CN111929714A - 一种船舶报闸检测装置、方法和终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船舶报闸检测装置、方法和终端，该装置包括：定位模块和AIS板，通过插拔接口可拆卸式连接，用于在主电源掉电的情况下，利用备用电池持续工作，记录并保存最后一条定位信息，作为第一定位信息；在主电源再次上电的情况下，利用主电源工作，记录并保存最新一条定位信息，作为第二定位信息；防拆卸检测模块，用于根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过，以在定位模块被拆除过的情况下生成在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过的提醒消息。该方案，可以解决船载终端设备的拆卸检测方式采用封签方式影响船舶报闸检测的可靠性的问题，达到提升船舶报闸检测的可靠性的效果。
Description
技术领域
本发明属于船舶控制技术领域，具体涉及一种船舶报闸检测装置、方法和终端，尤其涉及一种北斗终端拆卸检测与离线定位模块、具有该北斗终端拆卸检测与离线定位模块的终端、以及该终端的北斗终端拆卸检测与离线定位方法。
背景技术
长江三峡通航管理局所辖水域，位于长江上、中游连接处，横亘着三峡、葛洲坝两座世界级大型水利枢纽。随着三峡水利枢纽工程的建设，通航环境发生了极大的改变，过坝船舶增多，过闸运量大幅度增加，航行秩序和运输格局都发生了重大变化。
一些船方为了提前申报过闸，将船舶报闸设备进行拆解，通过公路、铁路等其他快速运输方式，运送到申报位置，而实际船舶位置与申报位置存在较大差异，严重扰乱了航运秩序和公平。
以上的违规、插队行为，至少能够提前3-4天提前申报。为维护船舶过闸申报秩序，一些船载终端设备的拆卸检测方式采用封签的方式，但封签的违规成本相对较低，很容易伪造封签，执法部门很难监督和管理。一方面，传统封签方式监管单位不能发现船方是否拆卸设备，检测的可靠性无法得到保证。另一方面，即使监管单位通过举报或其他途径了解到船方拆卸了设备，但船方采用伪造封签进行复原，致使监管人员很难取证。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种船舶报闸检测装置、方法和终端，以解决船载终端设备的拆卸检测方式采用封签方式影响船舶报闸检测的可靠性的问题，达到提升船舶报闸检测的可靠性的效果。
本发明提供一种船舶报闸检测装置，包括：定位模块、AIS板、插拔接口和防拆卸检测模块；其中，定位模块和AIS板，通过插拔接口可拆卸式连接，用于在主电源供电的情况下，利用主电源工作，记录并保存对船舶报闸期间的定位信息，作为正常定位信息；在主电源掉电的情况下，利用备用电池持续工作，在天线已被拆卸的情况下记录并保存最后一条定位信息，作为第一定位信息；在主电源再次上电的情况下，利用主电源工作，记录并保存对船舶报闸期间的最新一条定位信息，作为第二定位信息；防拆卸检测模块，用于根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过，以在船舶的当前行驶路线中定位模块未被拆除过的情况下，将第二定位信息上传至上位机的主板，以使上位机基于第二定位信息对对船舶报闸情况进行检测；在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过的情况下，生成在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过的提醒消息。
可选地，其中，防拆卸检测模块在天线已被拆卸的情况下记录并保存最后一条定位信息，包括：确定定位模块的主电源是否切断信号接入；在定位模块的主电源切断信号接入的情况下，控制定位模块的备用电源启动；确定是否能接收到定位模块的天线信号；若不能接收到定位模块的天线信号，则确定天线已拆除，并保存定位模块的最后一条定位信息；和/或，防拆卸检测模块记录并保存对船舶报闸期间的最新一条定位信息，包括：确定是否能接收到定位模块的天线信号；若能接收到定位模块的天线信号，则获取定位模块的最新一条定位信息。
可选地，第一定位信息，包括：第一位置信息和第一时间信息；第二定位信息，包括：第二位置信息和第二时间信息；防拆卸检测模块根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过，包括：根据船舶在当前行驶路线下的行驶速度，确定船舶从第一定位信息行驶至第二定位信息所需要的行驶时间；并确定第二时间信息与第一时间信息之间的时间差；确定所述行驶时间是否大于所述时间差，并确定所述行驶时间与所述时间差之间的差值是否大于设定阈值；若所述行驶时间大于所述时间差、且所述行驶时间与所述时间差之间的差值大于设定阈值，则确定在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过；若所述行驶时间小于所述时间差，或所述行驶时间大于所述时间差、但所述行驶时间与所述时间差之间的差值小于或等于设定阈值，则确定在船舶的当前行驶路线中定位模块未被拆除过。
可选地，定位模块，包括：定位模组、有源天线、接口模块和电源模块；有源天线、接口模块和电源模块，分别与定位模组连接；其中，定位模组，用于获取船舶的位置数据，以作为船舶报闸过程中的定位数据；有源天线，用于为定位模组提供射频输入信号，并将定位模组的射频输出信号输出；接口模块，用于为定位模组与外部模块的连接提供接口；电源模块，用于为定位模块和电压采集模块供电。
