CN110312215B - 一种用于灯塔/灯桩智能感知与助航信息播发装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于灯塔/灯桩智能感知与助航信息播发装置，提供一云端软件平台及后端AIS数据接收及控制指令发送软件；包括电源供电模块、单片机控制板、AIS收发模块、4G DTU无线数传模块、喇叭功放模块、语音合成模块、摄像头及云台模块、喇叭、CY‑VH01双向甚高频无线电话；单片机控制板与语音合成模块连接；语音合成模块分别与喇叭功放模块和CY‑VH01双向甚高频无线电话连接；AIS收发模块分别与4G DTU无线数传模块和单片机控制板通信相连；单片机控制板还与电源供电模块连接；摄像头及云台模块与4G DTU无线数传模块连接；本发明根据不同预警级别，发送VHF电台、音响播放等多种形式正确地向船舶提供助航预警信息；并且集成度高，适用于简易灯桩乃至灯浮标现场安装。

Description

一种用于灯塔/灯桩智能感知与助航信息播发装置
技术领域
本发明涉及船舶信息安全领域，特别是一种用于灯塔/灯桩智能感知与助航信息播发装置。
背景技术
据统计每年船舶触礁，搁浅，以及由于不遵循正常航道行驶导致灯塔（桩），航标的损坏数量众多。损坏之后花费巨大的人力物力去修复，一段时间内该航道缺少助航灯桩，造成不便。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种用于灯塔/灯桩智能感知与助航信息播发装置，能正确地向船舶发送VHF电台、音响播放等多种形式的助航预警。
本发明采用以下方案实现：一种用于灯塔/灯桩智能感知与助航信息播发装置，提供一云端软件平台及后端AIS数据接收及控制指令发送软件；包括电源供电模块、单片机控制板、AIS收发模块、4G DTU无线数传模块、喇叭功放模块、语音合成模块、摄像头及云台模块、喇叭、CY-VH01双向甚高频无线电话；所述单片机控制板通过串口与所述语音合成模块连接；所述语音合成模块分别与所述喇叭功放模块和所述CY-VH01双向甚高频无线电话连接；所述AIS收发模块分别与所述4G DTU无线数传模块和所述单片机控制板通信相连，用以将接收所述单片机控制板发送的38.4KAIS数据传输到所述所述4G DTU无线数传模块；所述4G DTU无线数传模块将接收到的AIS数据发送到与其通信相连的后端AIS数据接收及控制指令发送软件中，并通过所述后端AIS数据接收及控制指令发送软件对所述AIS数据打包并转发到云端软件平台；所述后端AIS数据接收及控制指令发送软件还将所述AIS数据发送到与其连接的外部电子海图终端，用以直接显示航标周围海域的船只信息，用于验证航标是否处于正常工作状态；所述云端软件平台将待合成的语音文本通过所述端AIS数据接收及控制指令发送软件及所述4G DTU无线数传模块发送到所述单片机控制板，并通过单片机控制板模块将待合成的语音文本发送到语音合成模块，由所述语音合成模块合成喊话语音并驱动所述CY-VH01双向甚高频无线电话及与所述喇叭功放模块连接的喇叭，用以通知危险船舶；所述单片机控制板还与所述电源供电电路连接；所述摄像头及云台模块与所述4GDTU无线数传模块连接，用以将实时监控的视频图像通过所述4G DTU无线数传模块传输到所述后端AIS数据接收及控制指令发送软件进行取证。
进一步地，所述云端软件平台包括云端通讯接口、视频处理模块、硬盘录相机、云端助航模块、海图数据库和避碰算法库；所述的云端通讯接口通过网络线与视频处理模块连接；所述云端通讯接口接收到所述4G