CN108417093A - 一种用于船舶通航受限与监管水域的动态虚拟电子围栏系统 - Google Patents
一种用于船舶通航受限与监管水域的动态虚拟电子围栏系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种监控系统，包括：虚拟电子围栏模块；数据集成模块；数据存储模块。及基于该监控系统的一种用于船舶通航受限与监管水域的动态虚拟电子围栏系统，所述围栏系统包括一电子围栏监控平台，平台内部设置有所述监控系统，外部连接有AIS信号源、BDS信号源和ARPA信号源。通过采用多方式、多级别电子围栏设置形式，如三种方式设置的虚拟电子围栏，及根据具体水域情况，自主选择设置电子围栏的级别分级预警方式，有效减少误报警的情况，也同时减少了监控值班人员的工作负担。
Description
技术领域
本发明涉及船舶控制领域，尤其涉及一种通航受限水域中的船舶监管系统。
背景技术
在现有的水上交通监管技术中，自动雷达标绘仪(Automatic Radar PlottingAids，简称ARPA)、船舶自动识别系统(Automatic Identification System，简称AIS)等技术已经十分成熟。北斗卫星定位系统(BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS)的应用也已十分普及，通过北斗卫星定位系统获取船位信息已经十分的方便。而且有的现有技术平台已经具备了为特定船舶设定预警范围的功能，能够为监控值班人员提供更为准确的监控信息。然而现有技术不足在于：一是目前的船舶自动识别系统提供的船位信息由于受到干扰等原因存在数据偏差的情况，容易导致风险识别失效；二是繁忙的航道或港口，船舶过往具有数量大、频率高的特点，手动设定预警范围会给监控值班人员带来较重的工作负担，并且船舶通过较快，船舶通过监管区后，设定的预警范围即失效；三是小吨位渔船并不强制要求安装船舶自动识别设备，而卫星定位导航设备已在各类渔船上基本普及，然而船舶自动识别设备与卫星定位导航设备信息的集成使用仍然处于起步阶段，未有较成熟的应用。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种基于BDS系统与AIS系统的船舶通航受限与监管水域的动态虚拟电子围栏系统，所述电子围栏能够对通航受限水域内的船舶是否存在碰撞危险进行初步监控，通过检测是否船舶驶入虚拟电子围栏来判断是否存在潜在碰撞危险。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种监控系统，包括：虚拟电子围栏模块，用于虚拟电子围栏设置、碰撞风险识别和数据分析；数据集成模块，用于环境图像信息、水文气象信息、碍航信息及船位信息的识别、显示与处理；数据存储模块，用于船位信息保存、电子围栏设定信息保存、险情信息保存和预设信息保存。
进一步的，所述虚拟电子围栏模块包括电子围栏手动设置子模块、电子围栏半自动设置子模块、电子围栏自动设置子模块、风险识别与分析子模块、警报子模块；所述电子围栏手动设置子模块具有人机交互界面，监控平台操作人员可手动输入需要设置电子围栏的船舶信息以及电子围栏的分级警报范围；所述电子围栏半自动设置子模块具有人机交互界面，监控平台操作人员可预先输入需要设置电子围栏的船舶信息；所述电子围栏自动设置子模块，具有人机交互界面，监控平台操作人员可根据船舶类型及船级的基本信息划定需要自动设置电子围栏的船舶范围；所述风险识别与分析子模块，利用检验算法准确识别是否有船舶进入预先设定的虚拟电子围栏中；所述警报子模块根据风险识别与分析子模块的结果，调用警报设备的驱动程序，发出对应级别的警报。