可选地，其中，定位模组，以型号为HDM1216的芯片为核心元件；和/或，接口模块，包括：ISP接口和/或AIS通讯接口；和/或，电源模块，包括：LDO模块、电源切换电路、备用电池和充电管理电路；其中，主电源分别连接至LDO模块和充电管理电路，LDO模块和备用电池分别连接至电源切换电路，充电管理电路连接至备用电池，电源切换电路连接至定位模组；充电管理电路，以型号为SGM40561的芯片为核心元件。
可选地，电源模块，还包括：电压采集模块；电压采集模块，连接在电源切换电路与定位模组之间，用于采集电源切换电路的电压信息，以根据该电压信息确定定位模组的供电电源是主电源还是备用电池。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种终端，包括：以上所述的船舶报闸检测装置。
与上述终端相匹配，本发明另一方面提供一种终端的船舶报闸检测方法，包括：使定位模块和AIS板，通过插拔接口可拆卸式连接，在主电源掉电的情况下，利用备用电池持续工作，在天线已被拆卸的情况下记录并保存最后一条定位信息，作为第一定位信息；在主电源再次上电的情况下，利用主电源工作，记录并保存对船舶报闸期间的最新一条定位信息，作为第二定位信息；使防拆卸检测模块，根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过，以在船舶的当前行驶路线中定位模块未被拆除过的情况下，将第二定位信息上传至上位机的主板，以使上位机基于第二定位信息对对船舶报闸情况进行检测；在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过的情况下，生成在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过的提醒消息。
可选地，其中，使防拆卸检测模块在天线已被拆卸的情况下记录并保存最后一条定位信息，包括：确定定位模块的主电源是否切断信号接入；在定位模块的主电源切断信号接入的情况下，控制定位模块的备用电源启动；确定是否能接收到定位模块的天线信号；若不能接收到定位模块的天线信号，则确定天线已拆除，并保存定位模块的最后一条定位信息；和/或，使防拆卸检测模块记录并保存对船舶报闸期间的最新一条定位信息，包括：确定是否能接收到定位模块的天线信号；若能接收到定位模块的天线信号，则获取定位模块的最新一条定位信息。
可选地，第一定位信息，包括：第一位置信息和第一时间信息；第二定位信息，包括：第二位置信息和第二时间信息；使防拆卸检测模块根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过，包括：根据船舶在当前行驶路线下的行驶速度，确定船舶从第一定位信息行驶至第二定位信息所需要的行驶时间；并确定第二时间信息与第一时间信息之间的时间差；确定所述行驶时间是否大于所述时间差，并确定所述行驶时间与所述时间差之间的差值是否大于设定阈值；若所述行驶时间大于所述时间差、且所述行驶时间与所述时间差之间的差值大于设定阈值，则确定在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过；若所述行驶时间小于所述时间差，或所述行驶时间大于所述时间差、但所述行驶时间与所述时间差之间的差值小于或等于设定阈值，则确定在船舶的当前行驶路线中定位模块未被拆除过。
本发明的方案，通过使定位模块采用插头方式与AIS板可拆卸式连接，实现定位模块，待设备在主电源再次上电的情况下，将天线状态数据、离线定位数据回传至船载终端，可以提升船载终端的检测可靠性。
进一步，本发明的方案，通过使定位模块扩展了电源、天线管理等电路，具备拆卸自检、离线定位功能；可以在设备断电后自成独立系统，依靠备用电池持续工作，记录并保存检测数据、北斗定位数据；在设备上电后将检测数据、北斗定位数据传输至主板，以供上位软件查看并提示告警数据，可以提升船载终端的检测可靠性。
由此，本发明的方案，通过使北斗终端拆卸检测与离线定位模块采用插头方式与AIS板可拆卸式连接实现定位模块的方便拆卸，能够实现北斗天线状态检测、设备离线定位数据存储与分析功能；并采用防拆卸检测模块检测定位模块是否是被拆卸过的以保证船舶报闸时定位模块所提供的位置信息的准确性，解决船载终端设备的拆卸检测方式采用封签方式影响船舶报闸检测的可靠性的问题，达到提升船舶报闸检测的可靠性的效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的船舶报闸检测装置的一实施例的结构示意图；
图2为本发明的船舶报闸检测装置与AIS板的安装结构示意图；
图3为本发明的船舶报闸检测装置的一实施例的定位模组的电气原理示意图；
图4为本发明的船舶报闸检测装置的一实施例的有源天线的电气原理示意图；
图5为本发明的船舶报闸检测装置的一实施例的ISP接口的电气原理示意图；
图6为本发明的船舶报闸检测装置的一实施例的AIS通讯接口和电源的电气原理示意图；
图7为本发明的船舶报闸检测装置的一实施例的LDO模块的电气原理示意图；
图8为本发明的船舶报闸检测装置的一实施例的备用电池和充电管理电路的电气原理示意图；
图9为本发明的船舶报闸检测装置的一实施例的电源切换电路的电气原理示意图；
图10为本发明的船舶报闸检测装置的一实施例的电压采集模块的电气原理示意图；
图11为本发明的船舶报闸检测装置的一实施例的具体结构示意图；
图12为本发明的终端的一实施例的船舶过闸检测流程示意图；
图13为本发明的终端的船舶过闸检测方法的一实施例的流程示意图；
图14为本发明的终端的船舶过闸检测方法中使防拆卸检测模块在天线已被拆卸的情况下记录并保存最后一条定位信息的一实施例的流程示意图；
