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1、数字化航道项目建议书项目名称：三峡坝区航道基于无线网络的多功能航标示范应用 建议单位：武汉理工大学水路公路交通安全控制与装备研究中心1项目概述32多功能航标应用现状42.1多功能航标航标发展现状42.2多功能航标应用现状73项目实施内容114项目实施关键技术125项目实施方案135.1多功能航标研制135.2示范航道选择与航标的布设145.3多功能航标信息管理系统开发方案196进度安排207项目成果208资金预算218.1资金预算218.2项目实施的硬件、材料以及实验测试预算229研究基础269.1自主知识产权的AIS船台终端269.2武汉理工大学开发的AIS应用软件介绍279.3项目建议人简
2、况429.4项目主要参加人员431 项目概述实时获取航道中风速、能见度、水流速度、航道水深、水面污染状况时空数据将有助于海事监管效率，为此本项目依托于交通部西部项目“基于多功能航标的内河管理体系关键技术研究”、三峡航务管理局“数字化航道二期工程”，开发多功能航标系统并选取三峡坝区典型航道实施示范应用。项目实施内容如下：1）选择两处典型航道的10座航标，集成气象传感器、水深与水流传感器、能见度传感器以及航标遥控、遥测系统，建立多功能航标系统，探测航标附近航道的水文、天气、污染和航道信息，检测航标维护相关信息，包括电池电量、电压、灯电流、电池板工作状况等，并在碰撞、偷盗等情形下，远程报警；2）利用
3、AIS与无线传感网络构建多功能航标信息无线网络通讯系统，构建标-岸站-管理处-管理中心4级信息网络架构，实时传输至远程管理中心，为海事监管和航标维护提供信息支持。3）建立航标的AIS服务体系，为过往船只提供航标的AIS信息导航，并提供4台AIS船台设备实施AIS航标服务示范；4）结合坝区电子航道图，开发多功能航标信息管理软件，在航道发生应急状况如溢油、超低能见度、航道发生重大变化等情况下，实时为远程控制中心和过往船只提供报警。拟通过实施上述内容，提交：1）多功能航标示范2处；其中一处可监测溢油信息。2）建立AIS服务体系的应用示范，提供2个船台设备。3）开发标-岸站-管理处-管理中心4级信息网
4、络架构的多功能航标信息管理软件一套。本项目的创新点：1）拓展了航标功能，集成各种传感器，探测航标附近航道的水文、天气、污染和航道信息以及航标维护等相关信息，丰富了数字化航道的内涵。2）利用AIS与无线传感网络构建多功能航标信息无线网络通讯系统，规避了公网的弊端，节省了通信费用。3）构建了内河的AIS航标服务体系，提高内河助航与海事监管的信息化水平。2 多功能航标应用现状21 多功能航标航标发展现状管理效率，为此智能化管理显得尤为重要。AIS航标和AIS遥测遥控航标主要用于船舶往来频繁、水文地理复杂的水域及港口，为船舶指示航线、转向点、浅滩、暗礁、沉船和禁航区等，是保障船舶安全、经济航行的重要设
5、施，对发展水上交通运输起着重要作用，设备运行状况的好坏，将直接影响船舶的安全航行。为适应当前航运业大流量、高安全通航的要求，航标智能化及职能越来越受到关注。纵观英、美、法等航运大国，早在20世纪90年代初就利用现代电子技术和通讯技术建立起了航标智能化管理系统为其海运事业提供了高效服务。我国在航标智能化方面已经取得了一定进展，主要体现在两方面：一是航标材料及电池智能化管理方面，二是航标遥测及位置监视方面。在航标材料及电池智能化方面，上海航标厂采用先进的无线通信技术，新型航标能通过遥测监控系统对百里之外航标的偏移情况、航标灯的明暗状态、太阳能电池的充电情况进行实时监控，当航标工作状态发生异常时就会