进一步的，所述数据集成模块包括电子江图显示子模块、电子海图显示子模块、水文气象信息处理子模块、碍航信息显示处理子模块及船位信息识别合成子模块；所述电子海图信息处理子模块将原始的电子海图信息转为统一的显示格式；所述电子江图信息处理子模块将原始的电子江图信息转为与所述电子海图信息一致的显示格式，并可与电子海图信息处理模块进行数据通信；所述水文气象信息处理子模块将接受到的水文气象信息进行数字化，以便调用时进行数据处理；所述碍航信息显示处理子模块将接收到的碍航信息转化为坐标数据；所述船位信息识别合成子模块包括ARPA数据处理模块、AIS数据处理模块、BDS数据处理模块；所述ARPA数据处理模块对从ARPA接入到监控平台的ARPA信号进行数据处理，转化成船位数据；所述AIS数据处理模块将AIS原始信号解码为船舶静态与动态信息；所述BDS数据处理模块将BDS原始信号解码为船舶静态与动态信息。
进一步的，所述数据存储模块包括船位信息存储子模块、电子围栏设定信息存储子模块、险情信息存储子模块及预设信息存储子模块；所述船位信息存储子模块将合成后的船位信息保存至数据库中；所述电子围栏设定信息存储子模块将设置好的虚拟电子围栏基本信息保存至数据库中；所述险情信息存储子模块将识别出的险情基本信息保存至数据库中；所述预设信息存储子模块将电子围栏半自动设置模块中人机交互界面获取来的预设数据保存至数据库。
一种用于船舶通航受限与监管水域的动态虚拟电子围栏系统，所述围栏系统基于BDS系统与AIS系统的相互配合，所述围栏系统包括一电子围栏监控平台，平台内部设置有上述任一技术方案中的监控系统，外部连接有AIS信号源、BDS信号源和ARPA信号源。
进一步的，所述监控平台根据驶入船舶所处虚拟电子围栏的警报级别触发对应级别的警报信号，监控平台的操作人员可根据警报信号做出相应处置，协调相关船舶排除险情。
进一步的，所述围栏系统利用AIS系统与BDS系统相互配合获取船舶动态信息与静态信息，并利用ARPA数据来校准船舶动态信息。
进一步的，所述围栏系统提供手动、半自动、自动三种方式来对监控区域内的船舶设定虚拟电子围栏，监控平台操作人员可以根据不同的需要，选择虚拟电子围栏的设定方式。
进一步的，所述围栏系统可以根据实时气象水文数据、船舶交通流数据为需要设定虚拟电子围栏的船舶计算出需要设定的安全级别数以及对应的尺寸大小。
进一步的，所述围栏系统可将实时获取的碍航物信息进行数字化，并可实现动态与静态碍航物的同时显示。
本发明的有益效果在于：
1.通过识别指定类型或指定船舶的碰撞风险，利用电子围栏的报警机理，将围栏虚拟化，并且可以动态设置，从而通过后台系统对船舶是否存在碰撞危险进行分析检测。
2.通过考虑实际中各种定位系统的局限性，例如小型船舶未配备AIS设备，BDS终端设备已在中国海域渔船全部安装，从而通过本发明所述围栏系统可获取部分不具备AIS设备的船舶信息。
3.为了校准从AIS终端与BDS终端获取的船位信息，本发明技术方案还可利用了雷达数据，通过信息融合技术进行船位校准。
4.本发明通过采用多方式、多级别电子围栏设置形式，如在电子围栏的设置方式上，采用全自动、本自动、手动三种方式设置虚拟电子围栏；在警报方式上，采用分级预警的方式，根据具体水域情况，自主选择设置电子围栏的级别，有效减少误报警的情况，也同时减少了监控值班人员的工作负担。
附图说明
附图1为本发明监控系统结构示意图；
附图2为本发明监控系统运行流程示意图；
附图3为本发明系统的构造示意图；
附图4位本发明虚拟电子围栏分级结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详述：
如图1所示，一种监控系统，包括：虚拟电子围栏模块，用于虚拟电子围栏设置、碰撞风险识别和数据分析；数据集成模块，用于环境图像信息、水文气象信息、碍航信息及船位信息的识别、显示与处理；数据存储模块，用于船位信息保存、电子围栏设定信息保存、险情信息保存和预设信息保存。
进一步的，所述虚拟电子围栏模块包括电子围栏手动设置子模块、电子围栏半自动设置子模块、电子围栏自动设置子模块、风险识别与分析子模块、警报子模块；所述电子围栏手动设置子模块具有人机交互界面，监控平台操作人员可手动输入需要设置电子围栏的船舶信息以及电子围栏的分级警报范围；所述电子围栏半自动设置子模块具有人机交互界面，监控平台操作人员可预先输入需要设置电子围栏的船舶信息；所述电子围栏自动设置子模块，具有人机交互界面，监控平台操作人员可根据船舶类型及船级的基本信息划定需要自动设置电子围栏的船舶范围；所述风险识别与分析子模块，利用检验算法准确识别是否有船舶进入预先设定的虚拟电子围栏中；所述警报子模块根据风险识别与分析子模块的结果，调用警报设备的驱动程序，发出对应级别的警报。
