CN114882735A - 一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海缆维护技术领域，且公开了一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统，包括系统模块总成，所述系统模块总成包括前端应用层、业务逻辑层、底层通信层和数据层，所述AIS接收机连接有海图船舶标绘模块，且海图船舶标绘模块与海事雷达的雷达图叠加，所述海图船舶标绘模块连接有船只轨迹模块。本发明通过区域检测算法判断船舶是否处于禁止闯入区域，构建自动警告控制闭环回路，设置触发阈值，结合软件分析联动VHF电台对进入监控区域的船舶进行实时提醒广播，当船舶做出有害海缆的动作，通过自动触发报警模块功能对相应船舶发出警告，从而能够实现维护海缆安全的功能。

Description

一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统

技术领域

本发明涉及海缆维护技术领域，尤其涉及一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统。

背景技术

海底电(光)缆(以下简称海缆)被敷设在环境及其恶劣的海底，海缆在运行中除了受到潮汐、波浪冲刷及地震等自然条件造成的破坏外，从长期的海缆运维来看，人为因素造成的破坏量占到了海缆损坏总量的三分之二，而人为因素主要来自船舶在海缆附近的海域抛锚、拖锚、走锚、挖沙等。采用有效手段监测海缆运行状态，避免重大事故发生，显得尤为必要，可及时发现海缆异常状况，可监测海缆运行状态，对影响海缆安全的事件发出报警。如何有效的发现和防止船舶抛锚、挖沙等人为因素将是防止海缆损坏事故发生的重中之重，对海缆安全运行具有重要意义。

但是一般的监护海缆区域船舶监控系统不能将海缆区界以及其周边每一艘船的信息发送到用户监控平台，不能判断船舶是否处于禁止闯入区域，从而对进入监控区域的船舶进行实时提醒广播，对相应船舶发出警告，因此，提出一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统显得非常必要。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统，解决了现有的警报系统不能判断船舶是否处于禁止闯入区域，从而对进入监控区域的船舶进行实时提醒广播，对相应船舶发出警告，不能满足人们的要求的问题。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统，包括系统模块总成，所述系统模块总成包括前端应用层、业务逻辑层、底层通信层和数据层，所述前端应用层包括电子海图、轨迹回访、雷达AIS、VHF电台、数据管理、系统管理，所述业务逻辑层包括GIS引擎模块、通信模块、算法分析模块和数据访问模块，所述底层通信层包括数据解析模块、数据打包模块和数据存储模块，所述数据层包括数据库和海图文件，所述系统模块总成包括监控子系统和信息处理子系统，所述AIS接收机的坐标信息与海事雷达相融合，所述AIS接收机连接有海图船舶标绘模块，且海图船舶标绘模块与海事雷达的雷达图叠加，所述海图船舶标绘模块连接有船只轨迹模块，船只轨迹模块使用C++编写上位机软件，将船只轨迹与信息进行保存，软件对各个单元信息进行汇总综合标绘在电子海图上，对其他单元下达船舶闯入后的命令，所述系统模块总成包括用户应用子系统，用户应用子系统包括接口模块、服务器软件模块、客户端软件模块，通过服务器软件模块、客户端软件模块配合，提供海缆管理、船位监控管理、报警管理、报警回放的功能，所述NHF电台连接有多源数据融合模块，多源数据融合模块连接有用户监控平台，所述信息处理子系统连接有阀值模块和软件分析模块。

在前述方案的基础上，所述报警模块具有多种提示和通知手段，包括声光提示和VHF电台通信等。

进一步的，所述底层通信层负责底层的通信，包括雷达、AIS数据的解析和打包以及动态数据的存储，通信采用网口和RS232串口的方式，系统会自动检测系统的运行状况。

作为本发明再进一步的方案，所述数据层是为本系统提供的非动态数据，主要是数据库数据以及海图数据，数据库中存放有接收和发送的通信数据，包括雷达目标回波、AIS船舶信息等。

