CN108241325A - 便携式船用智能信息终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式船用智能信息终端，包括智能终端主体和外置信息采集模块；智能终端主体包括内置ARM处理器和电性连接于ARM处理器上的显示屏、触摸屏、储存器和第一无线模块；外置信息采集模块包括外置ARM处理器和连接于外置ARM处理器上的通用串口模块和第二无线模块；第一无线模块和第二无线模块通讯连接；还包括多个传感器，以总线的方式连接至通用串口模块。本发明避免了各种船舶导航、智能管理和信息处理项目的重复开展、研发工作，节省了人力物力和开发成本，能够确保信息的采集、处理和控制更加系统高效。

Description

便携式船用智能信息终端
技术领域
本发明涉及智能终端，具体涉及一种便携式船用智能信息终端。
背景技术
信息化、智能化是船舶导航、控制和管理的发展方向。在现有技术中，海上船舶尚未有效融合、充分利用雷达、AIS、视频、气象等传感器的信息。目前，船(副)长掌握和使用船舶航行、海上目标、气象环境和船机电设备运行状态，还处在依靠人工询问、目力巡查和定点监控的阶段，船舶驾驶室掌握信息不全面、处理不及时、利用效率低等是现有船舶导航控制的主要缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种便携式船用智能信息终端。
本发明的技术方案如下：
一种便携式船用智能信息终端，包括智能终端主体和外置信息采集模块；智能终端主体包括内置ARM处理器和电性连接于ARM处理器上的显示屏、触摸屏、储存器和第一无线模块；外置信息采集模块包括外置ARM处理器和连接于外置ARM处理器上的通用串口模块和第二无线模块；第一无线模块和第二无线模块通讯连接；还包括多个传感器，以总线的方式连接至通用串口模块。
其进一步的技术方案为，所述传感器包括AIS、GPA、计程仪、探测仪、罗经、风向风速仪和/或导航ARPA；
通用串口模块包括多路输出端口，分别与内置ARM处理器的多路输入端口对应连接；
或者，还包括多路开关；多路开关的通道选择端连接内置ARM处理器；多路开关包括多路备选通道；通用串口模块包括多路输出端口，分别通过多路开关的多路备选通道连接至内置ARM处理器，在内置ARM处理器的控制下选择其中一路信号输入至内置ARM处理器的输入端口。
其进一步的技术方案为，AIS通过RS485总线连接至通用串口模块；GPS通过RS232总线连接至通用串口模块；计程仪通过RS232总线连接至通用串口模块；探测仪通过RS232总线连接至通用串口模块；罗经通过RS485总线连接至通用串口模块；风向风速仪通过RS232总线连接至通用串口模块；导航ARPA通过RS232总线连接至通用串口模块。
其进一步的技术方案为，所述智能终端主体之上还连接有一键告警模块；一键告警模块包括北斗协议模块和GPS模块。
其进一步的技术方案为，内置ARM处理器之上还连接有多个功能模块；多个功能模块包括目标回波模块、航行警告模块、智能计算模块、数据记录模块、监控显示模块、气象预报模块和/或远程通讯模块。
本发明的有益技术效果是：
随着物联网技术的不断进步，需要全面、及时、按需的掌握雷达、北斗\GPS、AIS、气象仪、测深、机舱设备和视频监控等传感器的信息，本发明可以将室内无线网汇聚综合信息至便携式移动终端，以此为平台根据海上航行需要定制软件、智能计算和灵活切换，完成船舶的航行综合管理，同时，本发明在智能终端上集成大容量存储器，可存储大量数据资料，为工作提供更为便捷的途径。
本发明是一种船载系统传感器信息交互的通讯平台，对船舶设备和数据信息进行采集、处理以及传输的计算平台，也可作为是各类服务的应用程序运行平台；在智能终端上集成大容量存储器，可存储大量数据资料，为海上导航、作业等提供更为便捷的信息支持。
与现有技术相比，本发明针对中、大型民用船只和军用舰只海上航行中海面、水下、气象和设备等不同的信息需求，同时连接所需要的各种类型的船载传感器进行灵活配置和综合采集使用，对各种监测信息实现从采集、处理、显示、传输和上报等处理操作，不仅避免了各种船舶导航、智能管理和信息处理项目的重复开展、研发工作，节省了人力物力和开发成本，而且能够确保信息的采集、处理和控制更加系统高效。
