船舶航行數據記錄系統的製作方法

2023-10-11 22:48:59 2

專利名稱：船舶航行數據記錄系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種船舶監測通信系統，尤其是涉及一種與陸地基站實時通信的 船舶航行數據記錄系統。
背景技術：
從80年代末90年代初開始，隨著微電腦技術的飛速發展，國外有些科技工作者已 著手研究開發船用黑匣子。但是，由於船舶結構複雜、裝置差異較大以及信號提取難度較 大，尤其是早期船舶的設備自動化程度很低，使得船用黑匣子的研製比航空器黑匣子的難 度大，研究成果進展緩慢。1992年，英國的伯勞特吉脫公司(Broadgate)經過多年研究，試製出VDR船用黑匣 子，在10艘商用運輸船舶上試裝，使得船用黑匣子的研製有了較大的進展。該黑匣子能記 錄日期和時間，還可記錄航向、舵角、主機動作、聲音、雷達信號，船體應力等數據，但該裝置 造價昂貴，沒有得到廣泛的應用。與此同時，其它航海儀器研究部門也先後推出了一些船用 黑匣子，如勞氏船級社的船用黑匣子在貨櫃船舶上試用。美國和德國也有相似的成果出 現，但是這些設備主要在特定型號的船舶上安裝使用，尚未得到廣泛的應用。目前市場上銷售不同類型船用黑匣子，都是用於船舶發生事故沉沒後，通過打撈 上岸，用專用設備和軟體讀出黑匣子中的船舶數據，其功能均局限於船舶事故事後處理，無 法在出現問題的時候提前警告相關人員進行處理，一旦出現事故，黑匣子損壞或丟失，由於 不具備船舶安全遠程監視功能，則無法得知船舶事故的真相；當船舶發生航行困難時，岸上 管理人員無法從安裝普通黑匣子得到任何實質性的信息，因而無法提供有效的遠程技術指 導和幫助。中華人民共和國國家知識產權局於2009年7月22日公開了授權公告號為 CN201278158Y的專利文獻，名稱為船載航行數據記錄儀，它由主控制箱連接電源箱、數據保 護容器、駕駛室報警單元、麥克風單元組成；主控制箱連接計程儀、氣象儀、全球定位儀、羅 經、測深儀和自動識別系統。主控制箱包括主處理單元連接乙太網、電源模塊、工業級CF 卡、視頻數據處理模塊和語音處理模塊。報警單元有遠程顯示系統，報警單元包括指示器、 蜂鳴器、按鈕。麥克風單元是接到主控制箱主機的語音處理模塊的音頻採集卡。系統採用 嵌入式無風扇系統，作業系統採用嵌入式無硬碟作業系統。此方案的不足之處在於不能夠 與陸地進行實時通信，一旦發生沉船事故以後需要進行打撈才能獲取存儲有船舶航行數據 的記錄儀。
發明內容本實用新型主要是解決現有技術存在的黑匣子不具有實時通信功能的不足之處， 提供了一種實時性好、具有長時間數據保存能力、可以及時了解船舶航行情況並對異常情 況給出預告的船舶航行數據記錄系統。本實用新型針對上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的一種船舶航行數據記錄系統，包括船載部分、基站和伺服器，船載部分包括監控微機、主控制器、信號 處理電路、數據存儲設備、傳感器和船臺無線模塊，傳感器通過信號處理電路與主控制器連 接，數據存儲設備和監控微機分別與主控制器連接，船臺無線模塊與監控微機連接，基站設 置在沿海的陸地上，基站包含無線收發模塊，基站連接所述伺服器。傳感器採集船舶的航行 數據，經過信號處理電路處理以後傳遞給主控制器，主控制器將信號傳遞給監控微機並存 儲到數據存儲設備中，監控微機通過船臺無線模塊將船舶航行數據和船隻靜態數據傳遞給 基站，基站將接收到的信號發送到伺服器，監控人員可以在伺服器和基站看到船隻的實時 狀態，當發現異常情況時可以馬上做出預告，讓船隻脫離危險，當險情發送時監控人員可以 馬上找出異常來源和船舶位置，及時進行援救或給出自救方案。作為優選，船臺無線模塊和無線收發模塊包含230MHz數字傳輸電路。採用230MHz 頻段進行通訊，既可以滿足近海區域船舶和陸地的雙向通訊，也避免了衛星等通訊方式的
