CN109559563A - 一种船舶避碰预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船舶技术领域，具体涉及一种船舶避碰预警系统。本发明系统包括信息获取装置、信息处理系统和移动终端；信息处理系统判断接收的信息是否为本船舶数据，如是进行储存；如不是则计算发出该数据的船舶与本船舶之间的相距距离，相距距离与预先设定的安全距离比较，如果相距距离小于安全距离则为预警距离，存储数据同时发出预警信息。本发明提供的一种船舶避碰预警系统，分体设计根据需要灵活调节信息获取装置数量，提高预警精度、降低船舶之间避碰概率，系统可自动存储有用信息，摒弃无用信息，降低存储压力，系统界面功能设置合理，操作性强。

Description

一种船舶避碰预警系统

【技术领域】

本发明涉及船舶技术领域，具体涉及一种船舶避碰预警系统。

【背景技术】

根据各种相关资料文献的记录，船撞桥事故在世界各地一直在不断地发生，船撞桥事故的次数远比人们想象的频繁。在我国，船撞桥事故同样频繁发生。如武汉长江大桥自从1957年建成以来，大约发生了70起船撞桥事故；南京长江大桥建桥至今已发生约30起船撞桥事故；有报道说，白沙沱大桥发生的船撞桥事故达到了上百起之多。船舶事故原因主要体现以下几个方面：

一、船舶通讯不够畅通。现在船舶最常使用的单边带对讲机和手机，这两种工具总体情况良好，但对讲机容易受到天气、距离和障碍物等因素的影响，有时通话音质效果并不理想；手机受网络覆盖情况的限制，在信号弱或网络覆盖不到的地方，就无法通讯；无论是手机还是对讲机，在台风、大风期间以及船舶遇险求助时，不能发挥百分百效能，可能会导致事故的发生和人民群众的生命和财产损失。

二、船舶反应速度慢。开船不像开车，你踩油门它就走。开船的操作是有延迟的，就像你踩了半天油门车纹丝不动，过了半天才慢慢起步，等到你发现速度太快了的时候踩住油门它又要好半天才能停下来。而且是越大的船这种延迟效应越明显。船舶碰撞事件常发生，原因就是因为船舶操纵的难度以及航道有限造成的。

三、碰撞事故多，损失大。随着航运业的发展，商船、货船、砂船、渔船往来的密度越来越大，商船航道、锚地和渔民习惯捕捞渔场相互重叠，给船舶安全作业带来严峻考验，碰撞事故时有发生。

四、应急援救反映慢。船舶一旦发生险情或紧急情况时，往往得不到迅速、及时、有效的援助和救助，由于通讯不畅导致发生沉船事故而无法报警，即使得到报警，也因无法获知周边船只情况和统一调度，致使延误了施救时机，导致事故升级。

由于船撞桥事故时常发生，而且一旦发生会给生命、财产以及环境和社会造成了极大的损害，因此深入开展有关研究，目前船舶避碰系统有一定研究，操作界面和灵敏程度不高，可视化程度低，界面不够友好，开发一种船舶避碰预警系统，提高精准度，以减小船撞桥事故率、降低船舶碰撞，具有重要的意义。

【发明内容】

本发明的发明目的在于：针对背景技术中的问题，提供一种船舶避碰预警系统，分体设计提高预警精度、降低船舶之间避碰概率，系统界面功能设置合理，操作性强。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种船舶避碰预警系统，包括信息获取装置、信息处理系统和移动终端；

所述信息获取装置包括：GPS模块：用于接收船舶GPS信息，并将船舶GPS信息发送至控制器模块；控制器模块：将GPS信息解析得到GPS解析信息后发送给第一通信模块，所述GPS信息解析信息包括但不限于船经纬度、时间、速度、航向角；第一通信模块，将GPS解析信息通过广播数据模式发送；电源模块，与所述控制器模块相连，并向控制器模块提供电源；

所述信息处理系统包括：通信协议模块：与所述第二通信模块相连，用于签订通信数据通信协议；第二通信模块：用于接收第一通信模块发出的广播数据，并传送给航行管理系统；航行管理系统：接收第二通信模块发送的广播数据后判断是否为本船舶数据，如是进行储存；如不是则计算发出该数据的船舶与本船舶之间的相距距离，相距距离与预先设定的安全距离比较，如果相距距离小于安全距离则为预警距离，存储数据同时发出预警信息；显示模块：与航行管理系统相连，显示航行管理系统信息；