在前述方案的基础上，所述GIS引擎为系统提供相关的GIS功能，包括海图展示、地图漫游、缩放以及分析等功能，通信模块为应用层提供信息通信，下发数据时，该模块会将数据提交给通信模块，负责通信频度的逻辑，接收到位置数据后，该模块负责将数据交由GIS引擎去展示，实现监控，接收到短消息后，交由前端去展示。

进一步的，所述算法分析模块通过后台软件分析、算法判断船舶是否有抛锚停靠的可能，通过边界定位算法确定进入监控海域的船舶，系统对这些船舶进行特殊跟踪，包括检测船舶的异常活动，例如速度减慢乃至停止，或者AIS信息消失等作为特殊关注的情况，此时应发出警报事件，通知人工介入，并自动使用服务器的警报模块通过VHF电台呼叫可能有问题的船舶。

作为本发明再进一步的方案，所述海图数据文件访问为GIS引擎提供地理数据，用于展示地理参考环境，其次数据库访问，用于给用户提供数据查询、修改、新增等功能。

在前述方案的基础上，所述船舶动态数据经过过滤、处理和匹配后，位置信息和船舶属性信息进行绑定，在中心软件客户端以电子海图、电子表格和统计图表的方式进行显示，用户可以通过约束条件和属性约束条件对关注的船信息检索，以统一的方式在软件平台上显示。

本发明的有益效果为：

1.本发明中，将AIS坐标位置信息融入到雷达系统中，实现同一目标多组位置信息拟合航迹，经过时间同步处理和目标属性关联，然后利用B类岸基AIS接收的船只位置信息对雷达标绘目标位置进行修正，得到目标的真实地理位置，建立在模型融合的基础上对于最终的处理结果经过卡尔曼滤波进行综合的决策，实现对船舶下一时刻航向和船速的预测，再将船舶航标叠加在雷达图上，使用电子辅助航标绘制海缆区界，保证海缆区界安全，充分利用AIS位置信息的瞬时性结合雷达数据对比融合，降低雷达定位海面目标移位误差，使位置检测结果更加精确，可以为海缆提供更有效的保护。

2.本发明中，能够解决海缆区界海图和AIS船舶移动目标可视化问题，直观的反映港区海缆禁区船舶的运动轨迹与动向提供直观的模拟图像，便于事故船只的认定与海缆的安全维护，采用多源数据融合技术提取出识别到的船舶信息，将海缆区界以及其周边每一艘船的信息发送到用户监控平台，信息处理子系统通过区域检测算法判断船舶是否处于禁止闯入区域，构建自动警告控制闭环回路，设置触发阈值，结合软件分析联动VHF电台对进入监控区域的船舶进行实时提醒广播，当船舶做出有害海缆的动作，通过自动触发报警模块功能对相应船舶发出警告，从而能够实现维护海缆安全的功能。

3.本发明中，通过边界定位算法确定进入监控海域的船舶，系统对这些船舶进行特殊跟踪，包括检测船舶的异常活动，例如速度减慢乃至停止，或者AIS信息消失等作为特殊关注的情况，此时应发出警报事件，通知人工介入，并自动使用服务器的警报模块通过VHF电台呼叫可能有问题的船舶；当系统后台判断出现警报事件后，用户界面立刻回获取到事件发生的情况，系统通过声音和界面闪烁等进行提醒，除了系统自动通知警告外，用户也可以及时进行人为干预，以及时对警报事件进行处理，如果用户不及时处理事件，也可以通过报警回放功能实现对事件的过程进行全程复现，保留一系列的事件过程信息，方便事后追责。

附图说明

图1为本发明提出的一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统的系统框架结构示意图。

图2为本发明提出的一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统的雷达连接关系示意图。

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。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设置”应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例1

