海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統設計*

嚴 巖, 陳添錚, 何 偉

(1.福建信息職業技術學院，福建 福州 350001；2.福州市海洋與漁業技術中心，福建 福州 350001;3.閩江學院經濟與管理學院，福建 福州 350108)

引言

在海洋變化的環境下，漁港漁船出海具有不可預測性，需要進行漁港漁船安全監管優化設計，結合海洋變化進行漁港漁船安全監管和可追溯系統設計，提高漁港漁船安全監管能力[1].相關的海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統設計方法研究受到人們的極大關注[2].

馮如等[3]研究FDA事故致因模型在海上船舶碰撞事故安全管理中的運用，從個體運行漁船、海運事業到海事局三個方面進行安全信息視角下事故成因的分析，以此構建海上漁船安全監管致因模型，完成船舶碰撞事故安全檢測.陳惠紅等[4]研究基于物聯網技術的船舶危險品貨物監測系統，首先提出以RFID技術和GPS定位技術設計了船舶危險品貨物監測系統，然后設計嵌入式無線傳感器網絡檢測方案，最后完成船舶危險品貨物實時檢測.雖然上述研究取得一定進展，但在海洋環境變化下，對漁港漁船安全監管研究不足，為此提出基于嵌入式模糊信息調度的海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統設計方案.結合模糊信息調度方法進行漁港漁船安全監管可追溯信息處理設計，系統主要功能模塊有漁港漁船安全監管信息采集模塊、嵌入式模糊信息調度模塊、交叉編譯模塊、遠程監控模塊、視頻信息分析模塊和人機交互模塊，首先進行了總體構架和功能模塊分析，然后進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統的硬件模塊化開發和軟件開發設計，最后進行仿真測試分析，得出有效性結論.

1 漁港漁船安全監管可追溯系統總體構架設計

對漁港漁船安全監管設計是建立在系統的軟件平臺設計基礎上[5]，結合嵌入式的信息處理模塊，進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統優化構造，采用交叉編譯技術，進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統的人機交互設計，采用模糊信息處理技術，進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管和可追溯設計.

1.1 系統的總體設計構架

為了實現海洋環境變化下漁港漁船安全監管和可追溯控制，構建海洋環境變化下漁港漁船安全監管系統的總體構架，采用嵌入式的Linux進行系統的集成模塊設計，進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯控制，構建海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統的基陣模塊[6].采用收發轉換控制方法進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管和功率放大控制，建立海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統的人機交互模塊，采用嵌入式的集成控制方法，進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統人機交互設計，在嵌入式的Linux平臺中進行系統的總體設計構架，采用構架協議進行漁港漁船安全監管可追溯系統的總線開發，系統的總體設計構架如圖1所示.

圖1 系統總體設計構架

采用一個32位RISC型指令集進行漁港漁船安全監管可追溯系統的軟件設計，通過雙16位的人機接口進行漁港漁船安全監管可追溯系統的人機交互設計，設計累加器(MAC)進行系統的程序交叉編譯，采用PCI總線控制方法，在嵌入式總線中進行漁港漁船安全監管信息采集，采用ADSP-BF537BBC-5A實現海洋環境變化下漁港漁船安全監管的集成信息處理，得到系統的總線控制模型如圖2所示.

圖2 系統的總線控制模型

1.2 功能模塊分析

結合模糊信息調度方法進行漁港漁船安全監管可追溯信息處理設計，系統主要功能模塊有漁港漁船安全監管信息采集模塊、嵌入式模糊信息調度模塊、交叉編譯模塊、遠程監控模塊、視頻信息分析模塊和人機交互模塊，漁港漁船安全監管信息采集實現對物理信息采樣和海洋信息采集功能，在嵌入式的集成信息處理模塊實現海洋環境變化下漁港漁船工況信息采樣，采用嵌入式的交叉編譯技術進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統的程序編譯，在MCU控制單元進行漁港漁船安全監管可追溯系統的APP控制[7]，系統的功能模塊化構成如圖3所示.

