（2-9）分别焊接在主板正上方，VHF天线（2-10）安插在上壳（1-1）上方圆柱形壳体内，GPS天线（2-9）顶靠在上壳（1-1）、下壳（1-2）之间的中部圆柱形壳体内，锂充电电池（2-1）、锂亚电池（2-2）分别连接在主板下方并安插在下壳（1-2）下方圆柱形壳体内，落水检测触点（1-6）镶嵌在下壳（1-2）底部，充电及数据接口（1-5）螺装在下壳（1-2）底部，上壳（1-1）与下壳（1-2）接缝处装有防水橡胶密封圈（1-3），上壳（1-1）与下壳（1-2）用螺钉（1-4）固定在一起；所述的主板由电源管理电路、信息处理单元、VHF信道机、GPS接收机、用户操作接口、锂充电电池（2-1）、锂亚电池（2-2）、落水检测触点（1-6）、呼救按键（2-4）、开机按键（2-5）、GPS指示灯（2-6）、状态指示灯（2-7）、充电及数据接口（1-5）、GPS天线（2-9）、VHF天线（2-10）以及数据连接线和电源连接线组成，其电路连接为VHF天线（2-10）连接在VHF信道机上，GPS天线（2-9）连接在GPS接收机上，状态指示灯（2-7）、GPS指示灯（2-6）、充电及数据接口（2-8）及开机按键（2-5）一端、呼救按键（2-4）一端、落水检测触点（1-6）一端连接在用户操作接口上，开机按键（2-5）、呼救按键（2-4）、落水检测触点（1-6）的另一端接地，VHF信道机、GPS接收机、用户操作接口和电源管理电路通过数据电缆分别连接到信息处理单元，VHF信道机、GPS接收机、用户操作接口、信息处理单元通过电源电缆分别连接到电源管理电路，锂充电电池（2-1）和锂亚电池（2-2）正极分别连接电源管理电路输入端、负极接地。
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