参照图1-2，一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统，包括系统模块总成，系统模块总成包括前端应用层、业务逻辑层、底层通信层和数据层，前端应用层包括电子海图、轨迹回访、雷达AIS、VHF电台、数据管理、系统管理，业务逻辑层包括GIS引擎模块、通信模块、算法分析模块和数据访问模块，底层通信层包括数据解析模块、数据打包模块和数据存储模块，数据层包括数据库和海图文件，系统模块总成包括监控子系统和信息处理子系统，AIS接收机的坐标信息与海事雷达相融合，将AIS坐标位置信息融入到雷达系统中，实现同一目标多组位置信息拟合航迹，经过时间同步处理和目标属性关联，然后利用B类岸基AIS接收的船只位置信息对雷达标绘目标位置进行修正，得到目标的真实地理位置，建立在模型融合的基础上对于最终的处理结果经过卡尔曼滤波进行综合的决策，实现对船舶下一时刻航向和船速的预测，再将船舶航标叠加在雷达图上，使用电子辅助航标绘制海缆区界，保证海缆区界安全，充分利用AIS位置信息的瞬时性结合雷达数据对比融合，降低雷达定位海面目标移位误差，使位置检测结果更加精确，可以为海缆提供更有效的保护，AIS接收机连接有海图船舶标绘模块，且海图船舶标绘模块与海事雷达的雷达图叠加，海图船舶标绘模块连接有船只轨迹模块，船只轨迹模块使用C++编写上位机软件，将船只轨迹与信息进行保存，软件对各个单元信息进行汇总综合标绘在电子海图上，对其他单元下达船舶闯入后的命令，系统模块总成包括用户应用子系统，用户应用子系统包括接口模块、服务器软件模块、客户端软件模块，通过服务器软件模块、客户端软件模块配合，提供海缆管理、船位监控管理、报警管理、报警回放的功能，解决海缆区界海图和AIS船舶移动目标可视化问题，直观的反映港区海缆禁区船舶的运动轨迹与动向提供直观的模拟图像，便于事故船只的认定与海缆的安全维护，NHF电台连接有多源数据融合模块，多源数据融合模块连接有用户监控平台，信息处理子系统连接有阀值模块和软件分析模块，采用多源数据融合技术提取出识别到的船舶信息，将海缆区界以及其周边每一艘船的信息发送到用户监控平台，信息处理子系统通过区域检测算法判断船舶是否处于禁止闯入区域，构建自动警告控制闭环回路，设置触发阈值，结合软件分析联动VHF电台对进入监控区域的船舶进行实时提醒广播，当船舶做出有害海缆的动作，通过自动触发报警模块功能对相应船舶发出警告，从而能够实现维护海缆安全的功能。

本发明中报警模块具有多种提示和通知手段，包括声光提示和VHF电台通信等，底层通信层负责底层的通信，包括雷达、AIS数据的解析和打包以及动态数据的存储，通信采用网口和RS232串口的方式，系统会自动检测系统的运行状况，避免因为网络故障造成通信失败。

尤其的，GIS引擎为系统提供相关的GIS功能，包括海图展示、地图漫游、缩放以及分析等功能，通信模块为应用层提供信息通信，下发数据时，该模块会将数据提交给通信模块，负责通信频度的逻辑，接收到位置数据后，该模块负责将数据交由GIS引擎去展示，实现监控，接收到短消息后，交由前端去展示，算法分析模块通过后台软件分析、算法判断船舶是否有抛锚停靠的可能，通过边界定位算法确定进入监控海域的船舶，系统对这些船舶进行特殊跟踪，包括检测船舶的异常活动，例如速度减慢乃至停止，或者AIS信息消失等作为特殊关注的情况，此时应发出警报事件，通知人工介入，并自动使用服务器的警报模块通过VHF电台呼叫可能有问题的船舶，海图数据文件访问为GIS引擎提供地理数据，用于展示地理参考环境，其次数据库访问，用于给用户提供数据查询、修改、新增等功能。

