智慧航標系統設計

石順鋒

（上海埃威航空電子有限公司，上海 200233）

智慧航標系統設計

石順鋒

（上海埃威航空電子有限公司，上海 200233）

隨著世界航運經濟的發展，港口規模、船舶流量和船舶尺寸等越來越大，通過現代電子航海等技術的應用，利用計算機技術管理數字化航標，實現航標智慧化已經成為大勢所趨。智能航標系統利用AIS通信鏈路和3G網絡實現實時航標和船舶狀態監測，可有效提高監測效率，降低成本。該系統自主研發、獨立運行，具有完全自主知識產權，特別適合港口和航道應用。

智能數字化；AIS航標；航標監控

1 引言

“數字航標”的內涵就是將傳統助航元素用數字化、信息化、虛擬化、可視化方式，在現代計算機可視環境中進行動態管理，從這一點上講，數字助航就是以真實航行、港口、航道以地理位置關系為基礎而組成數字化的信息框架，在該框架內嵌入所能提供不同信息源跟蹤矢量化數據、掃描柵格化數據、遙感柵格圖像、AIS船舶自動識別信息及GMDSS和寬帶網絡，通過高分辨率傳感器疊加構成全數字化、信息化、可視化、智能型助航體系。

傳統意義上的航標是通過外形、顏色、燈光、雷達應答器等手段實現對航海者的幫助。然而，由于視線、天氣、障礙物和航標故障等因素，航標的功能會受到影響。并且，航標管理部門也難以實現對航標的主動式管理，AIS技術的出現恰能彌補傳統航標的不足。按ITU-R M.1371定義，AIS航標通過播發報文21，可以廣播下列信息：航標類型、航標名稱、航標位置、位置精度、定位設備類型、航標在位/移位狀態、真實和虛擬航標標識、航標尺寸大小和參考位置、航標系統的狀態等。除了報文21外，AIS航標還可以通過報文6播發航標燈狀態信息，通過報文8播發水文、氣象信息等。通過播發上述報文，AIS航標增強了傳統航標的助航功能，提高了航道的安全性，并為管理部門提供了航標監控手段。

2 系統的設計與實現

2.1 系統架構

智慧航標系統由AIS航標、AIS基站、數字高清攝像機和監控中心組成。系統總體架構如圖1所示。

2.2 系統功能

2.2.1 航標監控

航標監控由安裝在航標燈立柱上的AIS航標采集航標燈工作電流、工作電壓、太陽能充電電流、太陽能充電電壓和位置等信息，并將采集的信息通過AIS鏈路發送給AIS基站，AIS基站將接收到的航標燈信息通過移動互聯網發送給監控中心，最后在監控中心電子航道圖平臺上顯示。監控中心電子航道圖平臺軟件上可設置航標燈工作電流和工作電壓的報警門限，當航標燈工作不正常時觸發報警門限，發出報警。航標燈靜態信息（名稱、編號、位置、管理單位等）、動態信息（工作電壓、工作電流等）、報警信息等信息分別在監控中心存儲，可生成統計報表，可分類查詢。

2.2.2 船舶助航

來往于AIS航標覆蓋范圍內的船舶可以接收到它們播發的AIS信息。AIS航標可以廣播航標類型、航標名稱、航標位置、位置精度、定位設備類型、航標在位/移位狀態、真實和虛擬航標標識、航標尺寸大小和參考位置、航標系統的狀態等信息。各類助航標志都可以準確地顯示在電子海圖上，使來往船舶可以及時準確了解周圍助航標志的情況，充分體現了AIS的安全助航功能。特別是在視線不佳、天氣變化惡劣、障礙物阻擋和航標故障等情況下，AIS航標的助航功能優勢尤其突出。

2.2.3 船舶監控

在監控區域內某個航標燈立柱上安裝AIS基站，由AIS基站接收船載AIS終端發送的船舶信息，并通過移動互聯網轉發到監控中心。監控中心接收到AIS船舶信息后在電子航道圖上顯示。監控中心電子航道圖軟件支持船舶信息存儲、查詢、流量統計、電子圍欄等功能。

2.2.4 視頻監控

在重要碼頭和渡口安裝視頻監控，其中，碼頭視頻監控采用兩臺紅外網絡高清智能球機分別監控上游航道和下游航道；渡口視頻監控采用一臺紅外網絡高清智能球機監控遠處江面，用一臺紅外可調焦筒形網絡攝像機監控近處江面。

網絡攝像機通過路由器接入互聯網，視頻信息通過互聯網發送到監控中心，在監控中心電子航道圖平臺上存儲和顯示。顯示效果如圖2所示。

3 結束語

智慧航標系統的建設與應用，為管理部門提供了航標、船舶、航道和港口等方面的監控手段。系統實現了管理部門對航標的主動式管理，同時增強了傳統航標的助航功能，提高了航道的安全性。管理部門可通過船舶監控和視頻監控獲取的船舶、航道和港口的實時信息，對緊急事件制定及時、正確的處置方案，很大程度上保障了船舶航行安全。系統架設方便，成本低，實用性高，技術成熟、可靠，在航標、船舶、航道和港口監控領域具有廣泛的應用前景。

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Intelligent Navigation Mark System Design

Shi Shunfeng
(ShangHai Advanced Avionic Co. Ltd., Shanghai, 200233)

With the development of the world shipping economy, the port scale, the flow rate and the size of a ship is more and more larger, through the application of modern electronic navigation technology, using computer technology to manage digital navigation mark, the intelligent navigation mark will be realizing the trend of The Times. Intelligent navigation system using AIS communication link and 3 G network real-time beacons and ship condition monitoring, which can effectively improve monitoring efficiency and reduce the cost. System of independent research and development, operation has completely independent intellectual property rights, especially suitable for port and waterway applications.

Intelligent digital; AIS navigation mark; navigation mark monitoring

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.06.004

TN96文獻標示碼：B

1672-7274（2015）06-0035-03