6、自动报警。在航标受到船舶撞击漂移时，还能自动跟踪。采用新型超高光强LED灯器，灯光的射程可高达11.7海里，并可控制发光强度和频率持续时间等。采用改性非金属高分子材料，航标灯提高了抗拉强度、耐腐，并减轻了重量，延长了寿命。非金属轻质浮标能减少钢浮标的弹性变形，使之在船舶相碰撞之时因弹性变形而消除碰撞能量。并且，经过特殊处理的高分子材料表面在水中会形成一层“亲水”水膜，可大大增强浮体表面的润滑性能，在船舶碰撞时发生打滑现象，从而最大限度地降低碰撞能量。长江航道局通过重点科研项目峡谷河段太阳能一体化航标灯的研制研制了峡谷河段太阳能一体化航标灯。功率30瓦的太阳能一体化航标灯在无日照的情况下充电电流
7、达240毫安，满足航标灯电能补充要求。在航标智能化管理方面，管理部门及时掌握航标的工作状态与相关信息，做到及时、有针对性地对航标设备进行维护与检修，使维护人员从巨大工作量和艰苦的工作环境中解脱出来，提高设备可利用率，降低维护成本，提高系统是国际航标发展的潮流和方向。AIS航标一体灯将AIS芯片与灯器结合，航标的距离、方位等都能在船舶的AIS终端上读出。航标使用AIS一体灯，将为船舶提供更完善的助航服务，特别是在复杂水域和能见度差的情况下，更便于船舶的航行。AIS航标具有如下有点：1）利用AIS设备，可以开发航标的遥测遥控系统，监测航标设备的工作电流、工作电压、开关状态、方位、换泡机动作次数、主
8、备灯切换情况等，实现灯质的远程更改、日光阀阀值的更改、灯器的开关、换泡机的动作等功能，而且这个系统非常容易实现全国航标遥测遥控的一体化，实现统一管理，统一标准，不需要专门申请频点，不需另建专用的通信网络，便于将航标信息发送给船舶及其它用户，另外还具有系统的建设周期短、成本低、方便易行等特点。2）可以使航标更易于辨识。航标加装了AIS设备后，船舶可以在远距离（VHF作用距离内）很直观地在船载AIS设备屏幕上辨识出航标的编号、标名及性质，从而使驾驶员容易识别出航道。相比较于雷达应答器，AIS的辨识功能更为强大，更加清晰直观，而雷达应答器的回波会在雷达显示屏上淹没一部分物标，这无疑是一个安全隐患。航
9、标加装AIS设备后，雷达应答器将会逐渐退出历史舞台。3）可以使水中航标（如灯浮标、灯船等）与船舶碰撞的机率降低。即便发生了碰撞，也更容易查到肇事船舶。这个目的的实现可以有几种手段，如可以在航标周围设置警戒圈，一旦有船舶进入，则报警并自动做好记录；另一种手段是在AIS设备中设定安全距离，一旦与船舶的距离小于安全距离，立即向该船舶发出警告，并通知航标管理中心。4）孤立危险物标志或方位标志在加装AIS设备后，可以通过警告的方式引起驾驶员注意。5）如果船舶用计算机装有相应的导航模型，可以利用该模型进行自动引航，或进行模拟引航演练。同时利用AIS网络系统可以设置虚拟航标，虚拟航标是基于AIS网络而产生和
10、发展的新型航标应用技术。它是AIS与电子海图显示和信息系统（ECDIS）有机结合的产物。原理就是AIS将管理区域内的航标信息实时动态地传送给用户（主要指船舶），并在ECDIS上显示出来。这种在电子海图上标示出来而没有实物的航标称为虚拟航标，由虚拟航标构成的系统称为虚拟航标系统。虚拟航标有如下优点：1）航标设置或更改的速度非常快，在需要快速设标的情况下，这个优点会更加突出。如当发生海难沉船，就可以立即利用AIS网络系统设置一座沉船标。2）航标的设置或更改成本非常低。航标设置或更改都可通过软件实现，几乎没有直接费用。3）虚拟航标的设置不受天气条件的限制。由于AIS采用无线数字通信技术，与VHF相比
