智能航標作業數據管理系統設計

楊荻 呂英龍 譚麗麗

摘 要：通過整合現有衛星定位、船舶導航、航標基礎數據等技術，建設一個兼顧航標定位、作業導航、航標資料管理、作業信息共享的信息化平臺，將進一步提高航標作業的安全性、準確性和便利性。

關鍵詞：智能 航標作業 數據共享 電子海圖

“十三五”時期，在國家海洋強國戰略和轄區經濟社會迅速發展的大背景下，轄區港口、海洋工程建設規模不斷擴大，導助航設施數量逐年增加，航標維護工作量也隨之增長。北海航海保障中心“十三五”規劃中明確提出“提升航標業務管理信息化水平，提升航標管理效率”的要求，為促進現代信息技術在航海保障服務領域的深度應用，建立基于互聯網絡的綜合航海保障體系，加強對信息數據的感知、傳輸和管理，綜合天津航標處轄區航標維護工作任務特點和航標維護設備能力情況，擬研究開發智能航標作業數據管理系統。

1.浮標作業現狀分析

隨著港口和海洋工程的發展，航標設置范圍不斷擴大，作業單位的作業地點更加分散，各作業單位的作業經驗一般采取集中會議的方式進行交流，難以實時、全面的共享。原使用的作業系統普遍存在電子海圖較早失去現勢性、沒有電子海圖無法直觀查看作業軌跡以及需要人工錄入航標基礎數據和變動信息等問題，在增加一線工作量的同時，也容易產生人為失誤。在航標巡檢、拋設、更換、撤除、調整等作業過程中，現有操作方式需要人工將天線放置在船舶作業的具體位置，給作業人員造成安全隱患的同時，增加了工作難度。現有GPS定位在船舶速度較低的情況下，無法準確判斷導航方向，需要作業人員結合其他導航設備提供的信息人工判斷方向，影響工作效率，限制了作業質量的提升。

2.系統建設的必要性

（1）建立基于互聯網絡的航標作業數據管理系統，有助于加強對各作業單位作業信息數據的感知、傳輸和管理，實現各航標業務管理單位之間的作業信息的互聯互通，消除信息孤島，提高信息復用水平。

（2）研發智能航標作業數據管理系統可有效將電子海圖、船舶通導數據、航標基礎數據庫等整合利用，提高航標作業的信息化程度，使操作者更直觀、更準確的完成航標任務作業的要求，在確保作業質量的同時，減輕作業人員工作量。

（3）海事“三化”中的“現代化”提出了“裝備良、技術先進、文化領先”的要求，研發智能航標作業數據管理系統正是實現海事裝備現代化管理的重要手段和必由之路。目前，電子海圖、數據信息化共享等技術已逐漸成熟，為系統功能的實現奠定了基礎。

3.系統功能設計

本系統由航標基礎數據、電子海圖、船舶定位、航行記錄、作業管理等部分構成，為作業船舶提供目標數據和精準定位、記錄航行軌跡、推薦航路等服務。系統采用C/S架構設計，分為服務器端和客戶端。系統硬件主要包括服務器、GPS天線、北斗天線，軟件主要包括數據庫、電子海圖、應用軟件等。

（1）航標基礎數據

本系統所需的航標基礎數據從“全國沿海航標基礎數據庫系統（航標處版）”中獲取，包括航標名稱、航標編號、坐標、燈質等信息。本系統對航標基礎數據沒有修改權限，通過移動網絡從“全國沿海航標基礎數據庫系統（航標處版）”單向同步所需數據，確保本系統應用的航標基礎數據是最新的。在沒有公網信號覆蓋的情況下，可通過U盤進行航標基礎數據的拷貝。作業完成后，變動的航標基礎數據按照《航標基礎數據庫維護須知》的相關要求，由航標管理站更新至“全國沿海航標基礎數據庫系統（航標處版）”。

（2）船舶定位

同時安裝G P S天線和北斗天線，并接入船舶電羅經和本船對地航速等信號，系統自動修正定位天線與航標作業位置之間的誤差，經數字化后顯示到客戶端，為駕駛員快速提供精準的坐標和航向，解決以往人工核準信息的困難，使作業過程更加簡便，提高作業效率。

（3）電子海圖

電子海圖在服務器端更新，通過互聯網或U盤由服務器端單向導入客戶端，導入的新海圖與客戶端中已存在的海圖自動拼接顯示。

（4）航行記錄

GPS和北斗船載終端按照設定的時間間隔，將船舶的坐標、航向、航速等動態信息實時傳送至管理平臺上，船舶駕駛人員通過管理平臺即可掌握船舶的實時運行狀態。管理平臺自動記錄船舶航行的動態數據，并可進行航行軌跡的回放和導出。軌跡回放區域可根據起始時間和結束時間、作業目標、作業類型進行篩選。顯示軌跡形式分為列表模式或海圖模式。

列表形式顯示包括時間、速度、船舶方向、航標方向、經緯度。

海圖模式以海圖為基礎，在海圖上更直觀的顯示船舶運行的軌跡和船舶的相關信息，可按選擇的倍速進行回放，同時可導出靜態圖片和動態圖像。

（5）作業管理

①作業目標獲取。一是本系統服務器從“兩個平臺”服務器中獲取作業目標的數據后，同步至船載終端；二是手動將作業目標數據錄入船載終端。

②數據共享。作業完成后，利用移動網絡或U盤在服務器端與船載終端之間進行數據同步，不再限于作業總結會上口述交流，為船舶駕駛員之間及時分享作業經驗提供便利。

③航路推薦。考慮船舶作業效率和安全性，需為駕駛員提供直觀、安全的航線。駕駛員可根據經驗手動預設航線、根據需要選擇自動記錄的歷史航線，或者由平臺智能推薦航線。平臺根據駕駛員選擇的要素（如作業時長優先、節能減排優先、危險點優先）后進行數據分析，推薦最佳航線，在行駛過程中提示航速、航向以及淺點、沉船和轉向點等信息，為航行提供更豐富的參考數據。

4.結束語

本系統建成后，各作業單位可以實時分享航標作業經驗，減輕一線作業人員在航標作業過程中對作業數據的搜集、設計、定位操作、任務記錄和整理工作量，顯著提高作業效率，提升作業安全性。該系統經試運行完善后，可推廣至海區各作業船舶和航標管理站。

參考文獻：

[1]顏承志，任超，呂英龍.基于導助航綜合應用系統的船舶監控信息服務功能研究[J].中國科技博覽，2016， （27）.

[2]田為民.基于北斗系統的海上遇險報警管理系統設計與實現[J].數字通信世界，2016， （2）.