所述移动终端通过无线信号与所述航行管理系统相连，提供天气查询和在线路线规划。

优化的，移动终端接收与所述第二通信模块通过无线信号连接，接收航行管理系统发出的预警信号，接受航行管理系统请求提供天气查询和在线路线规划。

优化的方案，还包括服务器，所述服务器与所述信息处理系统无线连接，接收信息处理系统传输资料，接受信息处理系统调取数据命令并将结果反馈至信息处理系统。

进一步优化，所述移动终端选自手机客户端，所述无线信号选自GPRS无线信号或WIFI信号，手机客户端还用于接收所述航行管理系统发出的报警信号。

进一步优化的，所述航行管理系统包括用于用户和/或管理员注册，并存储至存储模块的注册模块，用于用户和/或管理员登陆的登陆模块；所述登陆模块又包括：天气模块，与所述移动终端相连，显示和预测天气信息，将实时天气信息存储至存储模块；微处理模块：接收第二通信模块发送的广播数据，判断接收的广播数据是否为本船舶数据，如是则发送至监测预警模块和存储模块；如不是则计算发出该GPS的船舶与本船舶之间的相距距离，通过与设定的安全距离比较，如果相距距离小于安全距离则为预警距离，向监测预警模块发出预警信息同时向存储模块存储预警信息；监测预警模块，接收所述微处理模块发送的广播数据、预警信息，转换后显示海图、本船舶位置、本船舶实时轨迹、他船舶预警信息；设定安全距离并发送给微处理模块；查询模块：与存储模块相连，调取存储模块数据并提供查询，查询内容包括但不限于船舶航注册信息、航行数据、天气信息、海图轨迹、预警信息；航线模块：通过虚拟串口建立数据通信，实现船舶自动跟踪、航线规划及航线跟踪；路线模块：调用互联网地图的导航API接口，通过QWebView控件加载HTML文件显示导航地图；存储模块，用于存储微处理模块发送的本船舶数据、预警信息、实时天气信息，接受微处理模块和查询模块调取数据命令并反馈。

更进一步优化的，所述注册模块录入船舶基本信息并存储到数据存储模块，船舶基本信息包括但不限于：船识别码、船名、呼号、船舶类型、船载GPS信息；

再更进一步优化的，所述监测预警模块与所述微处理模块数据传输方式为串口通信。

再更进一步优化的，互联网地图选自百度地图、谷歌地图、高德地图中任一种。

再更进一步优化的，所述第一通信模块和第二通信模块选自AS62-T30无线模块，所述微处理器和控制器模块主控芯片选自STM32F103C8T6，GPS模块选自NEO-6M UBLOX卫星定位模块。

再更进一步优化的，信息获取装置、信息处理系统和移动终端的数量配比为1-99：1：1-30。

一种船舶避碰预警方法，包括以下步骤：

a.获得船舶GPS信息，将GPS信息解析后得到GPS解析信息；

b.GPS解析信息通过无线广播数据模式发送；

c.接收到广播数据模式发送的GPS解析信息；

d.判断是否为本船舶GPS信息，如是进行储存；如不是则计算发出该数据的船舶与本船舶之间的相距距离，相距距离与预先设定的安全距离比较，如果相距距离小于安全距离则为预警距离，存储数据同时发出预警信息；

e.接收到预警信息并进行处理。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明的船舶避碰预警系统，具有信息获取装置和信息处理系统进行分体设计，一个信息处理系统可以与多个信息获取装置和移动终端配合使用，一个船舶可以在船体多个地方设置N个信息获取装置，提高实时获得船舶GPS信息频率，提高精度；同时与多个移动终端配合，当发生预警信息时可以在多个地方多个终端接收到信息，避免因一个人一时未察觉而延误处理时间。本系统微处理器和控制器模块主控芯片相同，在控制器模块实现GPS信息解析，在微处理器模块进行信息分析，创造性的对工作进行有序分工保证数据解析和分析效率，同时提高本发明船舶避碰预警系统同时处理信息能力。本系统对接收信息获取装置发送的广播数据后能根据注册信息资料快速判断是否为本船舶数据，分布处理，存储本船舶数据和其他船舶预警信息，保证数据完整的情况下降低数据冗长。航线模块依据本系统船舶数据及预警信息，根据历史数据和目的地自动规划一条安全线路可供参考。