11、较，具有点对点、排它性、抗干扰、信息量大和更新实时等特点，这些特点使得虚拟航标的设置更具有稳定性。4）不会出现标位漂移等问题，导航精确度更高。在航标信息传输方面，武汉理工大学结合北斗用户终端所具有的双向数字报文通信能力设计了智能航标系统的通信组成结构及其系统数据传送流程。结合GMS网络，在监控中心以短消息的形式发送请求给控制中心之后，控制中心就通过北斗卫星与航标终端建立双向通信，以获取航标的位置以及航标的工作状况等信息，然后控制中心就以GMS短消息的形式将此信息发送给监控中心，这样监控中心可实时的监控航标的整个工作情况。目前，国际航标协会(IALA)正在推进电子航标服务信息系统(E-ANSI)
12、的研究工作，E-ANSI涉及航标遥测、信息处理、信息播发等技术，是航标数字化、信息化的重要技术途经 ;其目的是依托AIS、ECDIS、Internet等现代信息技术，实现自动向船舶提供对航行安全和海上环境保护至关重要的实时信息的新助航体系。然而，现在的航标大多数是被动航标，不能主动提供航标信息。航标的实时信息只能通过遥测遥控系统采集，通过AIS或者Internet发布，这些方案还在研究之中，还没有正式实施，而且发布这种信息存在信息冗余、实时性差、对通信要求高等缺点。因此，研究新技术在现代航标上的应用具有非常重要的意义。WSNs(Wireless Sensor Networks)技术是当前国际上
13、备受关注的热点研究领域，它是由按需随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微型传感器节点，以自组织方式构成的无线网络，其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息，并传送给信息获取者。郑佳春提出的基于无线传感器网络技术的新型电子航标系统，能够主动提供航标位置、状态等助航信息，具有多种功能，使航标提供的信息量大大增加，实现由提供单一信息到提供多维信息。尽管近年来智能航标技术取得了较大发展，但其单一的功能远远满足不了海事监管的需求。因此利用先进的传感技术、通信技术、人工智能技术，集成油污染检测、水流速度、风和雾等信息开发多功能航标，并依托多功能航标信息构建实时在线的海事监管模
14、式，是当前海事监管智能化、信息化重要研究方向。2.2多功能航标应用现状1）AIS航标应用（1） AIS是自动识别系统的简称，2005年3月，我国首个自主研制的AIS（船舶自动识别系统）航标和AIS遥测遥控系统在南海海区建成，并在桂山北灯船使用运行。（2） 为增强航标的助航效果，进一步满足盐田港口用户的实际需求，2009年7月30日，广州航标处信息中心在盐田港1号灯浮上增设AIS航标并成功通过测试。 盐田港1号灯浮是船舶进出盐田港的重要助航标志，也是国内少有的5米大标之一，其助、导航作用极为显著。广州航标处在充分征询用户意见的基础上，采取科技应用与传统结合的方式，在该浮标上增设AIS航标，进一步
15、丰富了助航的内容和手段，有效扩大了AIS岸基系统的作用范围，为过往船舶提供了更为可靠的助航保障，同时也为更好地服务地方经济、实践科学发展观“三加强三服务”加注了更为丰富的内涵。（3） 自2008年10月起，上海航标处合作研发AIS航标一体灯以来，经过数月实际运行测试，根据采集的大量数据信息分析和比对，其性能稳定，达到预期各项指标要求，已经完成了研发试验和测试阶段的工作。2009年2月4日，上海航标处研发中心组织各航标站航标管理人员，完成了AIS航标一体灯的安装培训，并将在部分灯浮上安装AIS一体灯，进行试用。图1 AIS航标（4） 洋山港助航工程灯船(图2上除传统的灯器、雾钟配备外，还配备了A
