CN111862391A - 一种船舶信息集成与管理控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种船舶信息集成与管理控制系统，包括：综合信息显示模块、传感器信息综合处理模块、导航任务模块，包括：所述综合信息显示模块分别与导航工作台模块、辅助工作台模块、导航传感器模块、机舱信息传感器模块连接，所述的传感器信息综合处理模块与船舶传感器模块连接，所述导航任务模块分别与航线计划模块、航线监控模块、避碰模块、导航控制数据输出模块、状态和信息显示模块、警报管理模块连接，所述的航线计划模块包括：航线设计模块、航线计划管理模块、检查模块。本发明采用系统设计的方法，将船上的各种导航系统、通信设备和雷达避碰系统等通过现场总线网络有机地结合起来。
Description
技术领域
本发明涉及船舶信息集成管理技术领域，具体而言，尤其涉及一种船舶信息集成与管理控制台系统。
背景技术
综合船桥系统是在组合导航系统基础上发展起来的一种新型、功能更强的海上自动航行系统。综合船桥系统的主要功能是检测和控制船舶以及通信功能。综合船桥系统采用系统集成的方法，将船上的各种导航设备、船舶操作控制设备和雷达避碰设备通过网络结合起来，利用计算机、现代控制、信息融合等技术实现船舶的自动、安全和经济航行。综合船桥系统具有完善的导航、自动驾驶、自动避碰、通信和航行管理控制等多种功能。
传统的IBS是简单的不同设备的集成，各项数据显示较为分散，缺少了对于所有设备输出信息的综合处理，这样就会极大消耗船员的精力，对船舶驾驶安全性。同时现有的IBS相关设备缺少对多种导航通讯设备的集成，综合处理海上信息、本船舶信息及航行环境信息的能力不强。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种船舶信息集成与管理控制系统，包括：综合信息显示模块、传感器信息综合处理模块、导航任务模块，其特征在于，包括：
所述综合信息显示模块分别与导航工作台模块、辅助工作台模块、导航传感器模块、机舱信息传感器模块连接，所述的传感器信息综合处理模块与船舶传感器模块连接，所述导航任务模块分别与航线计划模块、航线监控模块、避碰模块、导航控制数据输出模块、状态和信息显示模块、警报管理模块连接，所述的航线计划模块包括：航线设计模块、航线计划管理模块、检查模块；
所述的航线监控模块包括：监控模块、雷达数据叠加模块、船舶龙骨参数设置模块、本船信息显示模块、环境信息显示模块；
所述避碰模块包括：船舶避碰模块以及显示模块。
进一步地，所述航线计划模块具备IMO MSC 232(82)ECDIS性能标准规定的航线功能；所述航线计划模块还具有：管理航线计划单元；所述管理航线计划单元检查由驾驶员设定的龙骨下最小水深危险区；针对操纵限定条件检查航线计划，所述计划考虑转向半径、转向速率、用舵点、航向改变点、速度、时间以及ETA参数。
更进一步地，所述航线监控模块还具有IMO MSC(82)ECDIS性能标准规定的航线监控单元；所述航线监控模块还具备MSC 252(83)INS性能标准中规定的强制单元。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明采用系统设计的方法，将船上的各种导航系统、通信设备和雷达避碰系统等通过现场总线网络有机地结合起来，利用计算机、现代控制、信息处理、人工智能等技术实现船舶的自动、安全和经济航行。
本发明的系统通过基于现场总线和局域网络技术，兼容国际IHO S-57电子海图及海军航保部电子海图，集成了GPS、Inmarsat-C、AIS、GSM/GPRS/CDMA、APRA雷达等多种导航通讯设备，能够综合处理海上信息、本船舶信息及航行环境信息，设计以海图雷达为核心的多功能航行工作站，船舶航行的安全性、可靠性与经济性都得到提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统整体结构示意图。
图2为本发明各模块连接关系示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，本发明包含一种船舶信息集成与管理控制系统，包括：综合信息显示模块、传感器信息综合处理模块、导航任务模块，其特征在于，包括：
所述综合信息显示模块分别与导航工作台模块、辅助工作台模块、导航传感器模块、机舱信息传感器模块连接，所述的传感器信息综合处理模块与船舶传感器模块连接，所述导航任务模块分别与航线计划模块、航线监控模块、避碰模块、导航控制数据输出模块、状态和信息显示模块、警报管理模块连接，所述的航线计划模块包括：航线设计模块、航线计划管理模块、检查模块；
所述的航线监控模块包括：监控模块、雷达数据叠加模块、船舶龙骨参数设置模块、本船信息显示模块、环境信息显示模块；
所述避碰模块包括：船舶避碰模块以及显示模块。