2.本系统的信息处理系统中搭载了显示模块，显示模块显示航行管理系统中各模块内容，航行管理系统界面友好、功能设置合理。可随时观察到本船舶实时航行的信息，包括但不限于时间、天气、经纬度、速度、航向角，还可以在监测预警模块中随时调整安全距离，符合不同复杂区域操作需求。信息处理系统进一步与服务器无线连接，将信息处理系统中存储模块中的数据上传至服务器，服务器上存储不同船舶上装载的航行数据，当用户从信息处理系统发出请求查询航行数据时，服务器依据用户权限进行查询并将结果反馈至信息处理系统。服务器上具有不同船只、不同时间、不同领域的航行大数据，信息处理系统中的查询模块可查询到本船和他船航行数据，预警信息，接前了解路线以提前做好线路规划；在航线模块可给出船舶自动跟踪、航线规划及航线跟踪；路线模块依托百度地图或高德地图等实现外部模式导航，提供多导航模式。

【附图说明】

图1本发明船舶避碰预警系统结构示意图；

图2本发明航行管理系统的结构示意图。

附图中1-信息获取装置，11-GPS模块，12-第一通信模块，13-控制器模块，14-电源模块，2-信息处理系统，21-通信协议模块，22-第二通信模块，23-航行管理系统，24-显示模块，3-移动终端，5-注册模块，6-登陆模块，61-天气模块，62-微处理模块，63-监测预警模块，64-航线模块，65-路线模块，66-存储模块，67-查询模块。

【具体实施方式】

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1和图2所示，一种船舶避碰预警系统，包括信息获取装置1、信息处理系统2和移动终端3；信息获取装置包括：GPS模块11：用于接收船舶GPS信息，并将船舶GPS信息发送至控制器模块13；控制器模块13：将GPS信息解析得到GPS解析信息后发送给第一通信模块12，所述GPS信息解析信息包括但不限于船经纬度、时间、速度、航向角；第一通信模块12，将GPS解析信息通过广播数据模式发送；电源模块14，与所述控制器模块相连，并向控制器模块提供电源；

所述信息处理系统2包括：通信协议模块21：与所述第二通信模块22相连，用于签订通信数据通信协议；第二通信模块22：用于接收第一通信模块21发出的广播数据，并传送给航行管理系统23；航行管理系统23：接收第二通信模块22发送的广播数据后判断是否为本船舶数据，如是进行储存；如不是则计算发出该数据的船舶与本船舶之间的相距距离，相距距离与预先设定的安全距离比较，如果相距距离小于安全距离则为预警距离，存储数据同时发出预警信息；显示模块24：与航行管理系统23相连，显示航行管理系统23信息；

所述移动终端3通过无线信号与所述航行管理系统2相连，提供天气查询和在线路线规划。

本实施例中，所述移动终端3选自手机客户端，所述无线信号选自GPRS无线信号，手机客户端还用于接收所述航行管理系统发出的报警信号。可以理解移动终端还可以选择WIFI信号连接，移动终端可选用电脑、平板。

如图2所示，航行管理系统23包括：用于用户和/或管理员注册，并存储至存储模块66的注册模块5，用于用户和/或管理员登陆的登陆模块6；所述登陆模块6又包括：

天气模块61，与所述移动终端3相连，显示和预测天气信息，将实时天气信息存储至存储模块66；

微处理模块62：接收第二通信模块22发送的广播数据，判断接收的广播数据是否为本船舶数据，如是则发送至监测预警模块63和存储模块66；如不是则计算发出该GPS的船舶与本船舶之间的相距距离，通过与设定的安全距离比较，如果相距距离小于安全距离则为预警距离，向监测预警模块63发出预警信息同时向存储模块66存储预警信息；

