CN110779581A - 一种用于海洋浮标的安防监控系统及方法 - Google Patents

一种用于海洋浮标的安防监控系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于海洋浮标的安防监控系统及方法，包括现场子系统和岸站子系统；现场子系统包括安装在浮标顶部的AIS数据采集模块和卫星通信定位模块，安装在浮标上的现场传感器，安装在浮标舱内的工控箱，在工控箱内安装工控机、工业触摸显示屏、电源稳压模块、备用电池和电压采集模块。本发明所公开的安防监控系统，现场子系统与岸站子系统的工控机均装有数据库，可以查询6个月内的历史数据；采用卫星通讯进行现场子系统与岸站子系统的数据交互，只要卫星通信定位模块天线上方无遮挡，则在任何地理位置均可实现通信。

Description

一种用于海洋浮标的安防监控系统及方法
技术领域
本发明属于海洋浮标安防监控领域，特别涉及该领域中的一种用于海洋浮标的安防监控系统及方法。
背景技术
具有水质监测及水文探测等功能的海洋浮标大多装有很多精密测量仪器，而且通常处于无人值守状态，如果路过的船只剐蹭、碰撞浮标，将导致浮标上的仪器损坏，由于缺乏有效的监控手段，事后找不到肇事船只，无法追责，从而使浮标维护单位蒙受损失。
目前现有的浮标碰撞报警系统大多是通过压力传感器来检测是否有物体碰撞浮标，或者设定浮标上某些地方被打开来触发报警，但海上浮标一般体型较大，直径能达到十米以上，传感器的安装需要很密集才能覆盖碰撞部位，而且容易误触发。现有浮标报警系统报警信息的传输通常使用GSM通信或者远距离的无线数传模块，在海边信号还比较好，在离岸较远的海上就无法进行数据传输。现有的浮标报警系统并没有船只AIS信息记录功能，即使拍摄了船只照片也可能无法成功追责。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种可以准确识别出肇事船只的安防监控系统及方法。
本发明采用如下技术方案：
一种用于海洋浮标的安防监控系统，其改进之处在于：包括现场子系统和岸站子系统；现场子系统包括安装在浮标顶部的AIS数据采集模块和卫星通信定位模块，安装在浮标上的现场传感器，安装在浮标舱内的工控箱，在工控箱内安装工控机、工业触摸显示屏、电源稳压模块、备用电池和电压采集模块，上述的AIS数据采集模块、卫星通信定位模块、现场传感器、工业触摸显示屏和电压采集模块均与工控机连接通信，浮标电源通过电源稳压模块为现场子系统供电，备用电池在浮标电源断开后为现场子系统供电，电压采集模块采集浮标电源的电压；岸站子系统包括工控机以及与工控机连接通信的卫星通信指挥机和显示屏，其中卫星通信指挥机通过卫星与现场子系统的卫星通信定位模块进行通信。
进一步的，安防监控系统包括一个以上的现场子系统，各现场子系统分别安装在不同的浮标上。
进一步的，岸站子系统安装在岸上的监控室内。
进一步的，卫星通信定位模块支持的卫星通信系统包括但不限于北斗卫星通信系统和铱星卫星通信系统。
进一步的，现场传感器包括但不限于舱门开关监测传感器、漏水监测传感器和温湿度传感器。
进一步的，现场子系统工控箱内的工控机包括但不限于工控型主机和嵌入式控制器；岸站子系统的工控机包括但不限于工控型主机、嵌入式控制器、PC主机和服务器主机。
进一步的，工控机与AIS数据采集模块、卫星通信定位模块、现场传感器、工业触摸显示屏和电压采集模块的通信方式包括但不限于I/O点读写通讯方式、RS485通讯方式、RS232通讯方式、TCP/IP以太网通讯方式。
进一步的，浮标电源为浮标上的蓄电池。
一种用于海洋浮标的安防监控方法，使用上述用于海洋浮标的安防监控系统，其改进之处在于：系统安装就位并启用后， 卫星通信定位模块通过卫星定位获取其所在浮标的位置，AIS数据采集模块采集其所在浮标周围船只发出的AIS信号，现场子系统的工控机对AIS信号进行存储与解析，得到船只的MMSI编码、坐标，航向，并根据坐标计算船只与浮标之间的距离，此外现场子系统的工控机还通过现场传感器采集浮标舱门的开关状态及浮标舱内是否进水、通过电压采集模块采集浮标蓄电池的电量，最终现场子系统的工控机将上述信息通过卫星通信定位模块发送至岸站子系统的卫星通信指挥机，岸站子系统的卫星通信指挥机可以同时接收一个以上现场子系统的卫星通信定位模块发送的数据，并将接收的数据发送给岸站子系统的工控机，岸站子系统的工控机将浮标位置、浮标状态、浮标周围1500米半径内所有的船只、船只的状态在显示屏的电子地图上进行实时刷新和显示，若船只与浮标的距离小于200米，则提示报警。
进一步的，岸站子系统显示屏的电子地图上显示一个浮标的图形，当鼠标划过浮标图形时，以弹窗的形式显示浮标的呼号、浮标的经纬度坐标、浮标蓄电池当前的电量；电子地图以船型图标对应浮标周围的船只，当鼠标划过某个船型图标时，以弹窗的形式显示该船只与浮标的距离、船只的MMSI编码、船只的经纬度、船只的呼号、船只的航向和船只的货物信息。
本发明的有益效果是：
本发明所公开的安防监控系统，现场子系统与岸站子系统的工控机均装有数据库，可以查询6个月内的历史数据；采用卫星通讯进行现场子系统与岸站子系统的数据交互，只要卫星通信定位模块天线上方无遮挡，则在任何地理位置均可实现通信，能对距离海岸较远的浮标进行安防监控；现场子系统采用低功耗设计，整机功耗低于10W，非常适合在浮标上使用；现场子系统装有备用电池，在浮标电源断开的情况下，可无缝切换到备用电池供电，并可以通过卫星通讯及时向岸站报警。
