CN110349443A - 一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统和方法，所述系统包括船只本体，所述船只本体上设置有：用于定位所述船只本体坐标的定位模块、用于信息处理的处理器单元、用于与数据中心和联网船只进行通讯的无线通讯模块、用于对其他船只进行警示的警示装置、以及对船只本体内部驾驶人员进行危险提示的报警装置。本发明能够将同一海域内联网船只的位置、速度、以及行驶航线进行汇总，并且通过接收雷达信息查看是否有未联网的船只，通过服务器端对这些数据的分析，判断各船只之间是否有风险发生，若有风险，则服务器端向风险船只发出信号，使它们之间可通过警示装置提前进行预警，从而防止发生海上交通事故。

Description

一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统和方法

技术领域

本发明涉及海上交通安全技术领域，具体为一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统和方法。

背景技术

轮船在海上行驶时，特别是货船，如果不开灯，无法对其他船只进行及时的预警，其他船只容易撞上，造成海上交通事故，尤其是在海面存在大雾的情况下，可见视线降低，发生危险的可能性大大提高，但是如果开灯，而且对多个方向开灯，则十分浪费能源，为了使船只在海面行驶时能够更好的控制各自的航线和速度，防止相互碰撞，我们提出了一种基于物联网的防止海上船只碰撞的系统和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统和方法，本发明能够将同一海域内联网船只的位置、速度、以及行驶航线进行汇总，并且通过接收雷达信息查看是否有未联网的船只，通过服务器端对这些数据的分析，判断各船只之间是否有风险发生，若有风险，则服务器端向风险船只发出信号，使它们之间可通过警示装置提前进行预警，从而防止发生海上交通事故。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统，所述系统包括船只本体，所述船只本体上设置有：用于定位所述船只本体坐标的定位模块、用于信息处理的处理器单元、用于与数据中心和联网船只进行通讯的无线通讯模块、用于对其他船只进行警示的警示装置、以及对船只本体内部驾驶人员进行危险提示的报警装置；

所述服务器端包括用于接收联网船只本体坐标、行驶轨迹信息、所述船只海域内的雷达信息、以及向船只发送通知的通讯模块；

包括处理器模块，用于基于所述船只和其他船只的坐标和行驶轨迹，计算所述船只是否有与其他船只相撞的风险；

包括警示装置和所述报警装置，用于基于所述船只有与其他船只相撞的风险而发出警示或报警。

优选的，所述警示装置设置在船只本体的顶端，所述警示装置包括驱动电机、转动座、以及警示灯，所述驱动电机通过齿轮传动带动转动座在船只本体的顶端做水平转动，所述警示灯固定在转动座的上端，所述警示灯所射出的光线与海面平行、且在警示灯随转动座转动时无遮挡物对该光线造成遮挡；

通过驱动电机带动转动座在水平面上三百六十度转动，能够改变固定在转动座上的警示灯所发出的光线的方向，使警示灯所发出的光线能够指向对方船只，可以减少船只本体上多个方向开灯造成的电能浪费；

进一步的，所述警示装置共有若干个，均固定在船只本体的顶端，使船只本体能够向两个以上的不同方向上的其他可能与当前船只发生碰撞危险的船只进行预警。

优选的，所述驱动电机的输入端与处理器单元电连接。

进一步的，处理器单元采用采用PLC控制系统，主控PLC芯片为S-型号，PLC控制芯片输出端口通过一个马达驱动芯片，如LG芯片，马达驱动IC可以将PLC的I/O输出信号放大，更好的使驱动电机运转正常，实现对驱动电机转速和转向的控制。

优选的，所述警示灯采用plc控制的开关电路，所述处理器单元的输出端与该开关电路的输入端电连接，更加方便控制警示灯的开启或关闭，从而节约电能。

优选的，所述定位模块采用GPS卫星定位装置或北斗卫星定位装置，所述定位模块的输出端与处理器单元的输入端电连接，通过定位模块，能够实时对当前船只的位置和速度进行更新，使服务器端能够快速的获取当前船只的位置、速度信息，便于将不同船只的位置、速度信息进行对比。

优选的，所述无线通讯模块采用Wi-Fi模块或移动网络模块，所述无线通讯模块与处理器单元电连接，可以实时的将当前船只的位置和速度信息上传至服务器端，同时接收服务器端向当前船只的信息，信息化程度较高。

优选的，所述报警装置设置在船只本体的驾驶仓内，所述报警装置采用plc控制的开关电路，所述处理器单元的输出端与该开关电路的输入端电连接，报警装置可采用警笛加警铃结合的方式，更容易引起驾驶人员的注意，便于及时做出正确的操作，防止发生碰撞的风险。