附图说明
图1是本发明的整体框图。
图2是智能终端主体的框图。
图3是外置信息采集模块的框图。
具体实施方式
根据功能及需求，本发明分为软件设计和硬件设计两大部分。硬件平台是是本发明的基础，包括便携式的智能终端主体、外置信息采集模块、GPS定位导航、北斗定位导航、导航雷达、计程仪、测深仪和气象仪器等。硬件平台还包括外置ARM处理器，并且具有通用串口模块，用于扩展多种串口、网口和USB口，并对底层串口、GPS接收、传感器采集、WIFI模块、触摸屏等硬件设计驱动。软件部分中，内置ARM模块中的数据处理模块是核心，可以实现海图叠加、定位显示、航迹处理、避碰转向和数据处理功能，同时可以在应用层设计机舱设备运行监控报警、气象显示等开窗软件。
图1是本发明的整体框图。如图1所示，本发明包括智能终端主体和外置信息采集模块。并融合了通用串口模块、无线模块如WiFi等、多传感器数据处理和海图显示于一体。
图2是智能终端主体的框图。智能终端主体包括内置ARM处理器和电性连接于ARM处理器上的显示屏、触摸屏、储存器和第一无线模块。储存器可用于大容量数据储存，存储采集的传感器数据、航行数据、监控数据等。显示屏可以是平板电脑，作为人机交互的载体。智能终端主体之上还连接有多个功能模块。多个功能模块具体是链接在内置ARM处理器上。结合图1，多个功能模块包括目标回波模块、航行警告模块、智能计算模块、数据记录模块、监控显示模块、气象预报模块和/或远程通讯模块。具体的：
目标回波模块，用于智能航行，采集外置信息采集模块中的AIS、GPS、探测仪等信息，形成船舶航行状态，输出电子海图和导航雷达界面，针对船舶避碰、风场变化、航行过浅而需要航线改变的情况进行智能导航。
数据记录模块，能够记录船舶的航线状态信息，包括语音、图像、数字信号、开工信号、模拟信号等。
监控显示模块，在终端上开发能耗监、状态控软件，对船舶能耗进行监控，采集机舱温度、油位、轮机转速、油压和蒸汽压、倾角等信息，获取船舶本地数据并进行显示。
数据记录模块，雷达、AIS等各种数据经采集和处理后作为船舶动态数据输入，在终端进行综合显示，同时也作为船舶航行数据记录仪的输入数据进行长时间循环覆盖保存，以作为事故调查取证使用。
航行警告模块，接收和处理北斗/GPS告警模块的告警信息，在船舶处于危险状态下(浅水、障碍物、偏离航线)能够发出声光警报，并且指示预警类型，提供避碰导航信息。
远程通讯模块，将实时监测信息以无线传输方式及时发送到岸站；通过无线通信模块将所采集的船舶运行状况信息发送至远程服务器，以供企业或政府职能部门查阅。
另外还有智能计算模块对数据记录模块所记录的船舶动态数据进行记录和处理，气象预报模块用于预报航行图中的气候等。
还有数据储存功能，智能终端主体中的内置ARM处理器按照一定的频率要求将部分采集信息经内部SRAM，按照一定的要求以表格形式存储到本地硬盘中，提供海洋监测用户长期持久的信息存储功能。
如图1所示，智能终端主体之上还连接有一键告警模块；一键告警模块包括北斗协议模块和GPS模块。
图3是外置信息采集模块的框图。结合图1、图3，外置信息采集模块包括外置ARM处理器和连接于外置ARM处理器上的通用串口模块和第二无线模块。第一无线模块和第二无线模块通讯连接，用于在智能终端主体和外置信息采集模块之间传递数据。具体的可以使用蓝牙、WiFi等。还包括多个传感器，以总线的方式连接至通用串口模块。
传感器具体包括AIS(Automatic Identification System，船舶自动识别系统)、GPS、计程仪、探测仪、罗经、风向风速仪和/或导航ARPA(Automatic radar plotting aid，自动雷达标绘仪)。如图1所示，传感器链接至外置信息采集模块之中的通用串口模块之上。
具体的，AIS通过RS485总线连接至通用串口模块。GPS通过RS232总线连接至通用串口模块。计程仪通过RS232总线连接至通用串口模块。探测仪通过RS232总线连接至通用串口模块。罗经通过RS485总线连接至通用串口模块。风向风速仪通过RS232总线连接至通用串口模块。导航ARPA通过RS232总线连接至通用串口模块。
通用串口模块包括多路输出端口，分别直接与内置ARM处理器的多路输入端口对应连接。