监测预警模块63，接收所述微处理模块62发送的广播数据、预警信息，转换后显示海图、本船舶位置、本船舶实时轨迹、他船舶预警信息；设定安全距离并发送给微处理模块62；

查询模块67：与存储模块66相连，调取存储模块66数据并提供查询，查询内容包括但不限于船舶航注册信息、航行数据、天气信息、海图轨迹、预警信息；

航线模块64：通过虚拟串口建立数据通信，实现船舶自动跟踪、航线规划及航线跟踪；

路线模块65：调用互联网地图的导航API接口，通过QWebView控件加载HTML文件显示导航地图；

存储模块66，用于存储微处理模块62发送的本船舶数据、预警信息、实时天气信息，接受微处理模块62和查询模块67调取数据命令并反馈。

本实施例中注册模块5录入船舶基本信息并存储到数据存储模块66，船舶基本信息包括但不限于：船识别码、船名、呼号、船舶类型、船载GPS信息；

优化的，监测预警模块63与所述微处理模块62数据传输方式为串口通信。互联网地图选自百度地图，同理还可以选择谷歌地图或高德地图中任一种。

本实施例中，第一通信模块12和第二通信模块22选自AS62-T30无线模块，微处理器62和控制器模块13主控芯片选自STM32F103C8T6，GPS模块11选自NEO-6M UBLOX卫星定位模块。可以理解，上述模块还可以选择其他类似功能的型号，只是处理效率方面有差别，并不影响本发明目的实现。

信息获取装置1、信息处理系统2和移动终端3的数量配比本发明为5：1：2，进一步提高精度，在最大数量配比上信息获取装置1、信息处理系统2和移动终端3的数量比实现过99：1：30，因此信息获取装置1、信息处理系统2和移动终端3的数量根据实际情况可灵活调整，均可实现本发明目的。

本实施例船舶避碰预警工作流程如下：打开电源，系统开始工作，电源模块14给控制器模块13供电。GPS模块11重复获取接收范围内的船舶GPS信息，其中GPS信息包括本船舶的和其他船舶的，并将接收的GPS信息传递给控制器模块13，控制器模块13对接收的GPS信息进行解析得到GPS信息解析信息(船经纬度、时间、速度、航向角等信息)，并将GPS信息解析信息发送给第一通信模块12，第一通信模块12将GPS解析信息通过广播数据模式发送。第二通信模块22接收到第一通信模块21发出的广播数据，并传送给航行管理系统23。航行管理系统23中未曾注册的用户或管理员先用注册模块5进行注册，注册填写的注册信息发送至储至存储模块66，用户和/或管理员通过登陆模块6登陆；微处理模块62用于接收第二通信模块22发送的广播数据，判断接收的广播数据是否为本船舶数据，如是则发送至监测预警模块63和存储模块66；如不是则计算发出该GPS的船舶与本船舶之间的相距距离，通过与设定的安全距离比较，如果相距距离小于安全距离则为预警距离，向监测预警模块63发出预警信息同时向存储模块66存储预警信息。监测预警模块63，接收微处理模块62发送的广播数据、预警信息，转换后显示海图、本船舶位置、本船舶实时轨迹、他船舶预警信息；设定安全距离并发送给微处理模块62。天气模块61，与所述移动终端3相连，显示和预测天气信息，将实时天气信息存储至存储模块66。查询模块67：与存储模块66相连，调取存储模块66数据并提供查询，查询内容包括但不限于船舶航注册信息、航行数据、天气信息、海图轨迹、预警信息。航线模块64：通过虚拟串口建立数据通信，实现船舶自动跟踪、航线规划及航线跟踪。路线模块65：调用互联网地图的导航API接口，通过QWebView控件加载HTML文件显示导航地图。存储模块66，用于存储微处理模块62发送的本船舶数据、预警信息、实时天气信息，接受微处理模块62和查询模块67调取数据命令并反馈。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (9)