进一步的，所述数据集成模块包括电子江图显示子模块、电子海图显示子模块、水文气象信息处理子模块、碍航信息显示处理子模块及船位信息识别合成子模块；所述电子海图信息处理子模块将原始的电子海图信息转为统一的显示格式；所述电子江图信息处理子模块将原始的电子江图信息转为与所述电子海图信息一致的显示格式，并可与电子海图信息处理模块进行数据通信；所述水文气象信息处理子模块将接受到的水文气象信息进行数字化，以便调用时进行数据处理；所述碍航信息显示处理子模块将接收到的碍航信息转化为坐标数据；所述船位信息识别合成子模块包括ARPA数据处理模块、AIS数据处理模块、BDS数据处理模块；所述ARPA数据处理模块对从ARPA接入到监控平台的ARPA信号进行数据处理，转化成船位数据；所述AIS数据处理模块将AIS原始信号解码为船舶静态与动态信息；所述BDS数据处理模块将BDS原始信号解码为船舶静态与动态信息。
进一步的，所述数据存储模块包括船位信息存储子模块、电子围栏设定信息存储子模块、险情信息存储子模块及预设信息存储子模块；所述船位信息存储子模块将合成后的船位信息保存至数据库中；所述电子围栏设定信息存储子模块将设置好的虚拟电子围栏基本信息保存至数据库中；所述险情信息存储子模块将识别出的险情基本信息保存至数据库中；所述预设信息存储子模块将电子围栏半自动设置模块中人机交互界面获取来的预设数据保存至数据库。
如图3、4所示，一种用于船舶通航受限与监管水域的动态虚拟电子围栏系统，所述围栏系统基于BDS系统与AIS系统的相互配合，包括一电子围栏监控平台，平台内部设置上述实施例中所述的监控系统，外部连接有AIS信号源、BDS信号源和ARPA信号源。具体实施例中，进一步的，所述监控平台根据驶入船舶所处虚拟电子围栏的警报级别触发对应级别的警报信号，监控平台的操作人员可根据警报信号做出相应处置，协调相关船舶排除险情。进一步的，所述围栏系统利用AIS系统与BDS系统相互配合获取船舶动态信息与静态信息，并利用ARPA数据来校准船舶动态信息。进一步的，所述围栏系统提供手动、半自动、自动三种方式来对监控区域内的船舶设定虚拟电子围栏，监控平台操作人员可以根据不同的需要，选择虚拟电子围栏的设定方式。进一步的，所述围栏系统可以根据实时气象水文数据、船舶交通流数据为需要设定虚拟电子围栏的船舶计算出需要设定的安全级别数以及对应的尺寸大小。进一步的，所述围栏系统可将实时获取的碍航物信息进行数字化，并可实现动态与静态碍航物的同时显示。
如图2所示，进一步的，实施例中所述动态虚拟电子围栏系统具体工作步骤如下：
1)设置监控中心的监控平台，接入ARPA信号、AIS信号、BDS信号，作为设备数据源；
2)设定需要监控的通航受限水域范围；
3)监控平台实时获取ARPA信号、AIS信号、BDS信号，进行解码并完成数据融合；
4)划定设置电子围栏的船舶类型范围，输入预设电子围栏的船舶信息；
5)运行系统开始进行监控，在监控过程中可手动选择若干船舶进行手动设置虚拟电子围栏；
6)如果检测有船舶进入虚拟电子围栏内，根据所处警报范围的级别发出对应警报；
7)将运行获得的船位信息、电子围栏设置历史信息、险情信息实时保存至数据库中；
8)当停止监控时，可选择先关闭系统软件，然后关闭系统硬件设备，避免数据丢失。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何利用BDS系统与AIS系统的相互配合，通过设置动态虚拟电子围栏避免船舶碰撞风险，提供预警、预报的方法思路均属于本发明技术构思的保护范围，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种监控系统，包括：
虚拟电子围栏模块，用于虚拟电子围栏设置、碰撞风险识别和数据分析；数据集成模块，用于环境图像信息、水文气象信息、碍航信息及船位信息的识别、显示与处理；
