CN211089980U - 一种基于多传感器的北斗船舶定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于多传感器的北斗船舶定位装置，包括主控模块、以及分别与主控模块相连接的北斗定位模块、存储器模块、摄像头模块、采集模块、声光报警模块、人机交互模块、数据接口模块、LoRa模块、4G模块和电源模块。本实用新型可以连接船舶的AIS设备，结合北斗、GPS和多个传感器对船舶进行位置、航行参数、船舶参数等信息进行采集，结合管理系统对数据进行分析与处理，可对船舶航行过程中可能存在的船舶横倾、横摇、横向加速度、碰撞、侧翻等事件进行预警和实时触发警报，提醒船长与管理人员及时采取措施进行纠正或救援，有效提高船舶航行的安全性。

Description

一种基于多传感器的北斗船舶定位装置

技术领域

本实用新型属于船舶智能信息技术领域，特别涉及一种基于多传感器的北斗船舶定位装置。

背景技术

船舶作为内河航运的主要运输载体，其航行情况，例如位置情况、油耗情况、货物温湿度情况、航行轨迹、吃水情况等各项参数的实时监控对于船舶的监控与管理尤为重要。目前，市面上虽有较多的通信方式以及监控定位装置，但都普遍存在定位精度低、数据采集与传输不及时、数据不全面、无法提前进行危险预警等问题。运营船舶监管方式仍然比较传统，船舶动态数据的采集与管理、安全监测与保护、应急处理、数据分析与决策等工作主要依靠人工来实现，效率低、成本高，极易造成运输监管不到位，难以保证航行船舶安全。船舶运输监控管理急需功能完善、性能稳定的船舶定位监控产品保证运输船舶的安全与管理。

实用新型内容

针对现有船舶航行状况监控手段存在的效率低、成本高、功能不完善的缺陷，本实用新型提供一种基于多传感器的北斗船舶定位装置，实现船舶航行状况实时监控和预警，提高航行安全。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种基于多传感器的北斗船舶定位装置，包括主控模块、北斗定位模块、存储器模块、摄像头模块、采集模块、声光报警模块、人机交互模块、数据接口模块、LoRa模块、4G模块和电源模块；所述的主控模块分别连接北斗定位模块、存储器模块、摄像头模块、采集模块、声光报警模块、人机交互模块、数据接口模块、LoRa模块和4G模块；所述的主控模块、北斗定位模块、存储器模块、摄像头模块、采集模块、声光报警模块、人机交互模块、数据接口模块、LoRa模块、4G模块分别和电源模块连接。具体为：

所述的主控模块采用ARM嵌入式主板，兼容北斗/GPS双模定位和GPRS基带追踪；

所述的北斗定位模块内置独立的北斗基带HwaNavchip-1芯片；

所述的存储器模块通过SPI接口与主控模块连接；

所述的摄像头模块设置于驾驶舱、船头、船尾、船身两侧和甲板上，并通过USB数据线连接至主控模块；

所述的采集模块通过ADC接口与主控模块连接，通过LoRa模块与传感器进行无线通讯连接；

所述的人机交互模块通过I/O接口与主控模块连接；

所述的数据接口模块与主控模块电性连接，包括网络接口、PS/2接口、COM接口、RS485接口、RS232接口、AIS接口和USB接口；所述的AIS接口连接船只的AIS设备；

所述的LoRa模块和4G模块与主控模块进行电性连接；所述的LoRa模块和4G模块还包括收发天线。

本实用新型装置采用ARM嵌入式主板，分别与北斗定位模块、存储器模块、摄像头模块、采集模块、声光报警模块、人机交互模块、数据接口模块、LoRa模块和4G模块连接，实现数据处理和输出，达到船舶航行状态智能监控与预警。

本实用新型通过北斗定位和GPS定位船舶位置数据，可快速捕获北斗系统和频点的精密测距码和北斗/GPS星的普通测距码，具有极高的动态跟踪范围和测量精度。

本实用新型的摄像头模块用于进行人员行为监控、船舶航行状况分析，实现高精度识别和船舶状态自动记录，并将记录数据上传至主控模块的存储器模块，通过对记录数据进行分析，发现影响船舶航行的危险信号以及航行行为，并发出预警提示。

本实用新型的采集模块用于管理和控制各类传感器采集船舶的状态信息数据，采集的信息通过LoRa通讯传输至采集模块进行AD转换后发送至主控模块，经过ARM对采集的信息进行分析汇总，形成流域航行船舶态势图，最后通过人机交互模块进行显示和控制，从而辅助管理人员进行管理、分析和决策，并对异常信息进行预警。