图15为本发明的终端的船舶过闸检测方法中使防拆卸检测模块记录并保存对船舶报闸期间的最新一条定位信息的一实施例的流程示意图；
图16为本发明的终端的船舶过闸检测方法中使防拆卸检测模块根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过的一实施例的流程示意图；
图17为本发明的终端的一实施例的离线信息获取流程示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
1-定位模块(如北斗拆卸检测与离线定位模块)；2-AIS板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
根据本发明的实施例，提供了一种船舶报闸检测装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该船舶报闸检测装置可以包括：定位模块、AIS板、插拔接口和防拆卸检测模块。
具体地，定位模块和AIS板，通过插拔接口可拆卸式连接，用于在主电源供电的情况下，利用主电源工作，记录并保存对船舶报闸期间的定位信息，作为正常定位信息；在主电源掉电的情况下，利用备用电池持续工作，在天线已被拆卸的情况下记录并保存最后一条定位信息，作为第一定位信息；在主电源再次上电的情况下，利用主电源工作，记录并保存对船舶报闸期间的最新一条定位信息，作为第二定位信息。
可选地，防拆卸检测模块在天线已被拆卸的情况下记录并保存最后一条定位信息，可以包括：
防拆卸检测模块，具体还可以用于确定定位模块的主电源是否切断信号接入，即确定定位模块的主电源是否掉电。
例如：在船舶运行期间主电源24小时运行，主电源切断信号接入的情况一般有两种：一种是船舶停止航行或完成一次运输任务，属于正常操作。另一种是人为拆卸机器，如拆卸定位模块，属于违规行为。
防拆卸检测模块，具体还可以用于在定位模块的主电源切断信号接入的情况下，控制定位模块的备用电源启动。
例如：备用电源的作用是当主电源切断时，需保证定位模块和控制单元如北斗拆卸检测模块的正常运行，如持续记录、保存北斗定位数据，便于终端上电联网运行后，将数据回传至监管部门。备用电源是可充电电池，充满电可独立工作可连续运行2个月，设备上电后，进行充电。
防拆卸检测模块，具体还可以用于确定是否能接收到定位模块的天线信号。
例如：考虑到仅凭主电源是否掉电不能判别船方是否违规，所以需检测天线状态信号。比如在正常操作时不会拔掉定位天线的，只有拆卸设备如拆卸定位模块才需要拔掉天线，因为天线已经固定在船舶上，不能和终端一同携带。该天线可以是一根很长的线，从驾驶舱里一直延伸到驾驶舱顶部，可以理解为以前看的电视，需要在室外放一根天线才能正常使用。定位模块如北斗定位模组需接入天线才能接收到北斗卫星信号，进而进行定位分析。北斗定位模组中有天线信号数据传输接口，如果该数据传输接口不能收到信息，则说明天线被拆卸了。如果该接口正常接收天线传来的数据，则说明天线已接入。
防拆卸检测模块，具体还可以用于若不能接收到定位模块的天线信号，则确定天线已拆除，并保存定位模块的最后一条定位信息。例如：在北斗天线拆除的情况下，保存最后一条北斗定位数据。当然，若能接收到定位模块的天线信号，则结束对第一定位信息的获取。
由此，通过获取定位模块在天线拆除情况下保存的最后一条定位信息，可以准确保存定位模块掉电后保存的最后一条定位信息，以准确判断定位模块掉电时的位置信息。
可选地，防拆卸检测模块记录并保存对船舶报闸期间的最新一条定位信息，可以包括：
防拆卸检测模块，具体还可以用于确定是否能接收到定位模块的天线信号。
防拆卸检测模块，具体还可以用于若能接收到定位模块的天线信号，则确定天线已重新接入，并获取定位模块的最新一条定位信息。
例如：在北斗天线已重新接入的情况下，获取最新一条北斗定位数据，并判断船舶位置变化是否异常，即根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过。
由此，通过获取定位模块在天线重新接入情况下采集到的最新一条定位信息，可以准确保存定位模块重新上电后保存的最新一条定位信息，以准确判断定位模块重新上电时的位置信息。
具体地，防拆卸检测模块，可以用于根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过，以在船舶的当前行驶路线中定位模块未被拆除过的情况下，将第二定位信息上传至上位机的主板，以使上位机基于第二定位信息对对船舶报闸情况进行检测；在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过的情况下，生成在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过的提醒消息。
例如：在设备断电情况下，能够实现北斗天线状态检测、设备离线定位数据存储与分析功能；待设备在主电源再次上电的情况下，将天线状态数据、离线定位数据回传至船载终端；主要可以实现船方拆卸船载终端设备的方式进行过闸申报及到锚确认，解决船舶申报计划及到锚确认时的船位与船舶实际船位不符的问题。
由此，通过定位模块和AIS板，通过插拔接口可拆卸式连接，可以随时获取检测数据和定位数据，且能够对船舶过闸时定位模块是否被拆除过进行精准检测，可以提高船舶报闸检测的可靠性。
其中，第一定位信息，可以包括：第一位置信息和第一时间信息。第一时间信息，可以是定位模块的断电时间。第二定位信息，可以包括：第二位置信息和第二时间信息。第二时间信息，可以是定位模块的再上电时间或重新开机时间。