16、IS船舶自动识别系统)应答器和雷达应答器，其中AIS设备是国内首次在浮标上进行配备。图2 AIS航标2） 虚拟航标的实践应用青岛港于2007年4月1日实施了船舶定线制，笔者作为课题组成员参与了青岛水域船舶定线制的研究。出于警示船舶特别谨慎驾驶的需要，在交通流特别复杂的团岛口附近设置了以0.6海里为半径的圆弧形水域作为警戒区。同时，为了理顺青岛港港区和通航分道之间出入的船舶，需在第1警戒区内设置航标。但由于该处水域船舶流量大，交通流复杂，如设实物航标将成为碍航物，经研究认为可在此处以虚拟航标替代实物航标。后经专家论证，认为该方案切实可行，并予采纳。自定线制实施以来，根据VTS及AIS监控，过往船
17、舶均能以虚拟航标为转向点按规定航法航行，取得了非常好的效果。此外，大连、上海等海事部门也已开展了虚拟航标在实际中的探索应用。3） 多功能航标应用多功能航标是在目前航标遥测遥控基础上集成各种传感器，除了航标传统的助航功能外还可以采集气象与水文等信息。国外发达国家的港口已经使用，国内上海航标处已经试点使用。图3为上海航标处的多功能航标系统图。图3 上海海事局多功能航标 Air Temperature 气温 Water Temperature 水温 Humidity 湿度 Conductivity / Salinity 盐分 Current Speed & Direction 流速/流向 Wave
18、Height & Wave Period 波高 Air Pressure 气压 Wind Speed 风速 Wind Direction 风向and Current Direction 流速 Wave Direction 波向 Oxygen Optode 氧化物 Turbidity 腐蚀度图4 日本多功能航标 图5 NOAA多功能航标3 项目实施内容1）选择两处典型航道的10座航标，集成气象传感器、水深与水流传感器、能见度传感器以及航标遥控、遥测系统，建立多功能航标系统，探测航标附近航道的水文、天气、污染和航道信息，检测航标维护相关信息，包括电池电量、电压、灯电流、电池板工作状况等，并在碰撞、
19、偷盗等情形下，远程报警；2）利用AIS与无线传感网络构建多功能航标信息无线网络通讯系统，构建标-岸站-管理处-管理中心4级信息网络架构，实时传输至远程管理中心，为海事监管和航标维护提供信息支持。3）建立航标的AIS服务体系，为过往船只提供航标的AIS信息导航，并提供2台AIS船台设备实施AIS航标服务示范；4）结合坝区电子航道图，开发多功能航标信息管理软件，在航道发生应急状况如溢油、超低能见度、航道发生重大变化等情况下，实时为远程控制中心和过往船只提供报警。4 项目实施关键技术为实现上述功能，项目规划需解决如下关键技术：1）多功能航标的研制即在现有太阳能航标灯的基础上，添加GPS定位、VHF远
20、距离通讯、各种传感器和智能控制终端，可自行调整航标灯工况、建立远距离传输链路，以被查询方式提供传感器信息，并可实时提供各传感器和航标的运行状况，在撞击、破坏等情况下自行报警，并为过往船只提供AIS和GPS导航信息。2）岸站航标组网通讯机制建立一套强壮而可靠的，囊括VHF甚高频、UHF和GPRS公网的综合传输体系，以成本集约化为前提，VHF和UHF为主，GPRS为备用。具体指，航标间以UHF和VHF作为主要通讯手段，建立不易被遮挡的最低3KM的传输链路。航标体系与主控中心间，建立30KM以上的VHF甚高频传输链路。在上述传输机制出现故障的情况下，启用GPRS的备用通讯方案。3）低功耗技术在以集成
21、化技术降低功耗的同时，通讯的功耗控制为主要关键点。无线电传输体系，应为主控制器提供实时可靠的通讯服务，同时降低功耗，具体措施包括：1）充分利用海事频道的扩展性，实现各频点的跳传，提高带宽；2）建立智能的传输功率调节机制，可根据环境动态调节信号发射方案；3）采用最新的无线电技术，减少中间环节，降低整体功耗。4）数据融合技术为保证所收集的数据，符合海事部门和其他用户的使用需求，为后期数据库处理、决策支持提供有效的支持。多功能航标体系提供的数据，应符合相应的标准，做到易于读取、易于处理、易于集成。该过程是项目后期监管模式研究的基础。5 项目实施方案5.1 多功能航标研制根据基于多功能航标的海事监管信