本实用新型的声光报警模为声光报警器，主要是基于北斗定位模块、摄像头模块、采集模块的数据，经系统分析处理后，对存在的危险数据以及船舶航行过程中可能存在的船舶横倾、横摇、横向加速度、碰撞、侧翻等事件进行预警和实时触发警报，同时在人机交互模块显示异常信息，提醒船长与管理人员及时纠正潜在的危险行为，做好防范工作。

本实用新型的装置结合管理系统使用，实现船舶航行参数自动采集、船舶航行状态监控、船舶航行大数据分析展示与智能决策分析（航行船舶态势图、分类统计分析与决策、航线偏离自动提醒、危险数据和危险行为识别与警报）、危险行为识别与智能监控预警、船舶救援等功能。

作为本实用新型的进一步改进，所述的ARM为A9处理器。

A9处理器集成了经验证非常成功的 ARM MPCore 技术以及更多增强功能，可提供可扩展的最高性能，支持灵活设计和新功能，运算速度快，能耗低，用于本实施的大数据处理，可以提高数据采集与传输的速度，有效的实现船舶危险信号预警，提高船舶航行实时监控的效率和稳定。

作为本实用新型的进一步改进，所述的存储器模块包括大容量SD卡和硬盘。

SD卡可插拔，便于管理人员对数据进行整理备份；硬盘具有大容量、稳定性高的特点，在船舶航行晃动的情况下也有很好的存储能力表现。

作为本实用新型的进一步改进，所述的摄像头模块为高分辨率摄像机。

高分辨率的摄像机可在夜间或其他能见度低等情况下使用，识别AIS不能识别的小型船舶或者障碍物，确保船舶安全行驶。

作为本实用新型的进一步改进，所述的采集模块具有16个采样通道，采样通道接收LoRA模块传输的传感器模拟信号进行放大后，接入ARM微处理器的ADC接口。

多通道采集模块可以同时采集不同传感器传来的数据，实现实时监控船舶的不同数据状况，提高监控效率。

作为本实用新型的进一步改进，所述的人机交互模块为电容式液晶触控屏。

电容式液晶触控屏方便工作人员进行数据查看的信息发布。

作为本实用新型的进一步改进，所述的传感器包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、火焰传感器、吃水传感器、三轴加速度传感器、姿态传感器、油耗传感器组和油量传感器组。

温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和火焰传感器分别用于采集船舶舱内的温度、湿度、燃烧烟雾与可燃气体浓度以及感应火焰光谱，用于监测船舶舱内是否存在可能引发火灾的危险因子，以便及时采取处理办法，排除火灾隐患。吃水传感器用于采集船舶吃水深度数据信息，为船舶吃水深度实时监控提供数据信息。三轴加速度传感器用于船舶航行加速度信息的采集，可实现双轴正负90°或双轴0°～360°的倾角，实时反映船舶当前运动状态信息。姿态传感器是一种高精度的姿态传感器，用于精准、全方位的采集船舶姿态信息，能够实现全角度无盲区三维姿态方位数据输出，可提高船舶航行过程中加速度信息采集的精度，充分反映船舶当前运动状态信息。油耗传感器组用于采集船舶油耗情况，包括可插拔的1～3个油量传感器，具体使用数量与船舶上的油箱数量一致；油量传感器组用于采集船舶油箱油量情况，包括可插拔的2～6个油量传感器，具体使用数量是船舶油箱数量的2倍。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型的船舶定位装置，采用北斗卫星定位技术、GIS技术以及大数据分析等技术，结合多种传感器的应用对船舶进行位置、航行参数、船舶参数等信息进行采集，结合管理系统对数据进行分析与处理，可对船舶航行过程中可能存在的船舶横倾、横摇、横向加速度、碰撞、侧翻等事件进行实时触发警报，提醒船长与管理人员及时采取措施进行纠正或救援，有效提高船舶航行的安全性。

2.本实用新型的船舶定位装置还提供了AIS接口，可外接船舶AIS设备，使船舶的AIS设备可以结合本实用新型的装置，通过北斗定位和GPS定位、多传感器对船舶航行数据采集，用于实现船舶航行状态自动识别，提高船舶躲避障碍物以及危险区域的自动识别能力。

3.本实用新型结构简单，使用成本低、数据采集准确可靠；能够自动采集船舶航行参数信息，为船舶安全航行以及流域船舶航运大数据智能决策分析提供可靠的数据支撑，有效提高航运管理部门监管水平。

附图说明

图1为本实用新型基于多传感器的北斗船舶定位装置的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用作进一步说明。