实施例2

参照图1-2，一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统，包括系统模块总成，系统模块总成包括前端应用层、业务逻辑层、底层通信层和数据层，前端应用层包括电子海图、轨迹回访、雷达AIS、VHF电台、数据管理、系统管理，业务逻辑层包括GIS引擎模块、通信模块、算法分析模块和数据访问模块，底层通信层包括数据解析模块、数据打包模块和数据存储模块，数据层包括数据库和海图文件，系统模块总成包括监控子系统和信息处理子系统，AIS接收机的坐标信息与海事雷达相融合，将AIS坐标位置信息融入到雷达系统中，实现同一目标多组位置信息拟合航迹，经过时间同步处理和目标属性关联，然后利用B类岸基AIS接收的船只位置信息对雷达标绘目标位置进行修正，得到目标的真实地理位置，建立在模型融合的基础上对于最终的处理结果经过卡尔曼滤波进行综合的决策，实现对船舶下一时刻航向和船速的预测，再将船舶航标叠加在雷达图上，使用电子辅助航标绘制海缆区界，保证海缆区界安全，充分利用AIS位置信息的瞬时性结合雷达数据对比融合，降低雷达定位海面目标移位误差，使位置检测结果更加精确，可以为海缆提供更有效的保护，AIS接收机连接有海图船舶标绘模块，且海图船舶标绘模块与海事雷达的雷达图叠加，海图船舶标绘模块连接有船只轨迹模块，船只轨迹模块使用C++编写上位机软件，将船只轨迹与信息进行保存，软件对各个单元信息进行汇总综合标绘在电子海图上，对其他单元下达船舶闯入后的命令，系统模块总成包括用户应用子系统，用户应用子系统包括接口模块、服务器软件模块、客户端软件模块，通过服务器软件模块、客户端软件模块配合，提供海缆管理、船位监控管理、报警管理、报警回放的功能，解决海缆区界海图和AIS船舶移动目标可视化问题，直观的反映港区海缆禁区船舶的运动轨迹与动向提供直观的模拟图像，便于事故船只的认定与海缆的安全维护，NHF电台连接有多源数据融合模块，多源数据融合模块连接有用户监控平台，信息处理子系统连接有阀值模块和软件分析模块，采用多源数据融合技术提取出识别到的船舶信息，将海缆区界以及其周边每一艘船的信息发送到用户监控平台，信息处理子系统通过区域检测算法判断船舶是否处于禁止闯入区域，构建自动警告控制闭环回路，设置触发阈值，结合软件分析联动VHF电台对进入监控区域的船舶进行实时提醒广播，当船舶做出有害海缆的动作，通过自动触发报警模块功能对相应船舶发出警告，从而能够实现维护海缆安全的功能。

本发明中报警模块具有多种提示和通知手段，包括声光提示和VHF电台通信等，底层通信层负责底层的通信，包括雷达、AIS数据的解析和打包以及动态数据的存储，通信采用网口和RS232串口的方式，系统会自动检测系统的运行状况，避免因为网络故障造成通信失败，数据层是为本系统提供的非动态数据，主要是数据库数据以及海图数据，数据库中存放有接收和发送的通信数据，包括雷达目标回波、AIS船舶信息等，这些信息可以为后续轨迹回放以及历史数据查询服务。

尤其的，GIS引擎为系统提供相关的GIS功能，包括海图展示、地图漫游、缩放以及分析等功能，通信模块为应用层提供信息通信，下发数据时，该模块会将数据提交给通信模块，负责通信频度的逻辑，接收到位置数据后，该模块负责将数据交由GIS引擎去展示，实现监控，接收到短消息后，交由前端去展示，算法分析模块通过后台软件分析、算法判断船舶是否有抛锚停靠的可能，通过边界定位算法确定进入监控海域的船舶，系统对这些船舶进行特殊跟踪，包括检测船舶的异常活动，例如速度减慢乃至停止，或者AIS信息消失等作为特殊关注的情况，此时应发出警报事件，通知人工介入，并自动使用服务器的警报模块通过VHF电台呼叫可能有问题的船舶，海图数据文件访问为GIS引擎提供地理数据，用于展示地理参考环境，其次数据库访问，用于给用户提供数据查询、修改、新增等功能。