还可以使用另一种技术方案，即增加一个多路开关。多路开关的通道选择端连接内置ARM处理器。多路开关包括多路备选通道。通用串口模块包括多路输出端口，分别通过多路开关的多路备选通道连接至内置ARM处理器，在内置ARM处理器的控制下可以选择其中一路信号输入至内置ARM处理器的输入端口。
通用串口模块将各个传感器的模拟信号和数字信号输入至内置ARM处理器。
具体的，在本实施例中，模拟信号是通过多路开关传输，多路开关的通道选择端连接内置ARM处理器，内置ARM处理器将选中输入的一路模拟信号输出至A/D转换器进行模数转换处理后，输出数字信号至内置ARM处理器。
数字信号的输入方法如下：在通用串口模块中包含有多路RS232和RS485接口，通过通用串口模块中的串口扩展电路连接内置ARM处理器的DART接口；内置ARM处理器通过SPI总线连接储存设备，如SD卡等。
本发明的工作方法为：
智能终端主体中的内置ARM处理器，通过第二无线模块接收外置信息采集模块所采集的数据，数据是经由第一无线模块发送的北斗\GPS信息、导航雷达、气象、水深和机舱监控报警等数据。智能终端主体综合利用现场数据实现智能导航、监控和调度，实现船舶综合信息管理。
具体的，传感器进行数据采集，实现船舶航行过程中本船所有航行动态数据的采集，能够采集船舶位置、航向、对地航速、对水航速、船艏向、水深、主机数据、风速风向数据、气温、湿度等本船信息。
传感器收集周围船只位置、动态信息和AIS信息，通过外置信息采集模块传输至智能终端主体，智能终端主体中的各个功能模块结合船舶航行状态数据，计算预测需要进行的转向、减速等避碰操作。智能终端主体还根据获取的海上实时气象条件，掌握当前风向、风速变化，比较计划航线，给出相应调整的船舶航行状态数据和操作指示。
可将电子海图输入至智能终端主体，智能终端主体中的内置ARM处理器将船只的水深数据与当前电子海图进行比较，再结合船舶航行状态数据，得出需要进行的航线改变操作指示。
传感器采集船舶运行状态信息，其包括机舱温度、油位、轮机转速、油压和蒸汽压、倾角等，并用过外置信息采集模块传输至智能终端主体，将所采集的船舶运行状况信息提供船副长查阅并存储于储存器。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种便携式船用智能信息终端，其特征在于，包括智能终端主体和外置信息采集模块；智能终端主体包括内置ARM处理器和电性连接于ARM处理器上的显示屏、触摸屏、储存器和第一无线模块；外置信息采集模块包括外置ARM处理器和连接于外置ARM处理器上的通用串口模块和第二无线模块；第一无线模块和第二无线模块通讯连接；还包括多个传感器，以总线的方式连接至通用串口模块。
2.如权利要求1所述的便携式船用智能信息终端，其特征在于，所述传感器包括AIS、GPA、计程仪、探测仪、罗经、风向风速仪和/或导航ARPA；
通用串口模块包括多路输出端口，分别与内置ARM处理器的多路输入端口对应连接；
或者，还包括多路开关；多路开关的通道选择端连接内置ARM处理器；多路开关包括多路备选通道；通用串口模块包括多路输出端口，分别通过多路开关的多路备选通道连接至内置ARM处理器，在内置ARM处理器的控制下选择其中一路信号输入至内置ARM处理器的输入端口。
3.如权利要求2所述的便携式船用智能信息终端，其特征在于，AIS通过RS485总线连接至通用串口模块；GPS通过RS232总线连接至通用串口模块；计程仪通过RS232总线连接至通用串口模块；探测仪通过RS232总线连接至通用串口模块；罗经通过RS485总线连接至通用串口模块；风向风速仪通过RS232总线连接至通用串口模块；导航ARPA通过RS232总线连接至通用串口模块。
4.如权利要求2所述的便携式船用智能信息终端，其特征在于，所述智能终端主体之上还连接有一键告警模块；一键告警模块包括北斗协议模块和GPS模块。
5.如权利要求1所述的便携式船用智能信息终端，其特征在于，内置ARM处理器之上还连接有多个功能模块；多个功能模块包括目标回波模块、航行警告模块、智能计算模块、数据记录模块、监控显示模块、气象预报模块和/或远程通讯模块。
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