圖3 系統的功能模塊化構成

2 系統的開發設計與實現

在上述進行了系統的總體構架設計的基礎上，進行漁港漁船安全監管可追溯系統的硬件開發設計.結合模糊信息調度方法進行漁港漁船安全監管可追溯信息處理設計，系統主要功能模塊有漁港漁船安全監管信息采集模塊、嵌入式模糊信息調度模塊、交叉編譯模塊、遠程監控模塊、視頻信息分析模塊和人機交互模塊，對各個模塊進行硬件設計.

2.1 漁港漁船安全監管信息采集模塊

漁港漁船安全監管信息采集模塊采用嵌入式傳感信息采樣方法進行物理信息采集，結合信息跟蹤識別方法，進行漁港漁船安全監管信息融合處理.同時利用交叉編譯控制的方法，進行漁港漁船安全監管可追溯的網絡控制[8].在ZigBee協議下，建立漁港漁船安全監管可追溯系統的中央控制器，結合模糊信息調度方法，進行漁港漁船安全監管可追溯系統的AD信息采集，得到漁港漁船安全監管可追溯信息采集模塊，如圖4所示.

圖4 漁港漁船安全監管可追溯信息采集模塊

2.2 嵌入式模糊信息調度模塊

嵌入式模糊信息調度模塊實現對海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統信息集成處理功能，在總線控制協議下，進行嵌入式模糊信息調度的嵌入式信息融合，在嵌入式的Linux平臺中進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管的成像控制和信息傳輸，采用專家系統引擎控制的方法進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管的程序加載，使用GPRS模塊進行嵌入式人機交互設計，在Buffer中執行交叉編譯控制，在Cache組件中進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管的緩存控制[9]，得到嵌入式模糊信息調度避障指標的計算公式為：

(1)

式中，Ga1表示嵌入式模糊信息調度避障指標，M表示嵌入式模糊信息調度平均傳輸速率，N1、N2分別表示系統輔助參量.在實現海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統信息集成處理能力，嵌入式模糊信息調度模塊發揮著重要的作用.

2.3 交叉編譯模塊

交叉編譯模塊結合VIX總線控制協議，進行漁港漁船安全監管信息采樣和DSP集成信息處理，采用ADSP-BF537作為漁港漁船安全監管可追溯系統的內部時鐘振蕩器，在時鐘輸入模塊中進行漁港漁船安全監管可追溯系統的時鐘中斷控制，建立漁港漁船安全監管可追溯系統的有源晶振，通過外部晶體配合漁港漁船安全監管可追溯系統的內部振蕩電路進行系統的環境適應性控制[10]，得到交叉編譯模塊的硬件構成，獲取交叉編譯處理規則如公式(2)所示：

Ga2=Ga1×ky(i×l)

(2)

式中，Ga2表示交叉編譯處理規則，ky表示漁港漁船安全監管可追溯系統交叉內外監測循跡指標，i、l分別表示內外兩種循跡方式監測指標相關監測系數.

2.4 漁港漁船安全監管遠程監控模塊

遠程監控模塊采用DSP系統進行集成控制，在時鐘電路中采用數字電路進行漁港漁船安全監管可追溯系統的數字信息處理，設定漁港漁船安全監管可追溯系統的內部時鐘為120 MHz，I/O電壓為3.3 V，漁港漁船安全監管可追溯系統的最大倍頻數為64倍，利用繼電保護控制方法進行漁港漁船安全監管信息采集過程中的中斷保護控制，根據直流輸電性能參數進行遠程監控模塊的輸出參數自適應調節，得到遠程監控模塊構成.

2.5 視頻信息分析模塊和人機交互模塊

視頻信息分析模塊和人機交互模塊是系統的輸出終端，結合特征信息采樣和模糊信息融合方法，進行漁港漁船安全監管可追溯控制，在海洋環境變化下，進行漁港漁船安全監管過程中的大數據分析和優化調度，提高漁港漁船安全監管可追溯能力.采用ITU-656 PPI模式識別方法進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統的智能控制，采用DS18B20作為海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統的外圍器，采用32位嵌入式設計方法進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統的輸出人機交互設計，得到人機交互模塊如圖5所示.