优选的，所述雷达信息包括船只位置、行驶速度和行驶方向，通过行驶速度和行驶方向可以预测其轨迹。

优选的，所述船只的行驶轨迹来自其预计导航路径，包括行驶方向和速度。

一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统的使用方法，所示方法包括步骤：

S1：在当前船只上安装定位模块，通过定位模块确定当前船只的位置、速度，通过无线通讯模块与在线服务器，例如云端服务器进行无线连接，报告当前轮船的位置、速度、计划行驶路线、以及联系方式；

S2：服务器端接收在同一海域内所有船只发送的位置信息、速度、计划行驶路线、以及联系方式，并且通过接收雷达信息查看该海域内是否有未联网的船只；

S3：服务器端将S2中所获取的各个船只的数据进行分析处理，其分析处理的过程如下：

A：将所获取的船只的位置信息转换成坐标，并在光屏上进行表示；

B：根据船只的速度和计划行驶路线，对船只的行驶路线进行模拟，并在光屏上进行显示；

C：若两艘船只的模拟行驶路线相交，则通过两艘船只的行驶速度计算每艘船只通过该相交点的时间，若时间相同或相近，则认为两艘船只有发生碰撞或距离很近的风险；

D：服务器端在做出风险判断后，立即通过Wi-Fi或移动网络向危险船只发出通知；

E：所发出通知的内容具体包括,对象船只相对于当前船只的方位、速度、以及两船可能发生交汇的时间，并且对其发出建议操作，如改变航道、减速、加速等，并告知对象船只的联系方式；

S4：当前船只的处理器单元在获取了服务器端发来的通知后，向报警装置发出指令，驾驶仓内的报警装置开始报警提醒驾驶人员，驾驶人员可选择与对象船只的驾驶人员进行联系，商议通过该交点的方式，同时，船只本体上的处理器单元在获取了对象船只的位置信息后，向驱动电机发出指令，使其驱动转动座转动，使警示灯发出的光线能够射向对方船只，对其进行示警；

S5：双方船只在经过商议并改变驾驶操作、或船只本体主动改变驾驶操作、或对象船只在看到示警后改变驾驶操作，新的驾驶操作可能是船只的位置、速度以及计划行驶路线的改变，这些新的船只的信息被发送至服务器端后，服务器端对船只的模拟行驶路线进行重新规划；

S6：服务器端对S5中新的数据进行分析处理，若仍有风险，则继续重复步骤S3、S4、S5，

若风险解除，服务器端向船只发出风险解除通知，船只上的处理器单元在接收到风险解除通知后立即使报警装置和警示装置停止工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明能够将同一海域内联网船只的位置、速度、以及行驶航线进行汇总，并且通过接收雷达信息查看是否有未联网的船只，通过服务器端对这些数据的分析，判断各船只之间是否有风险发生，若有风险，则服务器端向风险船只发出信号，使它们之间可通过警示装置提前进行预警，从而防止发生海上交通事故。

附图说明

图1为本发明风险预警流程示意图；

图2为本发明的船只本体示意图；

图3为本发明的服务器端风险判断的流程图；

图中：1-船只本体，2-无线通讯模块，3-定位模块，4-驱动电机，5-转动座，6-警示灯。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统，所述系统包括船只本体1，所述船只本体1上设置有：用于定位所述船只本体1坐标的定位模块3、用于信息处理的处理器单元、用于与数据中心和联网船只进行通讯的无线通讯模块2、用于对其他船只进行警示的警示装置、以及对船只本体1内部驾驶人员进行危险提示的报警装置；

所述服务器端包括用于接收联网船只本体1坐标、行驶轨迹信息、所述船只海域内的雷达信息、以及向船只发送通知的通讯模块；

包括处理器模块，用于基于所述船只和其他船只的坐标和行驶轨迹，计算所述船只是否有与其他船只相撞的风险；

包括警示装置和所述报警装置，用于基于所述船只有与其他船只相撞的风险而发出警示或报警。

优选的，所述警示装置设置在船只本体1的顶端，所述警示装置包括驱动电机4、转动座5、以及警示灯6，所述驱动电机4通过齿轮传动带动转动座5在船只本体1的顶端做水平转动，所述警示灯6固定在转动座5的上端，所述警示灯6所射出的光线与海面平行、且在警示灯6随转动座5转动时无遮挡物对该光线造成遮挡；

通过驱动电机4带动转动座5在水平面上三百六十度转动，能够改变固定在转动座5上的警示灯6所发出的光线的方向，使警示灯6所发出的光线能够指向对方船只，可以减少船只本体1上多个方向开灯造成的电能浪费；