可选地，防拆卸检测模块根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过，可以包括：
防拆卸检测模块，具体还可以用于根据船舶在当前行驶路线下的行驶速度，确定船舶从第一定位信息行驶至第二定位信息所需要的行驶时间。并确定第二时间信息与第一时间信息之间的时间差。
防拆卸检测模块，具体还可以用于确定所述行驶时间是否大于所述时间差，并确定所述行驶时间与所述时间差之间的差值是否大于设定阈值。
防拆卸检测模块，具体还可以用于若所述行驶时间大于所述时间差、且所述行驶时间与所述时间差之间的差值大于设定阈值，则确定在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过。
防拆卸检测模块，具体还可以用于若所述行驶时间小于所述时间差，或所述行驶时间大于所述时间差、但所述行驶时间与所述时间差之间的差值小于或等于设定阈值，则确定在船舶的当前行驶路线中定位模块未被拆除过。
例如：一条船舶的航线是上海->宜昌->重庆，船舶行驶至宜昌时需要申报过闸。违规流程是当船舶从上海出发前，设备断电取出，断电后模块记录并保存最后一条北斗位置(最后一条北斗定位数据L1、断电时间T1)，此时，有其他人员乘坐高铁将设备运送至宜昌开始申报(设备和船舶是一一对应的，不存在一艘船多个设备)，申报需要上电，此时记录位置(最新一条北斗定位数据L2、开机时间T2)。可以计算L1和L2的直线距离s，T1和T2的时间差t。正常情况下，船舶行驶速度相对较慢20-30km/h，一条船舶的从上海行驶至宜昌的时间是相对固定的，可以包括中间装卸作业、运输等时间在10天以上。但如果做高铁则1天就到，时间差t明显减少。综合断电和上电时的偏移距离，时间差越小违规的标志越明显，推送终端拆卸警示信息，之后结束防拆卸检测流程。
例如：船舶违规概率的计算公式
其中，a代表：船舶上行航线起点距离申报点的距离，b代表：船舶航行理论所用时间，s的单位为千米km，t的单位为小时h。
由此，通过根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过，可以准确判断在船舶的当前行驶路线中定位模块是否是离线报闸，从而可以保证船舶报闸的安全性。
在一个可选例子中，定位模块，可以包括：定位模组、有源天线、接口模块和电源模块。有源天线、接口模块和电源模块，分别与定位模组连接。
具体地，定位模组，可以用于获取船舶的位置数据，以作为船舶报闸过程中的定位数据。
优选地，定位模组，以型号为HDM1216的芯片为核心元件。
具体地，有源天线，可以用于为定位模组提供射频输入信号，并将定位模组的射频输出信号输出。
具体地，接口模块，可以用于为定位模组与外部模块的连接提供接口。
可选地，接口模块，可以包括：ISP接口和/或AIS通讯接口。
具体地，电源模块，可以用于为定位模块和电压采集模块供电。
可选地，电源模块，可以包括：LDO模块、电源切换电路、备用电池和充电管理电路。
其中，主电源分别连接至LDO模块和充电管理电路，LDO模块和备用电池分别连接至电源切换电路，充电管理电路连接至备用电池，电源切换电路连接至定位模组。
优选地，充电管理电路，以型号为SGM40561的芯片为核心元件。
进一步可选地，电源模块，还可以包括：电压采集模块。电压采集模块，连接在电源切换电路与定位模组之间，可以用于采集电源切换电路的电压信息，以根据该电压信息确定定位模组的供电电源是主电源还是备用电池。
例如：定位模块，可以包括：定位模组，以及分别与定位模组连接的有源天线、ISP接口、AIS通讯接口、电源切换电路和电压采集模块。定位模块，还可以包括：LDO模块、充电管理电路、备用电池和电源；电源通过LDO模块连接至电源切换电路，电源依次通过充电管理电路、备用电池连接至电源切换电路。
由此，通过在AIS板上采用插头方式替换一些AIS板的定位模块，该定位模块扩展了电源、天线管理等电路，具备拆卸自检、离线定位功能，可以在得电或断电的情况下均能保存和记录检测数据和定位数据，使得船舶报闸控制更加可靠和安全。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过使定位模块采用插头方式与AIS板可拆卸式连接，实现定位模块，待设备在主电源再次上电的情况下，将天线状态数据、离线定位数据回传至船载终端，可以提升船载终端的检测可靠性。
根据本发明的实施例，还提供了对应于船舶报闸检测装置的一种终端。该终端可以包括：以上所述的船舶报闸检测装置。
在一个可选实施方式中，本发明的方案，提供一种北斗终端拆卸检测与离线定位模块。北斗终端拆卸检测与离线定位模块，主要应用于北斗船载终端，可以实现对船舶虚假报闸、违规报闸等行为的及时监测。
具体地，可以通过在设备断电情况下，能够实现北斗天线状态检测、设备离线定位数据存储与分析功能；待设备在主电源再次上电的情况下，将天线状态数据、离线定位数据回传至船载终端；主要可以实现船方拆卸船载终端设备的方式进行过闸申报及到锚确认，解决船舶申报计划及到锚确认时的船位与船舶实际船位不符的问题。
如图1和图11所示的例子，定位模块如北斗终端拆卸检测与离线定位模块1，可以包括：定位模组，以及分别与定位模组连接的有源天线、ISP(Internet Service Provider，互联网服务提供商)接口、AIS(Automatic identification System，船舶自动识别系统)通讯接口、电源切换电路和电压采集模块。定位模块如北斗终端拆卸检测与离线定位模块1，还可以包括：LDO(low dropout regulator，低压差线性稳压器)模块、充电管理电路、备用电池和电源；电源通过LDO模块连接至电源切换电路，电源依次通过充电管理电路、备用电池连接至电源切换电路。