实施例1：

一种基于多传感器的北斗船舶定位装置，其连接关系如图1所示，包括主控模块、北斗定位模块、存储器模块、摄像头模块、采集模块、声光报警模块、人机交互模块、数据接口模块、LoRa模块、4G模块和电源模块。

所述的主控模块采用A9处理器嵌入式主板，兼容北斗/GPS双模定位和GPRS基带追踪。

所述的北斗定位模块与主控模块电性连接，并且北斗定位模块内置独立的北斗基带HwaNavchip-1芯片。

所述的存储器模块通过SPI接口与主控模块连接，包括大容量SD卡和硬盘。

所述的摄像头模块为高分辨率摄像机，设置于驾驶舱、船头、船尾、船身两侧和甲板上，并通过USB数据线连接至主控模块。

所述的采集模块通过ADC接口与主控模块连接，通过LoRa模块与传感器进行无线通讯连接；采集模块具有16个采样通道，采样通道接收LoRA模块传输的传感器模拟信号进行放大后，接入ARM微处理器的ADC接口。所述的传感器包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、火焰传感器、吃水传感器、三轴加速度传感器、姿态传感器、油耗传感器组和油量传感器组；所述的油耗传感器组为多个油量传感器，数量与油箱数量一致；所述的油量传感器组为多个油量传感器，设置数量为油箱数量的2倍。

所述的声光报警模块为声光报警器。

所述的人机交互模块为电容式液晶触控屏，通过I/O接口与主控模块连接。

所述的数据接口模块与主控模块电性连接，包括网络接口、PS/2接口、COM接口、RS485接口、RS232接口、AIS接口和USB接口；所述的AIS接口连接船只的AIS设备。

所述的LoRa模块和4G模块与主控模块进行电性连接；所述的LoRa模块和4G模块包括收发天线。

电源模块用于给各个模块供电。

以上实施例仅为本实用的示例性实施例，不用于限制本实用，本实用的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本实用的实质和保护范围内，对本实用做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于多传感器的北斗船舶定位装置，其特征在于：包括主控模块、北斗定位模块、存储器模块、摄像头模块、采集模块、声光报警模块、人机交互模块、数据接口模块、LoRa模块、4G模块和电源模块；

所述的主控模块分别连接北斗定位模块、存储器模块、摄像头模块、采集模块、声光报警模块、人机交互模块、数据接口模块、LoRa模块和4G模块；

所述的主控模块、北斗定位模块、存储器模块、摄像头模块、采集模块、声光报警模块、人机交互模块、数据接口模块、LoRa模块、4G模块分别和电源模块连接；

所述的主控模块采用ARM嵌入式主板，兼容北斗/GPS双模定位和GPRS基带追踪；

所述的北斗定位模块内置独立的北斗基带HwaNavchip-1芯片；

所述的存储器模块通过SPI接口与主控模块连接；

所述的摄像头模块设置于驾驶舱、船头、船尾、船身两侧和甲板上，并通过USB数据线连接至主控模块；

所述的采集模块通过ADC接口与主控模块连接，通过LoRa模块与传感器进行无线通讯连接；

所述的人机交互模块通过I/O接口与主控模块连接；

所述的数据接口模块与主控模块电性连接，包括网络接口、PS/2接口、COM接口、RS485接口、RS232接口、AIS接口和USB接口；所述的AIS接口连接船只的AIS设备；

所述的LoRa模块、4G模块分别与主控模块进行电性连接；所述的LoRa模块和4G模块还包括收发天线。

2.根据权利要求1所述的基于多传感器的北斗船舶定位装置，其特征在于：所述的ARM为A9处理器。

3.根据权利要求1所述的基于多传感器的北斗船舶定位装置，其特征在于：所述的存储器模块包括大容量SD卡和硬盘。

4.根据权利要求1所述的基于多传感器的北斗船舶定位装置，其特征在于：所述的摄像头模块为高分辨率摄像机。

5.根据权利要求1所述的基于多传感器的北斗船舶定位装置，其特征在于：所述的采集模块具有16个采样通道，采样通道接收LoRa模块传输的传感器模拟信号进行放大后，接入ARM微处理器的ADC接口。

6.根据权利要求1所述的基于多传感器的北斗船舶定位装置，其特征在于：所述的人机交互模块为电容式液晶触控屏。

7.根据权利要求1所述的基于多传感器的北斗船舶定位装置，其特征在于：所述的传感器包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、火焰传感器、吃水传感器、三轴加速度传感器、姿态传感器、油耗传感器组和油量传感器组。

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