1.一种船舶避碰预警系统，其特征在于，包括信息获取装置、信息处理系统和移动终端；

所述信息获取装置包括：

GPS模块：用于接收船舶GPS信息，并将船舶GPS信息发送至控制器模块；

控制器模块：将GPS信息解析得到GPS解析信息后发送给第一通信模块，所述GPS信息解析信息包括但不限于船经纬度、时间、速度、航向角；

第一通信模块，将GPS解析信息通过广播数据模式发送；

电源模块，与所述控制器模块相连，并向控制器模块提供电源；

所述信息处理系统包括：

通信协议模块：与所述第二通信模块相连，用于签订通信数据通信协议；

第二通信模块：用于接收第一通信模块发出的广播数据，并传送给航行管理系统；

航行管理系统：接收第二通信模块发送的广播数据后判断是否为本船舶数据，如是进行储存；如不是则计算发出该数据的船舶与本船舶之间的相距距离，相距距离与预先设定的安全距离比较，如果相距距离小于安全距离则为预警距离，存储数据同时发出预警信息；

显示模块：与航行管理系统相连，显示航行管理系统信息；

所述移动终端通过无线信号与所述航行管理系统相连，提供天气查询和在线路线规划。

2.根据权利要求1所述的一种船舶避碰预警系统，其特征在于，所述移动终端选自手机客户端，所述无线信号选自GPRS无线信号或WIFI信号，手机客户端还用于接收所述航行管理系统发出的报警信号。

3.根据权利要求1所述的一种船舶避碰预警系统，其特征在于，所述航行管理系统包括：

用于用户和/或管理员注册，并存储至存储模块的注册模块，用于用户和/或管理员登陆的登陆模块；所述登陆模块又包括：

天气模块，与所述移动终端相连，显示和预测天气信息，将实时天气信息存储至存储模块；

微处理模块：接收第二通信模块发送的广播数据，判断接收的广播数据是否为本船舶数据，如是则发送至监测预警模块和存储模块；如不是则计算发出该GPS的船舶与本船舶之间的相距距离，通过与设定的安全距离比较，如果相距距离小于安全距离则为预警距离，向监测预警模块发出预警信息同时向存储模块存储预警信息；

监测预警模块，接收所述微处理模块发送的广播数据、预警信息，转换后显示海图、本船舶位置、本船舶实时轨迹、他船舶预警信息；设定安全距离并发送给微处理模块；

查询模块：与存储模块相连，调取存储模块数据并提供查询，查询内容包括但不限于船舶航注册信息、航行数据、天气信息、海图轨迹、预警信息；

航线模块：通过虚拟串口建立数据通信，实现船舶自动跟踪、航线规划及航线跟踪；

路线模块：调用互联网地图的导航API接口，通过QWebView控件加载HTML文件显示导航地图；

存储模块，用于存储微处理模块发送的本船舶数据、预警信息、实时天气信息，接受微处理模块和查询模块调取数据命令并反馈。

4.根据权利要求3所述的一种船舶避碰预警系统，其特征在于，所述注册模块录入船舶基本信息并存储到数据存储模块，船舶基本信息包括但不限于：船识别码、船名、呼号、船舶类型、船载GPS信息。

5.根据权利要求3所述的一种船舶避碰预警系统，其特征在于，所述监测预警模块与所述微处理模块数据传输方式为串口通信。

6.根据权利要求3所述的一种船舶避碰预警系统，其特征在于，互联网地图选自百度地图、谷歌地图、高德地图中任一种。

7.根据权利要求1所述的一种船舶避碰预警系统，其特征在于，所述第一通信模块和第二通信模块选自AS62-T30无线模块，所述微处理器和控制器模块主控芯片选自STM32F103C8T6，GPS模块选自NEO-6M UBLOX卫星定位模块。

8.根据权利要求1所述的一种船舶避碰预警系统，其特征在于，信息获取装置、信息处理系统和移动终端的数量配比为1-99：1：1-30。

9.一种船舶避碰预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.获得船舶GPS信息，将GPS信息解析后得到GPS解析信息；

b.GPS解析信息通过无线广播数据模式发送；

c.接收到广播数据模式发送的GPS解析信息；

d.判断是否为本船舶GPS信息，如是进行储存；如不是则计算发出该数据的船舶与本船舶之间的相距距离，相距距离与预先设定的安全距离比较，如果相距距离小于安全距离则为预警距离，存储数据同时发出预警信息；

e.接收到预警信息并进行处理。