如图2所示的例子，可以在AIS板2的基础上，通过设置北斗终端拆卸检测与离线定位模块1，该北斗终端拆卸检测与离线定位模块1可以采用插头方式替换一些AIS板的定位模块。该北斗终端拆卸检测与离线定位模块1扩展了电源、天线管理等电路，具备拆卸自检、离线定位功能。设备断电后，该北斗终端拆卸检测与离线定位模块1自成独立系统，依靠备用电池持续工作，记录并保存检测数据、北斗定位数据。待设备上电后，该北斗终端拆卸检测与离线定位模块1将检测数据、北斗定位数据传输至主板，以供上位软件查看，并提示告警数据。
可选地，定位模组的具体结构，可以参见图3所示的例子，实现定位功能，输出标准NEMA语句。具体地，定位模组可以以型号为HDM1216的芯片为核心元件。
可选地，有源天线的具体结构，可以参见图4所示的例子，射频信号输入，定位模组通过ANT_BIAS给天线供电。
可选地，ISP接口的具体结构，可以参见图5所示的例子，通过该接口，用户可以更新定位模组程序。
可选地，AIS通讯接口和电源的具体结构，可以参见图6所示的例子，J2是离线定位模块和AIS主板之间的通讯和电源接口。定位模组和AIS主板MCU进行通讯，发送NEMA信息给MCU，接收MCU的控制指令。AIS主板同时给离线定位模块提供主电源。
可选地，LDO的具体结构，可以参见图7所示的例子，主电源通过LDO转换3.3V，给定位模组提供电源。
可选地，备用电池和充电管理电路的具体结构，可以参见图8所示的例子，当AIS主板提供的主电源断开时，模块由备用电池供电。主电源通过U1给备用电池充电，具有过冲、过流保护功能。
可选地，电源切换电路的具体结构，可以参见图9所示的例子，主电源存在时，VCC_IN由主电源提供。主电源断开，VCC_IN由备用电池提供。电源切换电路负责主电源开关判断，并切换主/备电源。
可选地，电压采集模块的具体结构，可以参见图10所示的例子，VCC_IN通过分压电阻网络，定位模组采集产生的电平，经过AD转换，可以判断出此时是主电源供电还是备用电池供电。
本发明的方案提供的船舶报闸检测装置，可以通过定位模组，提供单北斗双频系统下的位置、时间、高程和速度信息；可以在主电源断开后，通过自带备用电池，能继续进行定位，并自动存储相应位置、时间等信息，当外部电源上电后，自动打印输出存储信息；可以记录天线拔除事件，定位模组可检测有源天线的插拔时间。利用该定位模块和AIS板，可以对船舶虚假报闸、违规报闸操作进行及时监测，维护过闸规则。
图12为本发明的终端的一实施例的船舶过闸检测流程示意图。如图6所示，本发明的方案中，终端的船舶过闸检测流程，即北斗定位模块的防拆卸检测方法的流程，可以包括：
步骤1、主电源切断信号接入。
例如：北斗芯片有一个ADC检测功能，比较主电与备用电池之间的电压差，来判断主电源是否接入。
在船舶运行期间主电源24小时运行。主电源切断有两种情况，一是船舶停止航行或完成一次运输任务(属于正常操作)。二是人为拆卸机器(违规行为)。
步骤2、定位模块的备用电源启动。
步骤3、检测天线状态。检测天线目的在于：仅凭主电源是否掉电不能判别船方是否违规，需检测天线状态信号。比如在正常操作时不会拔掉定位天线的，只有拆卸设备才需要拔掉天线，因为天线已经固定在船舶上，不能和终端一同携带。这个天线是一根很长的线，从驾驶舱里一直延伸到驾驶舱顶部。可以理解为以前看的电视，需要在室外放一根天线才能正常使用。
北斗定位模组需接入天线才能接收到北斗卫星信号，进而进行定位分析。北斗定位模组中有天线信号数据传输接口，如果该数据传输接口不能收到信息，则说明天线被拆卸了。如果该接口正常接收天线传来的数据，则说明天线已接入。
备用电源的作用是当主电源切断，需保证北斗拆卸检测模块的正常运行(如持续记录、保存北斗定位数据，便于终端上电联网运行后，将数据回传至监管部门)。备用电源是可充电电池，充满电可独立工作可连续运行2个月，设备上电后，进行充电。
其中，如图12所示，终端离线信息获取方式，可以包括：船上电源供电方式、模块电池供电方式、岸上电源供电方式，三种供电方式可以选择使用。
可选地，在船上电源供电方式中，可以设置定时如每3分钟记录一次UTC(即世界标准时间)时间、经纬度、速度和天线状态。无论是否连接天线，都记录定位结果和天线状态。
可选地，在模块电池供电方式中，需要判断天线是否连接；若天线连接，则保持UTC时间、位置、速度和天线状态等信息，也是定时如每3分钟进入一次睡眠模式，唤醒后保存一次数据；若天线未连接，则时定时如每隔5分钟会进入低功耗模式。
可选地，在岸上电源供电方式中，需要读取LOG信息(即运行时间信息)，然后擦除数据。然后根据读取的信息和客户报的位置、时间、天线状态判断客户是否违规。还需要判断天线是否连接；若天线连接，则需等到定位后上传NMEA信息(即海用电子设备制定的标准格式信息)，不上传未定位的信息；若未连接天线，则上传无定位标识的NMEA信息，服务器解析后报警，未接天线。
步骤4、判断北斗天线是否拆除？若是，则执行步骤5；否则，结束防拆卸检测流程。
步骤5、保存最后一条北斗定位数据。
步骤6、判断主电源是否开启？若是，则执行步骤7；否则，执行步骤8。
步骤7、检测天线状态。
步骤8、判断北斗天线是否接入？若是，则执行步骤9；否则，结束防拆卸检测流程。
步骤9、获取最新一条北斗定位数据。
步骤10、判断船舶位置变化是否异常？若是，则执行步骤11；否则，结束防拆卸检测流程。