数据存储模块，用于船位信息保存、电子围栏设定信息保存、险情信息保存和预设信息保存。
2.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于：所述虚拟电子围栏模块包括电子围栏手动设置子模块、电子围栏半自动设置子模块、电子围栏自动设置子模块、风险识别与分析子模块、警报子模块；所述电子围栏手动设置子模块具有人机交互界面，监控平台操作人员可手动输入需要设置电子围栏的船舶信息以及电子围栏的分级警报范围；所述电子围栏半自动设置子模块具有人机交互界面，监控平台操作人员可预先输入需要设置电子围栏的船舶信息；所述电子围栏自动设置子模块，具有人机交互界面，监控平台操作人员可根据船舶类型及船级的基本信息划定需要自动设置电子围栏的船舶范围；所述风险识别与分析子模块，利用检验算法准确识别是否有船舶进入预先设定的虚拟电子围栏中；所述警报子模块根据风险识别与分析子模块的结果，调用警报设备的驱动程序，发出对应级别的警报。
3.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于：所述数据集成模块包括电子江图显示子模块、电子海图显示子模块、水文气象信息处理子模块、碍航信息显示处理子模块及船位信息识别合成子模块；所述电子海图信息处理子模块将原始的电子海图信息转为统一的显示格式；所述电子江图信息处理子模块将原始的电子江图信息转为与所述电子海图信息一致的显示格式，并可与电子海图信息处理模块进行数据通信；所述水文气象信息处理子模块将接受到的水文气象信息进行数字化，以便调用时进行数据处理；所述碍航信息显示处理子模块将接收到的碍航信息转化为坐标数据；所述船位信息识别合成子模块包括ARPA数据处理模块、AIS数据处理模块、BDS数据处理模块；所述ARPA数据处理模块对从ARPA接入到监控平台的ARPA信号进行数据处理，转化成船位数据；所述AIS数据处理模块将AIS原始信号解码为船舶静态与动态信息；所述BDS数据处理模块将BDS原始信号解码为船舶静态与动态信息。
4.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于：所述数据存储模块包括船位信息存储子模块、电子围栏设定信息存储子模块、险情信息存储子模块及预设信息存储子模块；所述船位信息存储子模块将合成后的船位信息保存至数据库中；所述电子围栏设定信息存储子模块将设置好的虚拟电子围栏基本信息保存至数据库中；所述险情信息存储子模块将识别出的险情基本信息保存至数据库中；所述预设信息存储子模块将电子围栏半自动设置模块中人机交互界面获取来的预设数据保存至数据库。
5.一种用于船舶通航受限与监管水域的动态虚拟电子围栏系统，所述围栏系统基于BDS系统与AIS系统的相互配合，其特征在于：所述围栏系统包括一电子围栏监控平台，平台内部设置有权利要求1－4任一权利要求所述的监控系统，外部连接有AIS信号源、BDS信号源和ARPA信号源。
6.根据权利要求5所述的围栏系统，其特征在于，所述监控平台根据驶入船舶所处虚拟电子围栏的警报级别触发对应级别的警报信号，监控平台的操作人员可根据警报信号做出相应处置，协调相关船舶排除险情。
7.根据权利要求5所述的围栏系统，其特征在于：所述围栏系统利用AIS系统与BDS系统相互配合获取船舶动态信息与静态信息，并利用ARPA数据来校准船舶动态信息。
8.根据权利要求5所述的围栏系统，其特征在于：所述围栏系统提供手动、半自动、自动三种方式来对监控区域内的船舶设定虚拟电子围栏，监控平台操作人员可以根据不同的需要，选择虚拟电子围栏的设定方式。
9.根据权利要求5所述的围栏系统，其特征在于：所述围栏系统可以根据实时气象水文数据、船舶交通流数据为需要设定虚拟电子围栏的船舶计算出需要设定的安全级别数以及对应的尺寸大小。
10.根据权利要求5所述的围栏系统，其特征在于：所述围栏系统可将实时获取的碍航物信息进行数字化，并可实现动态与静态碍航物的同时显示。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180817 |