进一步的，所述警示装置共有若干个，均固定在船只本体1的顶端，使船只本体1能够向两个以上的不同方向上的其他可能与当前船只发生碰撞危险的船只进行预警。

优选的，所述驱动电机4的输入端与处理器单元电连接。

进一步的，处理器单元采用采用PLC控制系统，主控PLC芯片为S-型号，PLC控制芯片输出端口通过一个马达驱动芯片，如LG芯片，马达驱动IC可以将PLC的I/O输出信号放大，更好的使驱动电机4运转正常，实现对驱动电机4转速和转向的控制。

优选的，所述警示灯6采用plc控制的开关电路，所述处理器单元的输出端与该开关电路的输入端电连接，更加方便控制警示灯6的开启或关闭，从而节约电能。

优选的，所述定位模块3采用GPS卫星定位装置或北斗卫星定位装置，所述定位模块3的输出端与处理器单元的输入端电连接，通过定位模块3，能够实时对当前船只的位置和速度进行更新，使服务器端能够快速的获取当前船只的位置、速度信息，便于将不同船只的位置、速度信息进行对比。

优选的，所述无线通讯模块2采用Wi-Fi模块或移动网络模块，所述无线通讯模块2与处理器单元电连接，可以实时的将当前船只的位置和速度信息上传至服务器端，同时接收服务器端向当前船只的信息，信息化程度较高。

优选的，所述报警装置设置在船只本体1的驾驶仓内，所述报警装置采用plc控制的开关电路，所述处理器单元的输出端与该开关电路的输入端电连接，报警装置可采用警笛加警铃结合的方式，更容易引起驾驶人员的注意，便于及时做出正确的操作，防止发生碰撞的风险。

优选的，所述雷达信息包括船只位置、行驶速度和行驶方向，通过行驶速度和行驶方向可以预测其轨迹。

优选的，所述船只的行驶轨迹来自其预计导航路径，包括行驶方向和速度。

一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统的使用方法，所示方法包括步骤：

S1：在当前船只上安装定位模块3，通过定位模块3确定当前船只的位置、速度，通过无线通讯模块2与在线服务器，例如云端服务器进行无线连接，报告当前轮船的位置、速度、计划行驶路线、以及联系方式；

S2：服务器端接收在同一海域内所有船只发送的位置信息、速度、计划行驶路线、以及联系方式，并且通过接收雷达信息查看该海域内是否有未联网的船只；

S3：服务器端将S2中所获取的各个船只的数据进行分析处理，其分析处理的过程如下：

A：将所获取的船只的位置信息转换成坐标，并在光屏上进行表示；

B：根据船只的速度和计划行驶路线，对船只的行驶路线进行模拟，并在光屏上进行显示；

C：若两艘船只的模拟行驶路线相交，则通过两艘船只的行驶速度计算每艘船只通过该相交点的时间，若时间相同或相近，则认为两艘船只有发生碰撞或距离很近的风险；

D：服务器端在做出风险判断后，立即通过Wi-Fi或移动网络向危险船只发出通知；

E：所发出通知的内容具体包括,对象船只相对于当前船只的方位、速度、以及两船可能发生交汇的时间，并且对其发出建议操作，如改变航道、减速、加速等，并告知对象船只的联系方式；

S4：当前船只的处理器单元在获取了服务器端发来的通知后，向报警装置发出指令，驾驶仓内的报警装置开始报警提醒驾驶人员，驾驶人员可选择与对象船只的驾驶人员进行联系，商议通过该交点的方式，同时，船只本体1上的处理器单元在获取了对象船只的位置信息后，向驱动电机4发出指令，使其驱动转动座5转动，使警示灯6发出的光线能够射向对方船只，对其进行示警；

S5：双方船只在经过商议并改变驾驶操作、或船只本体1主动改变驾驶操作、或对象船只在看到示警后改变驾驶操作，新的驾驶操作可能是船只的位置、速度以及计划行驶路线的改变，这些新的船只的信息被发送至服务器端后，服务器端对船只的模拟行驶路线进行重新规划；

S6：服务器端对S5中新的数据进行分析处理，若仍有风险，则继续重复步骤S3、S4、S5，

若风险解除，服务器端向船只发出风险解除通知，船只上的处理器单元在接收到风险解除通知后立即使报警装置和警示装置停止工作。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统，所述系统包括船只本体(1)和服务器端，其特征在于，所述船只本体(1)上设置有：用于定位所述船只本体(1)坐标的定位模块(3)、用于信息处理的处理器单元、用于与所述服务器端进行通讯的无线通讯模块(2)、用于对其他船只进行警示的警示装置、以及对船只本体内部驾驶人员进行危险提示的报警装置；