同时在本申请中，所述船舶信息集成与管理控制系统通过电气组合和机械组合将船舶众多设备和系统组合，将各种设备的信息交换和整体优化处理设置于船舶驾驶室内，进行信息的综合显示、航行管理。船舶信息集成与管理控制系统包括综合信息显示模块、传感器信息综合处理模块和导航任务模块，所述各子系统既能独立工作，又能在航行管理系统控制下协同工作。所述导航任务模块将基本的定位传感器组合外，进一步组合了双ARPA雷达、陀螺罗经、磁罗经、计程仪、测深仪、船舶主机、船舶辅机、自动操舵仪、消防设施、航行管理系统、通信系统、船舶交通管理系统、GPS、船舶自动识别系统、船载航行数据记录仪。机舱信息传感器模块及导航传感器模块的导航类信息经通信接口实时传送给传感器信息综合处理模块,传感器信息综合处理模块将其接收的导航类信息发送给导航任务模块，由导航任务模块采用简单滤波技术、递推加权最小二乘法、滤波法、卡尔曼滤波技术和最优控制方法对导航类信息进行综合处理，综合信息显示模块通过单一的屏幕以及根据需要安装的分显示器，收集、处理、显示传感器输入的信息将船舶的动态、导航信息、机舱监视、故障报警等驾驶人员需要的信息和人工操作指令显示出来，其中辅助工作台主要功能为电子海图显示与修正和产生计划航线，导航工作台负责航行计划监视、航迹自动控制、航速控制、雷达数据交换、数据记录。导航工作台，辅助工作台和综合信息控制台间通过局域网相互连接。
目前，船舶信息集成与管理控制台系统中各种航海仪器，如EPFS、罗经、计程仪、雷达、ECDIS、自动舵等均已实现了计算机化，各种航海仪器之间的相互连接，实际上就是计算机之间通信的问题。计算机之间的通信有两种方式：一种是串行通信，另一种是并行通信。而串行通信有同步与异步之分。
目前，最广泛使用的计算机通信技术是串行异步通信方式，它规定了信号的电平输出格式。其中RS-232接口适合于作近距离通信或仪器内部之间的通信，而RS-422接口适合于远距离的数据传输。航海仪器之间的数据传送除了电平输出格式需匹配外，还要采用统一的数据通信格式，如NMEA-0183接口标准。目前，在航海界普遍使用的NMEA-0183接口已升级为NMEA-0183版本2.20，IEC把此版本接口格式称为IEC 61162-1，还有其升级版本IEC61162-2。目前更为先进的网络连接标准为NMEA-2000，该标准提出了对船舶各航海仪器内部连接的串行数据通讯网络的要求，按该标准设计的系统之间可以共享数据。NMEA-2000即IEC 61162-3版本。
NMEA-0183标准规定数据格式采用异步串行ASCⅡ码，它具有如下信号特性：8个数据位(第8位总为0)个终止位、无奇偶校验位、TTL电平、4800bit/s：
各个航海仪器间通过串行接口进行数据传送，其相互连接如表3所示。
表格1 航海仪器输入输出关系
表4是电子海图NMEA 0183格式串行输入/输出接口分配，输入信号包括GNSS、罗经、计程仪、气象仪、雷达等，输出送到自动舵、警报指示单元和辅助工作台。
表格2 8个NMEA 0183格式串行输入/输出接口分配
作为一种优选的实施方式，在本申请中，所述航线计划模块具备IMO MSC 232(82)ECDIS性能标准规定的航线功能；所述航线计划模块还具有：管理航线计划单元；所述管理航线计划单元检查由驾驶员设定的龙骨下最小水深危险区；针对操纵限定条件检查航线计划，所述计划考虑转向半径、转向速率、用舵点、航向改变点、速度、时间以及ETA参数。
作为优选的实施方式，船舶航行数据系统：船舶航行数据系统主要是提供船舶驾驶台的数据、包括MMSI编号、航行状态、转向率、对地航速、船位精确度、经度、纬度、对地航向、船舶艏向等驾驶台运行数据。系统采用VC++，多层体系架构设计。
船舶管理及分析系统：船舶管理年及分析系统是系统管理的核心子系统，负责船舶管理的所有流程处理，系统包括推荐航线模块，该模块负责系统大数据库根据船型、目的地、日期、水温气象信息而自动筛选的航线数据，供船长和驾驶员进行确认。航线分析是系统根据计划航线执行的情况，以及船舶的消耗情况，例如燃油等物料消耗等，而进行的技术分析对比。节能减排是实时记录船舶的各种排放数据，并实管理部门的要求进行比对，并设置门限报警功能。
船舶动力系统数据，系统实时记录船舶的主机、辅机等船舶服务保障设备的转速、油耗、噪音、温度等数据，供系统监测使用。
作为一种优选的实施方式，在本申请中所述航线监控模块还具有IMO MSC(82)ECDIS性能标准规定的航线监控单元；所述航线监控模块还具备MSC 252(83)INS性能标准中规定的强制单元。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (3)
1.一种船舶信息集成与管理控制系统，包括：综合信息显示模块、传感器信息综合处理模块、导航任务模块，其特征在于，包括：
所述综合信息显示模块分别与导航工作台模块、辅助工作台模块、导航传感器模块、机舱信息传感器模块连接，所述的传感器信息综合处理模块与船舶传感器模块连接，所述导航任务模块分别与航线计划模块、航线监控模块、避碰模块、导航控制数据输出模块、状态和信息显示模块、警报管理模块连接，所述的航线计划模块包括：航线设计模块、航线计划管理模块、检查模块；
所述的航线监控模块包括：监控模块、雷达数据叠加模块、船舶龙骨参数设置模块、本船信息显示模块、环境信息显示模块；
所述避碰模块包括：船舶避碰模块以及显示模块。
2.根据权利要求1所述的一种船舶信息集成与管理控制台系统，其特征在于，
所述航线计划模块具备IMO MSC 232(82)ECDIS性能标准规定的航线功能；
所述航线计划模块还具有：管理航线计划单元；所述管理航线计划单元检查由驾驶员设定的龙骨下最小水深危险区；针对操纵限定条件检查航线计划，所述计划考虑转向半径、转向速率、用舵点、航向改变点、速度、时间以及ETA参数。
3.根据权利要求1所述的一种船舶信息集成与管理控制台系统，其特征在于，
所述航线监控模块还具有IMO MSC(82)ECDIS性能标准规定的航线监控单元；所述航线监控模块还具备MSC 252(83)INS性能标准中规定的强制单元。
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