船舶动态数据经过过滤、处理和匹配后，位置信息和船舶属性信息进行绑定，在中心软件客户端以电子海图、电子表格和统计图表的方式进行显示，用户可以通过约束条件和属性约束条件对关注的船信息检索，以统一的方式在软件平台上显示，通过边界定位算法确定进入监控海域的船舶，系统对这些船舶进行特殊跟踪，包括检测船舶的异常活动，例如速度减慢乃至停止，或者AIS信息消失等作为特殊关注的情况，此时应发出警报事件，通知人工介入，并自动使用服务器的警报模块通过VHF电台呼叫可能有问题的船舶；当系统后台判断出现警报事件后，用户界面立刻回获取到事件发生的情况，系统通过声音和界面闪烁等进行提醒，除了系统自动通知警告外，用户也可以及时进行人为干预，以及时对警报事件进行处理，如果用户不及时处理事件，也可以通过报警回放功能实现对事件的过程进行全程复现，保留一系列的事件过程信息，方便事后追责。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统，包括系统模块总成，其特征在于，所述系统模块总成包括前端应用层、业务逻辑层、底层通信层和数据层，所述前端应用层包括电子海图、轨迹回访、雷达AIS、VHF电台、数据管理、系统管理，所述业务逻辑层包括GIS引擎模块、通信模块、算法分析模块和数据访问模块，所述底层通信层包括数据解析模块、数据打包模块和数据存储模块，所述数据层包括数据库和海图文件，所述系统模块总成包括监控子系统和信息处理子系统，所述AIS接收机的坐标信息与海事雷达相融合，所述AIS接收机连接有海图船舶标绘模块，且海图船舶标绘模块与海事雷达的雷达图叠加，所述海图船舶标绘模块连接有船只轨迹模块，船只轨迹模块使用C++编写上位机软件，将船只轨迹与信息进行保存，软件对各个单元信息进行汇总综合标绘在电子海图上，对其他单元下达船舶闯入后的命令，所述系统模块总成包括用户应用子系统，用户应用子系统包括接口模块、服务器软件模块、客户端软件模块，通过服务器软件模块、客户端软件模块配合，提供海缆管理、船位监控管理、报警管理、报警回放的功能，所述NHF电台连接有多源数据融合模块，多源数据融合模块连接有用户监控平台，所述信息处理子系统连接有阀值模块和软件分析模块。

2.根据权利要求1所述的一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统，其特征在于，所述报警模块具有多种提示和通知手段，包括声光提示和VHF电台通信等。

3.根据权利要求2所述的一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统，其特征在于，所述底层通信层负责底层的通信，包括雷达、AIS数据的解析和打包以及动态数据的存储，通信采用网口和RS232串口的方式，系统会自动检测系统的运行状况。

4.根据权利要求1所述的一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统，其特征在于，所述数据层是为本系统提供的非动态数据，主要是数据库数据以及海图数据，数据库中存放有接收和发送的通信数据，包括雷达目标回波、AIS船舶信息等。

5.根据权利要求4所述的一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统，其特征在于，所述GIS引擎为系统提供相关的GIS功能，包括海图展示、地图漫游、缩放以及分析等功能，通信模块为应用层提供信息通信，下发数据时，该模块会将数据提交给通信模块，负责通信频度的逻辑，接收到位置数据后，该模块负责将数据交由GIS引擎去展示，实现监控，接收到短消息后，交由前端去展示。

6.根据权利要求5所述的一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统，其特征在于，所述算法分析模块通过后台软件分析、算法判断船舶是否有抛锚停靠的可能，通过边界定位算法确定进入监控海域的船舶，系统对这些船舶进行特殊跟踪，包括检测船舶的异常活动，例如速度减慢乃至停止，或者AIS信息消失等作为特殊关注的情况，此时应发出警报事件，通知人工介入，并自动使用服务器的警报模块通过VHF电台呼叫可能有问题的船舶。

7.根据权利要求1所述的一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统，其特征在于，所述海图数据文件访问为GIS引擎提供地理数据，用于展示地理参考环境，其次数据库访问，用于给用户提供数据查询、修改、新增等功能。

8.根据权利要求7所述的一种检测海缆区域内外来船舶的警报系统，其特征在于，所述船舶动态数据经过过滤、处理和匹配后，位置信息和船舶属性信息进行绑定，在中心软件客户端以电子海图、电子表格和统计图表的方式进行显示，用户可以通过约束条件和属性约束条件对关注的船信息检索，以统一的方式在软件平台上显示。

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