DTU无线数传模块通过所述后端AIS数据接收及控制指令发送软件上传的视频监控视频数据，发送至所述视频处理模块；所述的视频处理模块对接收到的视频监控视频数据流转码为MP4格式，每五分钟分割为一个视频片断；所述的视频处理模块与硬盘录相机连接，分割后的视频片断传输至硬盘录相机；所述的硬盘录相机接收到视频片断后，存储在内置的硬盘中，当硬盘容量不足时，自动清除最早录相，实现循环记录；所述的云端通讯接口与云端助航模块通讯连接，云端通讯接口接收到所述4GDTU无线数传模块通过所述后端AIS数据接收及控制指令发送软件上传的船舶航行AIS数据，发送给云端助航模块；所述的云端助航模块与海图数据库及避碰算法库连接，云端助航模块接收到船舶航行AIS数据，从海图数据库中获取相应海域的GIS数据，绘制出船舶航行轨迹；所述的云端助航模块把所有船舶的航行轨迹发送至避碰算法库；所述的避碰算法库对所有船舶的航行轨迹进行碰撞风险评估，当发现碰撞风险超过预设的报警阈值，避碰算法库形成风险描述文字片断，形成语音告警信息；所述的避碰算法库将语音告警信息发送至云端助航模块；所述的云端助航模块将语音告警信息发送至云端通讯接口；所述的云端通讯接口将语音告警信息通过所述4G DTU无线数传模块发送至所述单片机控制板；所述单片机控制板把语音告警信息发送到所述语音合成模块并通过无线电广播和高音喇叭播报的两种方式，向航道上的过往船舶发出告警信息。
进一步地，所述AIS数据信息包括动态信息与静态信息；所述动态信息包括本船和他船的精确船位、航向、航速、转向速度和最近船舶会遇距离；所述静态信息包括船名、呼号、船型、船长与船宽；所述AIS收发模块到其他AIS设备（船舶）发送的AIS无线信号，经过AIS模组处理，提取有效的AIS信息。
进一步地，所述验证航标是否处于正常状态的具体内容为：从外观上来看，灯塔/灯桩各个AIS指示灯正常显示，AIS数据信息能在所述AIS收发模块正常显示，则判定航标处于正常的工作状态；如果AIS指示灯不亮，则航标工作状态不正常；如果所述AIS收发模块不能正确接收到AIS信息，则要检查航标的工作状态。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
本发明根据不同预警级别，正确地向船舶发送VHF电台、音响播放等多种形式的助航预警；并且，本发明集成度高，适用于简易灯桩乃至灯浮现场安装。
附图说明
图1为本发明实施例的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本实施例提供了一种用于灯塔/灯桩智能感知与助航信息播发装置，提供一云端软件平台及后端AIS数据接收及控制指令发送软件；包括电源供电模块、单片机控制板、AIS收发模块、4G DTU无线数传模块、喇叭功放模块、语音合成模块、摄像头及云台模块、喇叭、CY-VH01双向甚高频无线电话；CY-VH01双向甚高频无线电话采用CY-VH01的第16频道即CH 16；所述单片机控制板通过串口与所述语音合成模块连接；所述语音合成模块分别与所述喇叭功放模块和所述CY-VH01双向甚高频无线电话连接；所述AIS收发模块分别与所述4G DTU无线数传模块和所述单片机控制板通信相连，用以将接收所述单片机控制板发送的38.4KAIS数据传输到所述4G DTU无线数传模块；所述4G DTU无线数传模块将接收到的AIS数据发送到与其通信相连的后端AIS数据接收及控制指令发送软件中，并通过所述后端AIS数据接收及控制指令发送软件对所述AIS数据打包并转发到云端软件平台；所述后端AIS数据接收及控制指令发送软件还将所述AIS数据发送到与其连接的外部电子海图终端，用以直接显示航标周围海域的船只信息，用于验证航标是否处于正常工作状态；所述云端软件平台将待合成的语音文本通过所述端AIS数据接收及控制指令发送软件及所述4G DTU无线数传模块发送到所述单片机控制板，并通过单片机控制板模块将待合成的语音文本发送到语音合成模块，由所述语音合成模块合成喊话语音并驱动所述CY-VH01双向甚高频无线电话及与所述喇叭功放模块连接的喇叭，用以通知危险船舶；所述单片机控制板还与所述电源供电电路连接；所述摄像头及云台模块与所述4G DTU无线数传模块连接，用以将实时监控的视频图像通过所述4G DTU无线数传模块传输到所述后端AIS数据接收及控制指令发送软件进行取证。