例如：一条船舶的航线是上海->宜昌->重庆，船舶行驶至宜昌时需要申报过闸。违规流程是当船舶从上海出发前，设备断电取出，断电后模块记录并保存最后一条北斗位置(最后一条北斗定位数据L1、断电时间T1)，此时，有其他人员乘坐高铁将设备运送至宜昌开始申报(设备和船舶是一一对应的，不存在一艘船多个设备)，申报需要上电，此时记录位置(最新一条北斗定位数据L2、开机时间T2)。可以计算L1和L2的直线距离s，T1和T2的时间差t。正常情况下，船舶行驶速度相对较慢20-30km/h，一条船舶的从上海行驶至宜昌的时间是相对固定的，包括中间装卸作业、运输等时间在10天以上。但如果做高铁则1天就到，时间差t明显减少。综合断电和上电时的偏移距离，时间差越小违规的标志越明显。船舶违规概率的计算公式
其中，a代表：船舶上行航线起点距离申报点的距离，b代表：船舶航行理论所用时间，s的单位为千米km，t的单位为小时h。违规概率主要用于分析判断船舶违规申报的判定，需参考一定阈值。
步骤11、推送终端拆卸警示信息，之后结束防拆卸检测流程。
由于本实施例的终端所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过使定位模块扩展了电源、天线管理等电路，具备拆卸自检、离线定位功能；可以在设备断电后自成独立系统，依靠备用电池持续工作，记录并保存检测数据、北斗定位数据；在设备上电后将检测数据、北斗定位数据传输至主板，以供上位软件查看并提示告警数据，可以提升船载终端的检测可靠性。
根据本发明的实施例，还提供了对应于终端的一种终端的船舶报闸检测方法，如图13所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该终端的船舶报闸检测方法可以包括：步骤S110和步骤S120。
在步骤S110处，使定位模块和AIS板，通过插拔接口可拆卸式连接，在主电源供电的情况下，利用主电源工作，记录并保存对船舶报闸期间的定位信息，作为正常定位信息。在主电源掉电的情况下，利用备用电池持续工作，在天线已被拆卸的情况下记录并保存最后一条定位信息，作为第一定位信息。在主电源再次上电的情况下，利用主电源工作，记录并保存对船舶报闸期间的最新一条定位信息，作为第二定位信息。
可选地，可以结合图14所示本发明的方法中使防拆卸检测模块在天线已被拆卸的情况下记录并保存最后一条定位信息的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S110中使防拆卸检测模块在天线已被拆卸的情况下记录并保存最后一条定位信息的具体过程，可以包括：步骤S210至步骤S240。
步骤S210，确定定位模块的主电源是否切断信号接入，即确定定位模块的主电源是否掉电。
例如：在船舶运行期间主电源24小时运行，主电源切断信号接入的情况一般有两种：一种是船舶停止航行或完成一次运输任务，属于正常操作。另一种是人为拆卸机器，如拆卸定位模块，属于违规行为。
步骤S220，在定位模块的主电源切断信号接入的情况下，控制定位模块的备用电源启动。
例如：备用电源的作用是当主电源切断时，需保证定位模块和控制单元如北斗拆卸检测模块的正常运行，如持续记录、保存北斗定位数据，便于终端上电联网运行后，将数据回传至监管部门。备用电源是可充电电池，充满电可独立工作可连续运行2个月，设备上电后，进行充电。
步骤S230，确定是否能接收到定位模块的天线信号。
例如：考虑到仅凭主电源是否掉电不能判别船方是否违规，所以需检测天线状态信号。比如在正常操作时不会拔掉定位天线的，只有拆卸设备如拆卸定位模块才需要拔掉天线，因为天线已经固定在船舶上，不能和终端一同携带。该天线可以是一根很长的线，从驾驶舱里一直延伸到驾驶舱顶部，可以理解为以前看的电视，需要在室外放一根天线才能正常使用。定位模块如北斗定位模组需接入天线才能接收到北斗卫星信号，进而进行定位分析。北斗定位模组中有天线信号数据传输接口，如果该数据传输接口不能收到信息，则说明天线被拆卸了。如果该接口正常接收天线传来的数据，则说明天线已接入。
步骤S240，若不能接收到定位模块的天线信号，则确定天线已拆除，并保存定位模块的最后一条定位信息。例如：在北斗天线拆除的情况下，保存最后一条北斗定位数据。当然，若能接收到定位模块的天线信号，则结束对第一定位信息的获取。
由此，通过获取定位模块在天线拆除情况下保存的最后一条定位信息，可以准确保存定位模块掉电后保存的最后一条定位信息，以准确判断定位模块掉电时的位置信息。
可选地，可以结合图15所示本发明的方法中使防拆卸检测模块记录并保存对船舶报闸期间的最新一条定位信息的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S110中使防拆卸检测模块记录并保存对船舶报闸期间的最新一条定位信息的具体过程，可以包括：步骤S310和步骤S340。
步骤S310，确定是否能接收到定位模块的天线信号。
步骤S320，若能接收到定位模块的天线信号，则确定天线已重新接入，并获取定位模块的最新一条定位信息。
例如：在北斗天线已重新接入的情况下，获取最新一条北斗定位数据，并判断船舶位置变化是否异常，即根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过。
由此，通过获取定位模块在天线重新接入情况下采集到的最新一条定位信息，可以准确保存定位模块重新上电后保存的最新一条定位信息，以准确判断定位模块重新上电时的位置信息。