圖5 人機交互模塊硬件設計

綜上設計，實現了海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統的硬件集成設計.

3 系統測試分析

為了測試設計的海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統的應用性能，在集成Visual DSP++仿真平臺中進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統的輸出性能測試，采用ADSP-BF537BBC-5A實現漁港漁船安全監管可追溯系統的嵌入式開發，使用ADI公司的EE-NOTE68設計振蕩器進行輸出穩定性測試，設定系統的D/A轉換速率為200 kHz，特征采樣率為120 kHz，根據上述分析和參數設定，進行漁港漁船安全監管可追溯系統的輸出穩定性測試，得到結果如圖6所示.

圖6 漁港漁船安全監管可追溯系統的輸出穩定性

由圖6可知，對比文獻[3]方法、文獻[4]方法，采用本文方法進行漁港漁船安全監管可追溯系統設計的輸出穩定性較好，人機交互能力較強，在進行多次數據監測節點的測試中，文獻[3]方法和文獻[4]方法的輸出穩定性最高達到79%和70%，本文方法漁港漁船安全監管可追溯系統的輸出穩定性最高達到96%.為進一步驗證本文方法海洋變化環境下漁港漁船安全監管可追溯能力，利用文獻[3]方法、文獻[4]方法對比試驗所需時間，其時間對比結果如表1所示：

表1 時間開銷測試對比結果 s

由表1可知，是利用三種方法進行測試的系統時間開銷，本文方法進行漁港漁船安全監管可追溯的時間開銷較短，在最終進行600次實驗時，本文方法所需時間開銷僅僅為14.15 s，相對比文獻[3]方法、文獻[4]方法所需時間較少.

采用數據讀寫時序對漁港漁船安全監管可追溯系統監測效果進行驗證分析，同時對比文獻[3]方法和文獻[4]方法進行漁港漁船數據讀寫時序，其對比結果如圖7所示，其中圖7(a)為本文方法進行漁港漁船數據輸入輸出讀寫時序情況，圖7(b)為文獻[3]方法進行漁港漁船數據輸入輸出讀寫時序情況，圖7(c)為文獻[4]方法進行漁港漁船數據輸入輸出讀寫時序情況.

(a)本文方法

(b)文獻[3]方法

(c)文獻[4]方法

圖7 三種方法進行漁港漁船數據讀寫時序輸入輸出對比結果

由圖7可知，在實際海洋環境變化下，文獻[3]方法和文獻[4]方法進行漁港漁船數據讀寫時序實際輸入結果為D1、D2、D3、D4、D5、D6，而輸出結果分別是D5、D7、D3、D6、D4、D7和D5、D4、D7、D6、D9、D4，與實際輸入結果一致.而本文方法進行漁港漁船數據讀寫時序，其輸入輸出結果保持一致，其原因是本文在海洋環境變化下進行漁港漁船安全監管可追溯系統設計時采用構架協議進行漁港漁船安全監管可追溯系統的總線開發進行信息集成信息處理.

4 結論

結合海洋變化進行漁港漁船安全監管和可追溯系統設計，提高漁港漁船安全監管能力，采用收發轉換控制方法進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管和功率放大控制，建立海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統的人機交互模塊，采用嵌入式的交叉編譯技術進行海洋環境變化下漁港漁船安全監管可追溯系統的程序編譯，結合信息跟蹤識別方法，進行漁港漁船安全監管信息融合處理，利用繼電保護控制方法進行漁港漁船安全監管信息采集過程中的中斷保護控制，根據直流輸電性能參數進行遠程監控模塊的輸出參數自適應調節和輸出控制.實驗結果表明，所設計的方法穩定性能較好，所需時間開銷較少，時間響應能力較好，同時漁港漁船數據輸入輸出結果保持一致.