高昂費用。作為優選，傳感器包括數字傳感器和模擬傳感器。傳感器設置在船體的門、發動 機、油門、船舵部位。數字傳感器用於水密門、防火門、操作指令等信號的感應監測，模擬傳 感器用於船體應力、船速、輪機轉速、音頻等信號的感應監測。作為優選，主控制器連接雷達、GPS和語音系統。主控制器可以將雷達信號、船舶 位置通過監控微機和船臺無線模塊傳遞給基站，藉助於語音系統，基站或伺服器監控人員 可以直接與船上人員進行語音交流。作為優選，數據存儲設備包括主存儲器和備份存儲器。採用兩套存儲器可以充分 保證數據的完整性，提高數據的安全性。作為優選，數據存儲設備為黑匣子。現有技術下，船用黑匣子具有良好的防水、防 火性能，能夠良好保障所存數據的完整。作為優選，伺服器包含存儲容量大於100GB的數據存儲設備。一般黑匣子只能存 儲船隻出事前12個小時的記錄，而航行數據傳遞到伺服器上以後藉助於大容量的數據存 儲設備可以進行長時間的存儲，存儲時間可達一年之久。作為優選，伺服器通過公共電話交換網連接有監控終端。監控終端可以設置在船 舶公司和船員家中。船舶公司可以實時得到船舶的航行信息或查詢以前的航行記錄並與船 員進行交流。船員家人可以直接與船員進行溝通。作為優選，信號處理電路由80C196單片機構成。採用80C196單片機具有價格低 廉、技術成熟、軟體開發方便等優點。本實用新型的有益效果是解決了目前船用黑匣子無法實現數據傳輸的問題，可以 將採集到的數據存儲在本地，還能通過無線通訊設備將採集到的數據發到伺服器上進行存 儲。通過相應的客戶端可以對船舶的各項數據進行實時監控，企業通過本系統可以實時監 控船舶的航行狀態和船舶使用的電子電氣設備的情況，能及時發現船舶上各個電器的問 題，有效的幫助企業對船舶進行維護。對於管理部門來說它能為管理部門調查事故節省時 間，當船舶出現事故時可以馬上通過查看客戶端調查在船舶出事前12個小時運行狀態，能 為海事事故處理提供有效及時的幫助，減少打撈黑匣子所花費的人力和物力。
圖1是本實用新型的一種船載部分原理框圖；圖2是本實用新型的一種基站、伺服器和監控終端連接示意圖；圖中1、數字傳感器，2、模擬傳感器，3、信號處理電路，4、主存儲器，5、備份存儲 器，6、主控制器，7、監控微機，8、船臺無線模塊，9、基站，10、伺服器，11、公共電話交換網， 12、監控終端。
具體實施方式
下面通過實施例並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步的具體說明。實施例本實施例的一種船舶航行數據記錄系統，包括船載部分、基站9、伺服器 10和監控終端12。船載部分如圖1所示，包括傳感器、信號處理電路3、主控制器6、數據存 儲設備、監控微機7和船臺無線模塊8。傳感器設置在船體各個需要監測的位置，包括數字 傳感器1和模擬信號傳感器2，數字傳感器監測水密門、防火門、操作指令等信號，模擬傳感 器監測船體應力、船速、輪機轉速、音頻等信號。信號處理電路3以90C196單片機為主體， 安裝在傳感器的附近，完成信號的調理和轉換。單片機監測各傳感器的狀態，並定時將數據 傳送給主控制器6。如果操作動作或設備運行狀態發生變化(例如車鍾指令、油門、轉速、舵 角的變化)，單片機將及時向主控制器6傳送信息並跟蹤監測和記錄相應的數據信息。對於 要求A/D轉換頻率較高的信號(例如音頻信號的採集)，系統採用了獨立的專用信號採集 電路。通信接口控制主控制器與信號處理電路3、專用信號採集電路、數據存儲設備以及監 控微機7之間的數據傳遞。通信接口主要有RS232接口、RS485接口和CAN總線接口。主控制器6控制系統採集數據、分析處理數據、保存和備份數據以及自檢、故障示 警等。主控制器6具有RS232接口可以與船舶系統的監控微機7實時傳遞數據，並在監控 微機7上顯示船舶靜態數據和船舶動態數據。監控微機7在收到岸上的基站9發來的數據回傳信號後，將船舶靜態數據、船舶動 態數據、音頻、雷達圖像數據壓縮分包，通過船臺無線模塊8發射出去。岸上由若干通訊基站9組成DDN網絡。本系統要求最遠船岸通訊距離不超過200 海裡。本技術方案是在230MHZ數字傳輸專用頻段上，研發的一種超遠距離的數字通訊技 術。其核心技術由數位化基帶技術、超低噪聲高靈敏度窄帶分集接收技術、發射高速啟動抗 互調發射技術、監控有線接入技術等多項創新技術組成。本方案為船舶提供速率達9. 6kbps 數據、文本文件的岸與船雙向數據通訊、GPS船舶位置信息實時數據、導航港監與船舶的調 度語音服務、應急報警雙向語音服務等多項業務。