在步骤S120处，使防拆卸检测模块，根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过，以在船舶的当前行驶路线中定位模块未被拆除过的情况下，将第二定位信息上传至上位机的主板，以使上位机基于第二定位信息对对船舶报闸情况进行检测。在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过的情况下，生成在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过的提醒消息。
例如：在设备断电情况下，能够实现北斗天线状态检测、设备离线定位数据存储与分析功能；待设备在主电源再次上电的情况下，将天线状态数据、离线定位数据回传至船载终端；主要可以实现船方拆卸船载终端设备的方式进行过闸申报及到锚确认，解决船舶申报计划及到锚确认时的船位与船舶实际船位不符的问题。
由此，通过定位模块和AIS板，通过插拔接口可拆卸式连接，可以随时获取检测数据和定位数据，且能够对船舶过闸时定位模块是否被拆除过进行精准检测，可以提高船舶报闸检测的可靠性。
其中，第一定位信息，可以包括：第一位置信息和第一时间信息。第一时间信息，可以是定位模块的断电时间。第二定位信息，可以包括：第二位置信息和第二时间信息。第二时间信息，可以是定位模块的再上电时间或重新开机时间。
可选地，可以结合图16所示本发明的方法中使防拆卸检测模块根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S120中使防拆卸检测模块根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过的具体过程，可以包括：步骤S410至步骤S440。
步骤S410，根据船舶在当前行驶路线下的行驶速度，确定船舶从第一定位信息行驶至第二定位信息所需要的行驶时间；并确定第二时间信息与第一时间信息之间的时间差。
步骤S420，确定所述行驶时间是否大于所述时间差，并确定所述行驶时间与所述时间差之间的差值是否大于设定阈值。
步骤S430，若所述行驶时间大于所述时间差、且所述行驶时间与所述时间差之间的差值大于设定阈值，则确定在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过。
步骤S440，若所述行驶时间小于所述时间差，或所述行驶时间大于所述时间差、但所述行驶时间与所述时间差之间的差值小于或等于设定阈值，则确定在船舶的当前行驶路线中定位模块未被拆除过。
例如：一条船舶的航线是上海->宜昌->重庆，船舶行驶至宜昌时需要申报过闸。违规流程是当船舶从上海出发前，设备断电取出，断电后模块记录并保存最后一条北斗位置(最后一条北斗定位数据L1、断电时间T1)，此时，有其他人员乘坐高铁将设备运送至宜昌开始申报(设备和船舶是一一对应的，不存在一艘船多个设备)，申报需要上电，此时记录位置(最新一条北斗定位数据L2、开机时间T2)。可以计算L1和L2的直线距离s，T1和T2的时间差t。正常情况下，船舶行驶速度相对较慢20-30km/h，一条船舶的从上海行驶至宜昌的时间是相对固定的，可以包括中间装卸作业、运输等时间在10天以上。但如果做高铁则1天就到，时间差t明显减少。综合断电和上电时的偏移距离，时间差越小违规的标志越明显，推送终端拆卸警示信息，之后结束防拆卸检测流程。
例如：船舶违规概率的计算公式
其中，a代表：船舶上行航线起点距离申报点的距离，b代表：船舶航行理论所用时间，s的单位为千米km，t的单位为小时h。
由此，通过根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过，可以准确判断在船舶的当前行驶路线中定位模块是否是离线报闸，从而可以保证船舶报闸的安全性。
由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述终端的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过使定位模块采用插头方式与AIS板可拆卸式连接，实现定位模块，待设备在主电源再次上电的情况下，将天线状态数据、离线定位数据回传至船载终端，可以提升船载终端的检测可靠性。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种船舶报闸检测装置，其特征在于，包括：定位模块、AIS板、插拔接口和防拆卸检测模块；其中，
定位模块和AIS板，通过插拔接口可拆卸式连接，用于在主电源掉电的情况下，利用备用电池持续工作，在天线已被拆卸的情况下记录并保存最后一条定位信息，作为第一定位信息；在主电源再次上电的情况下，利用主电源工作，记录并保存对船舶报闸期间的最新一条定位信息，作为第二定位信息；
防拆卸检测模块，用于根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过，以在船舶的当前行驶路线中定位模块未被拆除过的情况下，将第二定位信息上传至上位机的主板，以使上位机基于第二定位信息对对船舶报闸情况进行检测；在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过的情况下，生成在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过的提醒消息。
2.根据权利要求1所述的船舶报闸检测装置，其特征在于，其中，
防拆卸检测模块在天线已被拆卸的情况下记录并保存最后一条定位信息，包括：
确定定位模块的主电源是否切断信号接入；
在定位模块的主电源切断信号接入的情况下，控制定位模块的备用电源启动；
确定是否能接收到定位模块的天线信号；
若不能接收到定位模块的天线信号，则确定天线已拆除，并保存定位模块的最后一条定位信息；
和/或，