22、息需求以及航标维护需求，多功能航标系统组成技术方案如图6所示：图6 多功能航标组成 溢油检测系统设计方案依托航标船设计溢油检测子系统，由：水面浮动平台、太阳能供电系统、溢油检测传感器、控制器等组成。 气象检测子系统设计方案依托岸基的航标或桥基建筑设计气象检测子系统，由支撑平台、太阳能供电系统、气象六要素传感器、能见度传感器、AIS无线传输模块组成。 水流与水深检测子系统依托航标船设计水流与水深检测子系统，由：支撑平台、太阳能供电系统、水流与水深传感器等组成。 航标位置检测子系统依托航标船设计航标位置检测子系统，由：GPS、太阳能供电系统等组成。 碰撞检测子系统依托航标船设计航标碰撞检测子系统，
23、由：加速度传感器、太阳能供电系统、控制器、摄像机等组成。 通信子系统由ZIGBEE模块与AIS模块组成，利用ZIGBEE通信模块实现标岸通信，利用岸基AIS模块实现远程信息传输。 电源子系统由太阳能供电系统、蓄电池、电源监测电路、控制器、ZIGBEE模块组成。研制多功能航标技术路线如下：（1）合理选择各种传感；（2）设计各个传感器的信息采集与处理电路；（3）设计信息传输电路；（4）设计电源监测电路；（5）集成各个子系统。5.2 示范航道选择与航标的布设1）示范航道选择项目实施需选取对应的航道，根据航道的特点做出相应的多功能航标布设方案。项目初步选取两段航道，原则为（1）提供尽可能苛刻的无线电传
24、输条件，以保证多功能航标体系的广泛适用性。（2）选择最有可能发生污染事故的航道，以保证实验过程中，航标也可真实发挥一定的作用。如图7，选取航道为量虚线椭圆框所示。图7 两坝之间的遥感图及初步选择的实验地点（1）航道一：曲折航道带来复杂的通讯环境乐天溪镇南，长江航道呈现较大的转弯弧度，航道两侧山势高耸，航标间通讯易被山势遮挡。该航道距离宜昌市区距离到22.7KM，从无线电角度分析，属于较为适宜的无线电测试环境。图8 两坝间乐天溪镇至莲沱“几”字型曲折航道Google Earth遥感图图9两坝间乐天溪镇至莲沱“几”字型曲折航道Google Earth示意图具体布设计划为，在乐天溪镇南5到10公里航
25、道内选择现有浮标与岸标约5个进行改装，以1公里为间隔，其中至少有一个岸标，方便电池维护和安装30KM AIS/VHF无线电设备。该航道实地开发，以无线电通讯组织研究为主，远距离VHF以及航标间传输链路稳定可靠为目标。通讯结构如图10所示。浮标1浮标2浮标3浮标4岸标1230MHZ/2.4GHZ 近距离通讯链路航标管理服务器组VHF远距离数据链路航道内航标通讯系统远程控制系统图10 通讯系统架构航标间以低功率VHF/UHF为通讯手段，建立互通可扩展的通讯系统，拓扑结构为全连接网状结构，分址方式暂定为频分多址FDMA和时分多址TDMA，调制方式FFSK/GMSK。在干扰较重的情况下，考虑引入UHF
26、波段CDMA方式组织通讯。航标体系与远程主控中心间，采用2W/5.2W的VHF频段通讯链路，设计通讯距离40KM，暂定八个并行发射频点为162.075164.075MHZ，频道间隔50KHZ，单频点带宽9600Bps，总带宽9.6Kbps76.8Kbps。同时，该发射接收系统，亦可作为AIS收发机，为过往船只提供AIS导航信息，工作频点为87B（161.975MHZ）和88B（162.025MHZ）。（2）航道二：临近码头等易于发生污染事故的航段葛洲坝船闸及临近船舶靠泊点，选择易于发生溢油事故的地点，改装浮标4个，同时选择1个岸标作为四个浮标的通讯协调器，通讯结构与航道一一致。图11 航道二的