在被呼海域內的船舶的監控微機7在收到岸上基站9發出的呼叫信號後，將船舶 靜態數據和動態數據壓縮分包，根據系統的呼叫編碼算法，依序排隊上報船舶的信息。在網 絡信號覆蓋內的船舶，船臺無線模塊8根據GPS的定位信息，在航行過程中自動搜索所在的 基站9，總監控中心根據海圖數據更新船舶所在的基站9。各基站9服務的海區在工程設計 時己作了規定，船舶在航行過程中因海區的變化而改變當前的服務基站9，不同的基站9工 作頻率是不同的，各基站9的呼叫及數據傳輸通過總監控中心的伺服器10控制，此工作方 式類似於行動網路的工作方式。該網絡作為監控數據的通訊時，由於GPS數據信息一般小 於120Bit，每個基站9在一秒內可服務20隻船，每個基站9在5分鐘內可完成6000條船的GPS數據服務。船舶終端臺是依系統基站9下行的呼叫，船舶對應上報消息。由於基站 9是雙工方式工作的，可在5分鐘內對數千船舶完成一個數據回傳。 船舶數據回傳後，通過DDN網絡存入伺服器10中。伺服器10具有存儲容量為 200GB的數據存儲設備，可以將船舶航行數據存儲一年之久。監控中心管理人員通過網絡看 到各條船的靜態數據(船名呼號、國際編碼、船類、船籍港、船長與船寬、總噸位與淨噸位、推 進器種類與額定轉速、所有人地址)和動態數據(日期和時間、船位、船速、艘向、回聲探測、 駕駛室主報警、操舵指令和響應、主機操作和指令、船體開口狀態、水密門和防火門狀態、加 速度和船體應力、風速和風向)，以及聽到船舶的聲音和看到指定船舶的雷達圖像，並且可 通過網絡向指定船舶發出指令，進行聯絡。船舶公司可通過公共電話交換網11藉助監控終 端12用VDRPLAYER軟體遠程看到船舶情況，船員家人也可以通過監控終端12直接與船員 進行交流。
權利要求1.一種船舶航行數據記錄系統，包括船載部分、基站和伺服器，其特徵在於，所述船載 部分包括監控微機、主控制器、信號處理電路、數據存儲設備、傳感器和船臺無線模塊，所述 傳感器通過所述信號處理電路與所述主控制器連接，所述數據存儲設備和所述監控微機分 別與所述主控制器連接，所述船臺無線模塊與所述監控微機連接，所述基站設置於沿海的 陸地上，所述基站包含無線收發模塊，所述基站連接所述伺服器。
2.根據權利要求1所述的船舶航行數據記錄系統，其特徵在於，所述船臺無線模塊和 所述無線收發模塊包含230MHz數字傳輸電路。
3.根據權利要求1所述的船舶航行數據記錄系統，其特徵在於，所述傳感器包括數字 傳感器和模擬傳感器。
4.根據權利要求1或3所述的船舶航行數據記錄系統，其特徵在於，所述傳感器設置在 船體的門、發動機、油門、船舵部位。
5.根據權利要求1所述的船舶航行數據記錄系統，其特徵在於，所述主控制器連接雷 達、GPS和語音系統。
6.根據權利要求1所述的船舶航行數據記錄系統，其特徵在於，所述數據存儲設備包 括主存儲器和備份存儲器。
7.根據權利要求1或6所述的船舶航行數據記錄系統，其特徵在於，所述數據存儲設備 為黑匣子。
8.根據權利要求1所述的船舶航行數據記錄系統，其特徵在於，所述伺服器包含存儲 容量大於100GB的數據存儲設備。
9.根據權利要求1或8所述的船舶航行數據記錄系統，其特徵在於，所述伺服器通過公 共電話交換網連接有監控終端。
10.根據權利要求1所述的船舶航行數據記錄系統，其特徵在於，所述信號處理電路由 80C196單片機構成。
專利摘要本實用新型公開了一種船舶航行數據記錄系統，旨在提供一種能夠實時將航行數據上傳到陸地上的伺服器上的船舶航行數據記錄系統。它包括船載部分、基站和伺服器，船載部分包括監控微機、主控制器、信號處理電路、數據存儲設備、傳感器和船臺無線模塊，傳感器通過信號處理電路與主控制器連接，數據存儲設備和監控微機分別與主控制器連接，船臺無線模塊與監控微機連接，基站設置在沿海的陸地上，基站包含無線收發模塊，基站連接所述伺服器。航行數據經船載部分傳遞到基站和伺服器進行顯示和存儲，監控人員可以在伺服器和基站看到船隻的實時狀態。本實用新型適用於近海船舶航行數據的記錄。
文檔編號G11C7/16GK201780609SQ201020175108
公開日2011年3月30日 申請日期2010年4月30日 優先權日2010年4月30日
發明者戚戎, 白植湖, 黃大康 申請人:浙江省交通科學研究所;浙江思拓信息工程有限公司