防拆卸检测模块记录并保存对船舶报闸期间的最新一条定位信息，包括：
确定是否能接收到定位模块的天线信号；
若能接收到定位模块的天线信号，则获取定位模块的最新一条定位信息。
3.根据权利要求1或2所述的船舶报闸检测装置，其特征在于，第一定位信息，包括：第一位置信息和第一时间信息；第二定位信息，包括：第二位置信息和第二时间信息；
防拆卸检测模块根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过，包括：
根据船舶在当前行驶路线下的行驶速度，确定船舶从第一定位信息行驶至第二定位信息所需要的行驶时间；并确定第二时间信息与第一时间信息之间的时间差；
确定所述行驶时间是否大于所述时间差，并确定所述行驶时间与所述时间差之间的差值是否大于设定阈值；
若所述行驶时间大于所述时间差、且所述行驶时间与所述时间差之间的差值大于设定阈值，则确定在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过；
若所述行驶时间小于所述时间差，或所述行驶时间大于所述时间差、但所述行驶时间与所述时间差之间的差值小于或等于设定阈值，则确定在船舶的当前行驶路线中定位模块未被拆除过。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的船舶报闸检测装置，其特征在于，定位模块，包括：定位模组、有源天线、接口模块和电源模块；有源天线、接口模块和电源模块，分别与定位模组连接；其中，
定位模组，用于获取船舶的位置数据，以作为船舶报闸过程中的定位数据；
有源天线，用于为定位模组提供射频输入信号，并将定位模组的射频输出信号输出；
接口模块，用于为定位模组与外部模块的连接提供接口；
电源模块，用于为定位模块和电压采集模块供电。
5.根据权利要求4所述的船舶报闸检测装置，其特征在于，其中，
定位模组，以型号为HDM1216的芯片为核心元件；
和/或，
接口模块，包括：ISP接口和/或AIS通讯接口；
和/或，
电源模块，包括：LDO模块、电源切换电路、备用电池和充电管理电路；其中，主电源分别连接至LDO模块和充电管理电路，LDO模块和备用电池分别连接至电源切换电路，充电管理电路连接至备用电池，电源切换电路连接至定位模组；充电管理电路，以型号为SGM40561的芯片为核心元件。
6.根据权利要求5所述的船舶报闸检测装置，其特征在于，电源模块，还包括：电压采集模块；
电压采集模块，连接在电源切换电路与定位模组之间，用于采集电源切换电路的电压信息，以根据该电压信息确定定位模组的供电电源是主电源还是备用电池。
7.一种终端，其特征在于，包括：如权利要求1至6中任一所述的船舶报闸检测装置。
8.一种终端的船舶报闸检测方法，其特征在于，包括：
使定位模块和AIS板，通过插拔接口可拆卸式连接，在主电源掉电的情况下，利用备用电池持续工作，在天线已被拆卸的情况下记录并保存最后一条定位信息，作为第一定位信息；在主电源再次上电的情况下，利用主电源工作，记录并保存对船舶报闸期间的最新一条定位信息，作为第二定位信息；
使防拆卸检测模块，根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过，以在船舶的当前行驶路线中定位模块未被拆除过的情况下，将第二定位信息上传至上位机的主板，以使上位机基于第二定位信息对对船舶报闸情况进行检测；在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过的情况下，生成在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过的提醒消息。
9.根据权利要求8所述的终端的船舶报闸检测方法，其特征在于，其中，
使防拆卸检测模块在天线已被拆卸的情况下记录并保存最后一条定位信息，包括：
确定定位模块的主电源是否切断信号接入；
在定位模块的主电源切断信号接入的情况下，控制定位模块的备用电源启动；
确定是否能接收到定位模块的天线信号；
若不能接收到定位模块的天线信号，则确定天线已拆除，并保存定位模块的最后一条定位信息；
和/或，
使防拆卸检测模块记录并保存对船舶报闸期间的最新一条定位信息，包括：
确定是否能接收到定位模块的天线信号；
若能接收到定位模块的天线信号，则获取定位模块的最新一条定位信息。
10.根据权利要求8或9所述的终端的船舶报闸检测方法，其特征在于，第一定位信息，包括：第一位置信息和第一时间信息；第二定位信息，包括：第二位置信息和第二时间信息；
使防拆卸检测模块根据第一定位信息和第二定位信息确定在船舶的当前行驶路线中定位模块是否被拆除过，包括：
根据船舶在当前行驶路线下的行驶速度，确定船舶从第一定位信息行驶至第二定位信息所需要的行驶时间；并确定第二时间信息与第一时间信息之间的时间差；
确定所述行驶时间是否大于所述时间差，并确定所述行驶时间与所述时间差之间的差值是否大于设定阈值；
若所述行驶时间大于所述时间差、且所述行驶时间与所述时间差之间的差值大于设定阈值，则确定在船舶的当前行驶路线中定位模块被拆除过；
若所述行驶时间小于所述时间差，或所述行驶时间大于所述时间差、但所述行驶时间与所述时间差之间的差值小于或等于设定阈值，则确定在船舶的当前行驶路线中定位模块未被拆除过。
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| 安小刚;胡志芳;: "大型船闸枢纽智能云巡检关键技术研究" * |
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