27、选择2） 航标功能规划及布置多功能航标所包含的功用众多，但受功耗及成本的限制，无法在每个航标上都实现所有的功能。根据航道的特点，不同的航标应具有不同的功能，单一航标仅需具备某几种功能即可。航标的具体功能模块如下：（1）水文信息传感器。具体测量值为流速、水深等。（2）天气信息传感器。具体测量值为风速、温度、湿度、能见度、天气识别等。（3）油液污染传感器。分为固定式和漂浮式两种。（4）3KM通讯模块。包括低功率VHF与UHF高频两种。VHF不易受遮挡，带宽小；UHF易被遮挡，带宽大。（5）AIS/大功率VHF通讯模块。（6）碰撞/偷盗报警模块。包括视觉传感器，加速度传感器以及配套的算法处理器。航道
28、一中的多功能航标体系，侧重于通讯测试与水文、天气信息的获取，主要用于船舶的防搁浅、灾害天气的预警、航道变更预警等。由于航道一较为狭窄，水流湍急，油液污染传感器发挥的作用较小，可不装或少装。初步规划为：航道一，乐天溪镇南：岸标1：碰撞/偷盗报警模块；AIS/大功率VHF通讯模块；温度；湿度传感器；3KM通讯模块。浮标1：碰撞/偷盗报警模块；水深传感器；水流速传感器；3KM通讯模块。浮标2：碰撞/偷盗报警模块；风速传感器；3KM通讯模块。浮标3：碰撞/偷盗报警模块；水深传感器；水流速传感器；3KM通讯模块。浮标4：碰撞/偷盗报警模块；能见度传感器；水流速传感器；3KM通讯模块。航道二靠近船闸及船舶
29、临时靠泊点，船舶漏油污染隐患较为严重，而航道状况相对稳定，以污染传感器为主。航道二，葛洲坝船闸附近：岸标1：碰撞/偷盗报警模块；AIS/大功率VHF通讯模块；温度；湿度传感器；固定式油液传感器；3KM通讯模块。浮标1：碰撞/偷盗报警模块；漂浮式油液传感器；3KM通讯模块。浮标2：碰撞/偷盗报警模块；水流速传感器；气象传感器；3KM通讯模块。浮标3：碰撞/偷盗报警模块；气象传感器，水深传感器；3KM通讯模块。浮标4：碰撞/偷盗报警模块；气象传感器；3KM通讯模块。5.3 多功能航标信息管理系统开发方案1）系统需求分析对内河海事监管和航标遥控遥测管理现状进行调研，并根据海事监管职能和特征，提出全方
30、位覆盖、全天候运行、快速反应内河海事监管要求下多功能航标信息需求，同时提出智能化的航标遥测遥控管理需求。2）基于多功能航标的海事监管信息支持系统设计利用系统分析的方法，对基于多功能航标的海事监管信息支持系统功能模块细分，进而建立数据库系统。3）多功能航标遥控遥测系统设计利用系统分析的方法，对基于多功能航标的遥控遥测管理系统功能模块细分，进而建立数据库系统，构建标-岸站-管理处-管理中心4级信息网络架构，在此基础上开发管理系统软件。图十二 多功能航标信息传输架构4）研究AIS航标的服务方法，提供航标的测试硬件平台研究基于岸基航标的AIS航标信息发布方法，并在航标维护船和巡逻艇上各安装一部AIS船
31、台设备，测试AIS航标信息的有效性。6进度安排表1 项目进度安排表阶 段 时 间主要工作内容考核目标2009 10月各专题现场调研和需求分析，国内外资料收集、整理；各专题组编写调研报告，编制项目研究大纲。需求分析报告工作大纲11-12月多功能航标信息预处理研制多功能航标样机2010 1月多功能航标系统的安装与测试提交系统测试报告2个AIS船台2月多功能航标信息系统管理软件各专题技术报告通过评审3月编写系统运行测试报告、编写项目总报告，整理技术文档，项目验收提交研究成果待鉴定项目总报告研究技术报告、验收文档，项目验收文档7 项目成果拟通过实施上述内容，提交：1）多功能航标示范2处；其中一处可监测