本发明所公开的安防监控方法，可以将所有经过浮标附近船只的永久唯一识别号（MMSI编码）、坐标、距离浮标的距离信息进行记录，并通过卫星通讯发送至岸站子系统，一旦发现船只过于靠近浮标，岸站子系统就会触发报警，提醒监控人员查看浮标是否受损，并根据系统记录的过往船只信息进行分析，帮助找到所有可能的肇事船只。使用船舶的AIS坐标信息与浮标的坐标信息来计算两者间的距离，通过这个距离来判断船只是否靠近过浮标，具有判断准确的特点。
附图说明
图1是本发明实施例1所公开安防监控系统的组成框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
GSM(Global System for Mobile Communications) ，即全球移动通信系统，由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准。GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM被看作是第二代移动电话系统(2G)。
AIS（Automatic Identification System），即船舶自动识别系统，配合全球定位系统（GPS）将船位、船速、改变航向率及航向等船舶动态数据，结合船名、呼号、吃水及危险货物等船舶静态数据由甚高频频道向附近水域船舶及岸台广播，使邻近船舶及岸台能及时掌握附近海面所有船舶之动静态资讯，得以立刻互相通话协调，采取必要避让行动，对船舶安全有很大帮助。
实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种用于海洋浮标的安防监控系统，包括现场子系统1和岸站子系统2；现场子系统包括安装在浮标顶部的AIS数据采集模块11和卫星通信定位模块12，安装在浮标上的现场传感器13，安装在浮标舱内的工控箱14，在工控箱内安装工控机141、工业触摸显示屏142、电源稳压模块143、备用电池144和电压采集模块145，上述的AIS数据采集模块、卫星通信定位模块、现场传感器、工业触摸显示屏和电压采集模块均与工控机通过线缆连接通信，通过工业触摸显示屏可以实时查看接收到的附近船只的AIS信息、浮标的位置信息、卫星信号的强弱、浮标蓄电池和备用电池的电压等数据，还可以设置卫星通信的目标地址；浮标蓄电池通过电源稳压模块为现场子系统供电，电源稳压模块（直流稳压器）可以将输入电压稳定到安防监控系统可以正常工作的电压，从而实现宽压输入功能，9-36V直流电均可以为安防监控系统供电，极大的增强了安防监控系统的电源适应性。备用电池在浮标蓄电池断开的极端情况下为现场子系统供电，电压采集模块采集浮标蓄电池的电压，从而间接的实现了对浮标蓄电池电量的监测；岸站子系统包括工控机21以及与工控机连接通信的卫星通信指挥机22和显示屏23，其中卫星通信指挥机通过卫星3与现场子系统的卫星通信定位模块进行通信。
在本实施例中包括一个以上的现场子系统，各现场子系统分别安装在不同的浮标上。岸站子系统安装在岸上的监控室内。卫星通信定位模块支持的卫星通信系统包括但不限于北斗卫星通信系统和铱星卫星通信系统。现场传感器包括但不限于舱门开关监测传感器、漏水监测传感器和温湿度传感器。现场子系统工控箱内的工控机包括但不限于工控型主机和嵌入式控制器；岸站子系统的工控机包括但不限于工控型主机、嵌入式控制器、PC主机和服务器主机。岸站子系统的工控机安装有软件，以实现解析、存储和显示功能，可通过以太网通讯的方式，在局域网或因特网打开软件，也可以工控机直接连接显示屏进行界面显示。
工控机与AIS数据采集模块、卫星通信定位模块、现场传感器、工业触摸显示屏和电压采集模块的通信方式包括但不限于I/O点读写通讯方式、RS485通讯方式、RS232通讯方式、TCP/IP以太网通讯方式。
本实施例还公开了一种用于海洋浮标的安防监控方法，使用上述用于海洋浮标的安防监控系统，系统安装就位并启用后， 卫星通信定位模块通过卫星定位获取其所在浮标的位置，AIS数据采集模块采集其所在浮标周围船只发出的AIS信号，现场子系统的工控机对AIS信号进行存储与解析，得到船只的MMSI编码、坐标，航向，并根据坐标计算船只与浮标之间的距离，此外现场子系统的工控机还通过现场传感器采集浮标舱门的开关状态及浮标舱内是否进水、通过电压采集模块采集浮标蓄电池的电量，最终现场子系统的工控机将上述信息通过卫星通信定位模块发送至岸站子系统的卫星通信指挥机（在船只与浮标距离较近时可紧急发送），岸站子系统的卫星通信指挥机可以同时接收一个以上现场子系统的卫星通信定位模块发送的数据，并将接收的数据发送给岸站子系统的工控机，岸站子系统的工控机将浮标位置、浮标状态、浮标周围1500米半径内所有的船只、船只的状态在显示屏的电子地图上进行实时刷新和显示，若船只与浮标的距离小于200米，则提示报警。
岸站子系统显示屏的电子地图上显示一个浮标的图形，当鼠标划过浮标图形时，以弹窗的形式显示浮标的呼号、浮标的经纬度坐标、浮标蓄电池当前的电量；电子地图以船型图标对应浮标周围的船只，当鼠标划过某个船型图标时，以弹窗的形式显示该船只与浮标的距离、船只的MMSI编码、船只的经纬度、船只的呼号、船只的航向和船只的货物信息。可以实时的监控浮标所在的位置及浮标与过往船只的相对位置关系。