在本实施例中，所述云端软件平台包括云端通讯接口、视频处理模块、硬盘录相机、云端助航模块、海图数据库和避碰算法库；所述的云端通讯接口通过网络线与视频处理模块连接；所述云端通讯接口接收到所述4G DTU无线数传模块通过所述后端AIS数据接收及控制指令发送软件上传的视频监控视频数据，发送至所述视频处理模块；所述的视频处理模块对接收到的视频监控视频数据流转码为MP4格式，每五分钟分割为一个视频片断；所述的视频处理模块与硬盘录相机连接，分割后的视频片断传输至硬盘录相机；所述的硬盘录相机接收到视频片断后，存储在内置的硬盘中，当硬盘容量不足时，自动清除最早录相，实现循环记录；所述的云端通讯接口与云端助航模块通讯连接，云端通讯接口接收到所述4G DTU无线数传模块通过所述后端AIS数据接收及控制指令发送软件上传的船舶航行AIS数据，发送给云端助航模块；所述的云端助航模块与海图数据库及避碰算法库连接，云端助航模块接收到船舶航行AIS数据，从海图数据库中获取相应海域的GIS数据，绘制出船舶航行轨迹；所述的云端助航模块把所有船舶的航行轨迹发送至避碰算法库；所述的避碰算法库对所有船舶的航行轨迹进行碰撞风险评估，当发现碰撞风险超过预设的报警阈值，避碰算法库形成风险描述文字片断，形成语音告警信息；所述的避碰算法库将语音告警信息发送至云端助航模块；所述的云端助航模块将语音告警信息发送至云端通讯接口；所述的云端通讯接口将语音告警信息通过所述4G DTU无线数传模块发送至所述单片机控制板；所述单片机控制板把语音告警信息发送到所述语音合成模块并通过无线电广播和高音喇叭播报的两种方式，向航道上的过往船舶发出告警信息。
在本实施例中，所述AIS数据信息包括动态信息与静态信息；所述动态信息包括本船和他船的精确船位、航向、航速（矢量线）、转向速度和最近船舶会遇距离；所述静态信息包括船名、呼号、船型、船长与船宽；所述AIS收发模块到其他AIS设备（船舶）发送的AIS无线信号，经过AIS模组处理，提取有效的AIS信息。
在本实施例中，所述验证航标是否处于正常状态的具体内容为：从外观上来看，灯塔/灯桩各个AIS指示灯正常显示，AIS数据信息能在所述AIS收发模块正常显示，则判定航标处于正常的工作状态；如果AIS指示灯不亮，则航标工作状态不正常；如果所述AIS收发模块不能正确接收到AIS信息，则要检查航标的工作状态。
在本实施例中所述CY-VH01双向甚高频无线电话遵照国际标准IEC 61097-12和海安会MSC.149(77)的要求设计、生产，完全符合GMDSS相关要求，通过CCS型式认可。主要用于遇险人员与附件救援人员进行通信的无线电设备，可使用指配给国际海上移动业务的所有VHF频道，当遇到紧急情况时，可在CY-VH01的第16频道向其他船只或海洋巡逻队发送求救信号，也可满足船上日常通信需要。发射功率达到5W，实现更远距离通信。在本实施例中，电源供电电路应该具备监测航标上面电池电量的能力，同时可以接收到单片机的电源控制功能，具体需要考虑电源控制供电的几个部分分别是：摄像头及云台，功放及喇叭，CY-VH01的第16频道，语音合成模块，AIS收发模块以及4G DTU模块都设计成直接供电方式。所有的硬件模块都是有源电路，都需要提供供电。单片机控制板、CY-VH01的第16频道，AIS收发模块以及4G DTU模块在智能航标内部供电。功放、喇叭、高清摄像头为外部设备，需要根据具体安装位置来定，电源也需要外部单独提供。
在本实施例中，实现将文本转换为语音，采用微软提供的TTS(Text to Speech)的SDK。SAPI，全称是The Microsoft Speech API，是微软的语音API，由Windows Speech SDK提供。Windows Speech SDK包含语音识别SR引擎和语音合成SS引擎两种语音引擎。语音识别引擎用于识别语音命令，调用接口完成某个功能，实现语音控制。语音合成引擎用于将文字转换成语音输出。SAPI包括以下几类接口：Voice Commands API、Voice Dictation API、Voice Text API、Voice Telephone API和Audio Objects API。我们要实现语音合成需要的是Voice Text API。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (2)