32、溢油信息。2）建立AIS服务体系的应用示范，提供4个船台设备。3）开发标-岸站-管理处-管理中心4级信息网络架构的多功能航标信息管理软件一套，包括4个服务终端软件。8 资金预算8.1 资金预算表2 科技项目预算表项目名称：三峡坝区航道基于无线网络的多功能航标示范应用 金额单位：万元 经费来源预算经费支出预算科 目预算数科 目总经费来源预算合计支出预算合计80一、拨款80一、人员费2二、贷款其中：项目负责人0.5三、地方配套主要研究人员1.5四、工程配套80二、相关业务费20五、其它来源 1、材料费8 2、燃料及动力费3 3、试验费3 4、会议费3 5、差旅费3三、设备费50 1、购置费35 2
33、、试制费15四、管理费8五、其他费用(合作单位外协费)8.2 项目实施的硬件、材料以及实验测试预算 表3 设备费购置/试制设备预算明细表项目名称：三峡坝区航道基于无线网络的多功能航标示范应用， 金额单位：万元 填表说明：1、设备分类代码：A购置、B试制；2、试制设备不需填列本表（6）列、（7）列。序号设备名称设备分类单价 (元/台件)数量（台件）金额 购置设备型号购置设备生产国别与地区主要技术性能指标用途（与项目研究任务的关系）(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)1AIS模块A500042.0万元WUT-AIS国产/武汉接收机灵敏度 -120dBm用于多功能航标样机的研制，其
34、中2个由于研究，2个用于测试2溢油检测传感器（固定）A6000016.0万元ID-221美国灵敏度：按照石油产品可见的光泽可调节该数据用于多功能航标样机的研制3溢油检测传感器（浮动）A110000111万元ID-227美国灵敏度：按照石油产品可见的光泽可调节该数据用于多功能航标样机的研制3服务器A1500011.5万元联想中国多功能航标信息管理系统4气象六要素传感器A600053.0万元LVCJY-02中国/武汉检测大气压力、空气温度湿度等六要素用于多功能航标样机的研制，其中2个由于研究，2个用于测试。5能见度检测仪A6000016.0万元NJD-1能见度仪芬兰检测能见度：10-10000米用
35、于多功能航标样机的研制，检测大气能见度6水深传感器A500052.5万元d-810中国检测水深100米AIS航标的开发7流速传感器A500052.5万元YSI美国4-20mA输出用于多功能航标样机的研制，检测航道水流速8无线传输模块B500100.5万元传输距离100-40000米传输多功能航标采集信息9航标信息采集与定位模块A1000101.0万元采集数据信息，频率为0.2HZ多功能航标信息采集累计4335万元表5 材料费预算明细表项目名称：三峡坝区航道基于无线网络的多功能航标示范应用 金额单位：万元序号材料名称计量单位单价（元/单位数量）购置数量金额(1)(2)(3)(4)(5)1太阳能电
36、池板米2000102.0万元2蓄电池块1000101.0万元3支架等米1000101.0万元5导线等米205001.0万元6电子元器件片1001001.0万元7电路制版费批1000101.0万元8接插件等耗材批1000101.0万元累计/8.0万元表6 试验费预算明细表项目名称：三峡坝区航道基于无线网络的多功能航标示范应用 金额单位：万元序号试验的内容做试验单位计量单位单价（元/单位数量）数量金额(1)(2)(3)(4)(5)(6)1溢油传感器标定武汉理工大学次500100.5万元2气象信息采集标定武汉理工大学次500100.5万元3无线传输系统测试武汉理工大学次500100.5万元4水流信息