所述服务器端包括用于接收联网船只本体坐标、行驶轨迹信息、所述船只海域内的雷达信息、以及向船只发送通知的通讯模块；

包括处理器模块，用于基于所述船只和其他船只的坐标和行驶轨迹，计算所述船只是否有与其他船只相撞的风险；

包括警示装置和所述报警装置，用于基于所述船只有与其他船只相撞的风险而发出警示或报警。

2.根据权利要求1所述的一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统，其特征在于：所述警示装置设置在船只本体(1)的顶端，所述警示装置包括驱动电机(4)、转动座(5)、以及警示灯(6)，所述驱动电机(4)通过齿轮传动带动转动座(5)在船只本体(1)的顶端做水平转动，所述警示灯(6)固定在转动座(5)的上端，所述警示灯(6)所射出的光线与海面平行、且在警示灯(6)随转动座(5)转动时无遮挡物对该光线造成遮挡。

3.根据权利要求2所述的一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统，其特征在于：所述驱动电机(4)的输入端与处理器单元电连接。

4.根据权利要求2所述的一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统，其特征在于：所述警示灯(6)采用plc控制的开关电路，所述处理器单元的输出端与该开关电路的输入端电连接。

5.根据权利要求1所述的一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统，其特征在于：所述定位模块(3)采用GPS卫星定位装置或北斗卫星定位装置，所述定位模块(3)的输出端与处理器单元的输入端电连接。

6.根据权利要求1所述的一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统，其特征在于：所述无线通讯模块(2)采用Wi-Fi模块或移动网络模块，所述无线通讯模块(2)与处理器单元电连接。

7.根据权利要求1所述的一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统，其特征在于：所述报警装置设置在船只本体的驾驶仓内，所述报警装置采用plc控制的开关电路，所述处理器单元的输出端与该开关电路的输入端电连接。

8.根据权利要求1所述的一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统，其特征在于：所述雷达信息包括船只位置、行驶速度和行驶方向，通过行驶速度和行驶方向可以预测其轨迹。

9.根据权利要求1所述的一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统，其特征在于：所述船只的行驶轨迹来自其预计导航路径，包括行驶方向和速度。

10.一种使用如权利要求1-9任一项所述的一种防止海上船只碰撞风险的万物互联系统的使用方法，其特征在于，所示方法包括步骤：

S1：在当前船只上安装定位模块(3)，通过定位模块(3)确定当前船只的位置、速度，通过无线通讯模块(2)与在线服务器，例如云端服务器进行无线连接，报告当前轮船的位置、速度、计划行驶路线、以及联系方式；

S2：服务器端接收在同一海域内所有船只发送的位置信息、速度和计划行驶路线，并且通过接收雷达信息查看该海域内是否有未联网的船只；

S3：服务器端将S2中所获取的各个船只的数据进行分析处理，其分析处理的过程如下：

A：将所获取的船只的位置信息转换成坐标，并在光屏上进行表示；

B：根据船只的速度和计划行驶路线，对船只的行驶路线进行模拟，并在光屏上进行显示；

C：若两艘船只的模拟行驶路线相交，则通过两艘船只的行驶速度计算每艘船只通过该相交点的时间，若时间相同或相近，则认为两艘船只有发生碰撞或距离很近的风险；

D：服务器端在做出风险判断后，立即通过Wi-Fi或移动网络向危险船只发出通知；

E：所发出通知的内容具体包括,对象船只相对于当前船只的方位、速度、以及两船可能发生交汇的时间，并且对其发出建议操作，如改变航道、减速、加速等，并告知对象船只的联系方式；

S4：当前船只的处理器单元在获取了服务器端发来的通知后，向报警装置发出指令，驾驶仓内的报警装置开始报警提醒驾驶人员，驾驶人员可选择与对象船只的驾驶人员进行联系，商议通过该交点的方式，同时，船只本体上的处理器单元在获取了对象船只的位置信息后，向驱动电机发出指令，使其驱动转动座转动，使警示灯发出的光线能够射向对方船只，对其进行示警；

S5：双方船只在经过商议并改变驾驶操作、或船只本体主动改变驾驶操作、或对象船只在看到示警后改变驾驶操作，新的驾驶操作可能是船只的位置、速度以及计划行驶路线的改变，这些新的船只的信息被发送至服务器端后，服务器端对船只的模拟行驶路线进行重新规划；

S6：服务器端对S5中新的数据进行分析处理，若仍有风险，则继续重复步骤S3、S4、S5，

若风险解除，服务器端向船只发出风险解除通知，船只上的处理器单元在接收到风险解除通知后立即使报警装置和警示装置停止工作。