Claims (10)

1.一种用于海洋浮标的安防监控系统，其特征在于：包括现场子系统和岸站子系统；现场子系统包括安装在浮标顶部的AIS数据采集模块和卫星通信定位模块，安装在浮标上的现场传感器，安装在浮标舱内的工控箱，在工控箱内安装工控机、工业触摸显示屏、电源稳压模块、备用电池和电压采集模块，上述的AIS数据采集模块、卫星通信定位模块、现场传感器、工业触摸显示屏和电压采集模块均与工控机连接通信，浮标电源通过电源稳压模块为现场子系统供电，备用电池在浮标电源断开后为现场子系统供电，电压采集模块采集浮标电源的电压；岸站子系统包括工控机以及与工控机连接通信的卫星通信指挥机和显示屏，其中卫星通信指挥机通过卫星与现场子系统的卫星通信定位模块进行通信。
2.根据权利要求1所述用于海洋浮标的安防监控系统，其特征在于：包括一个以上的现场子系统，各现场子系统分别安装在不同的浮标上。
3.根据权利要求1所述用于海洋浮标的安防监控系统，其特征在于：岸站子系统安装在岸上的监控室内。
4.根据权利要求1所述用于海洋浮标的安防监控系统，其特征在于：卫星通信定位模块支持的卫星通信系统包括但不限于北斗卫星通信系统和铱星卫星通信系统。
5.根据权利要求1所述用于海洋浮标的安防监控系统，其特征在于：现场传感器包括但不限于舱门开关监测传感器、漏水监测传感器和温湿度传感器。
6.根据权利要求1所述用于海洋浮标的安防监控系统，其特征在于：现场子系统工控箱内的工控机包括但不限于工控型主机和嵌入式控制器；岸站子系统的工控机包括但不限于工控型主机、嵌入式控制器、PC主机和服务器主机。
7.根据权利要求1所述用于海洋浮标的安防监控系统，其特征在于：工控机与AIS数据采集模块、卫星通信定位模块、现场传感器、工业触摸显示屏和电压采集模块的通信方式包括但不限于I/O点读写通讯方式、RS485通讯方式、RS232通讯方式、TCP/IP以太网通讯方式。
8.根据权利要求1所述用于海洋浮标的安防监控系统，其特征在于：浮标电源为浮标上的蓄电池。
9.一种用于海洋浮标的安防监控方法，使用权利要求1所述用于海洋浮标的安防监控系统，其特征在于：系统安装就位并启用后， 卫星通信定位模块通过卫星定位获取其所在浮标的位置，AIS数据采集模块采集其所在浮标周围船只发出的AIS信号，现场子系统的工控机对AIS信号进行存储与解析，得到船只的MMSI编码、坐标，航向，并根据坐标计算船只与浮标之间的距离，此外现场子系统的工控机还通过现场传感器采集浮标舱门的开关状态及浮标舱内是否进水、通过电压采集模块采集浮标蓄电池的电量，最终现场子系统的工控机将上述信息通过卫星通信定位模块发送至岸站子系统的卫星通信指挥机，岸站子系统的卫星通信指挥机可以同时接收一个以上现场子系统的卫星通信定位模块发送的数据，并将接收的数据发送给岸站子系统的工控机，岸站子系统的工控机将浮标位置、浮标状态、浮标周围1500米半径内所有的船只、船只的状态在显示屏的电子地图上进行实时刷新和显示，若船只与浮标的距离小于200米，则提示报警。
10.根据权利要求9所述用于海洋浮标的安防监控方法，其特征在于：岸站子系统显示屏的电子地图上显示一个浮标的图形，当鼠标划过浮标图形时，以弹窗的形式显示浮标的呼号、浮标的经纬度坐标、浮标蓄电池当前的电量；电子地图以船型图标对应浮标周围的船只，当鼠标划过某个船型图标时，以弹窗的形式显示该船只与浮标的距离、船只的MMSI编码、船只的经纬度、船只的呼号、船只的航向和船只的货物信息。
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