1.一种用于灯塔/灯桩智能感知与助航信息播发装置，其特征在于：提供一云端软件平台及后端AIS数据接收及控制指令发送软件；包括电源供电模块、单片机控制板、AIS收发模块、4G DTU无线数传模块、喇叭功放模块、语音合成模块、摄像头及云台模块、喇叭、CY-VH01双向甚高频无线电话；所述单片机控制板通过串口与所述语音合成模块连接；所述语音合成模块分别与所述喇叭功放模块和所述CY-VH01双向甚高频无线电话连接；所述AIS收发模块分别与所述4G DTU无线数传模块和所述单片机控制板通信相连，用以将接收所述单片机控制板发送的38.4KAIS数据传输到所述4G DTU无线数传模块；所述4G DTU无线数传模块将接收到的AIS数据发送到与其通信相连的后端AIS数据接收及控制指令发送软件中，并通过所述后端AIS数据接收及控制指令发送软件对所述AIS数据打包并转发到云端软件平台；所述后端AIS数据接收及控制指令发送软件还将所述AIS数据发送到与其连接的外部电子海图终端，用以直接显示航标周围海域的船只信息，用于验证航标是否处于正常工作状态；所述云端软件平台将待合成的语音文本通过所述端AIS数据接收及控制指令发送软件及所述4G DTU无线数传模块发送到所述单片机控制板，并通过单片机控制板模块将待合成的语音文本发送到语音合成模块，由所述语音合成模块合成喊话语音并驱动所述CY-VH01双向甚高频无线电话及与所述喇叭功放模块连接的喇叭，用以通知危险船舶；所述单片机控制板还与所述电源供电电路连接；所述摄像头及云台模块与所述4G DTU无线数传模块连接，用以将实时监控的视频图像通过所述4G DTU无线数传模块传输到所述后端AIS数据接收及控制指令发送软件进行取证；
其中，所述AIS数据信息包括动态信息与静态信息；所述动态信息包括本船和他船的精确船位、航向、航速、转向速度和最近船舶会遇距离；所述静态信息包括船名、呼号、船型、船长与船宽；所述AIS收发模块到其他AIS设备（船舶）发送的AIS无线信号，经过AIS模组处理，提取有效的AIS信息；
其中，所述验证航标是否处于正常状态的具体内容为：从外观上来看，灯塔/灯桩各个AIS指示灯正常显示，AIS数据信息能在所述AIS收发模块正常显示，则判定航标处于正常的工作状态；如果AIS指示灯不亮，则航标工作状态不正常；如果所述AIS收发模块不能正确接收到AIS信息，则要检查航标的工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种用于灯塔/灯桩智能感知与助航信息播发装置，其特征在于：所述云端软件平台包括云端通讯接口、视频处理模块、硬盘录相机、云端助航模块、海图数据库和避碰算法库；所述的云端通讯接口通过网络线与视频处理模块连接；所述云端通讯接口接收到所述4G DTU无线数传模块通过所述后端AIS数据接收及控制指令发送软件上传的视频监控视频数据，发送至所述视频处理模块；所述的视频处理模块对接收到的视频监控视频数据流转码为MP4格式，每五分钟分割为一个视频片断；所述的视频处理模块与硬盘录相机连接，分割后的视频片断传输至硬盘录相机；所述的硬盘录相机接收到视频片断后，存储在内置的硬盘中，当硬盘容量不足时，自动清除最早录相，实现循环记录；所述的云端通讯接口与云端助航模块通讯连接，云端通讯接口接收到所述4G DTU无线数传模块通过所述后端AIS数据接收及控制指令发送软件上传的船舶航行AIS数据，发送给云端助航模块；所述的云端助航模块与海图数据库及避碰算法库连接，云端助航模块接收到船舶航行AIS数据，从海图数据库中获取相应海域的GIS数据，绘制出船舶航行轨迹；所述的云端助航模块把所有船舶的航行轨迹发送至避碰算法库；所述的避碰算法库对所有船舶的航行轨迹进行碰撞风险评估，当发现碰撞风险超过预设的报警阈值，避碰算法库形成风险描述文字片断，形成语音告警信息；所述的避碰算法库将语音告警信息发送至云端助航模块；所述的云端助航模块将语音告警信息发送至云端通讯接口；所述的云端通讯接口将语音告警信息通过所述4G DTU无线数传模块发送至所述单片机控制板；所述单片机控制板把语音告警信息发送到所述语音合成模块并通过无线电广播和高音喇叭播报的两种方式，向航道上的过往船舶发出告警信息。
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