37、采集系统测试武汉理工大学次500100.5万元5定位与电源管理系统测试武汉理工大学次500100.5万元6多功能航标整体测试武汉理工大学次500100.5万元累计/3.0万元 9 研究基础武汉理工大学是教育部直属的全国重点大学，是首批列入国家“211工程”重点建设的高校。现有专任教师近3000人，其中教授552人，副教授1141人。两院院士6人（含双聘4人），国家“973”和“重大科学研究计划”首席科学家2人。学校拥有交通运输工程、船舶与海洋工程等一级学科博士点，设有教育部和交通部共建的“水路公路交通安全控制与装备教育部工程研究中心”。近年来，武汉理工大学水路公路交通安全控制与装备教育部工程研
38、究中心承担了973、863、国家自然科学基金项目等课题。在长期的科研实践中积累了丰富的水上交通安全与控制、信息处理、网络编程、信息融合等科研经验。有过一年的科研攻关，武汉理工大学开发出具有自主知识产权的AIS船台终端，且处于产品化测试阶段。9.1 自主知识产权的AIS船台终端 图13 WUT-AIS 终端WUT-AIS终端射频性能指标：信道 87B(161.975MHZ)，88B(162.925MHZ)，DSC（156.025MHZ）调制方式 GMSK/FSK信道间隔 25KHZ遵循协议 ITU-R M.1371、62287-1 AIS Class B发射机功率 25.2W 自适应功率上升时间
39、 0.4ms（80%） 0.45ms（100%）接收机灵敏度 -120dBmDSC兼容 156.025MHZ/FSKVHF天线连接器 TNC输出阻抗 50同信道抑制 -10dB0dB邻道选择性 70dB杂散响应抑制 70dBWUT-AIS 终端内置GPS特征：SiRF III 20通道GPS接收机更新速率 1s定位精度 10mGPS天线连接器 TNCWUT-AIS 终端环境指标：工作温度 0+55（低于0，液晶启动较慢，射频可正常工作）存储温度 -30+70振动 IEC 60945湿热 IEC 60945EMC IEC 60945WUT-AIS 终端接口特征：数据协议 IEC61162-1 D
40、igital interfaces，NMEA 0183接口 DB9，包含RS232/422与CAN9.2 武汉理工大学开发的AIS应用软件介绍系统软件分为两大部分：服务器端、客户端。服务器端主要功能：与基站通信，接收船载系统AIS数据、转发客户气象服务等数据至船舶；与客户端通信，转发基站数据至客户端，接收客户端信息转发至基站；判断是否告警，告警信息转发至客户端且自动保存；类似还进出港信息、进出泊位信息处理；实时信息自动定时保存进历史数据库，供回放使用。1）系统主控系统的主界面为上方为菜单，菜单下为快捷按钮。再下方为系统主界面。主界面上左边为树结构（显示船舶列表，以后还考虑增加航标资料），右边为
41、主界面中的显示部分。树结构在主界面上是选择的，即可以从主界上删除，恢复树结构。类似于Windows的资料管理器。且右边的主界面显示部分自适应的调整宽度。如图14所示图14 系统主界面说明：（1）树结构中的船舶资料，定时（每秒读1次，读入资料后更新树结构和电子江图）到数据库中读取后更新（暂定为定时从数据库读取，以后可更换为与服务器通信传送数据而更新）。处理方法是相同的。（2）树结构和主界面上显示部分可能分不同程序员设计，各预留一个相应的刷新函数，供主控调用。调试阶段，各自用变动的常量调用测试系统。例如：函数为Refresh( const char * shipname， float x， flo
42、at y)调试时调用：Refresh（“ZhongYuan”，110.27， 235.12）;并多次修改调用参数，测试效果。2） 树结构上的操作树结构如图15所示。暂时，只显示在线的船舶信息（即能接收到船舶信号的船只）。图15 船舶列表树结构界面船舶列表主要用于将系统所监控到的船舶以列表显示。可以按字母顺序排序、分组显示（分组另外定义、或将某个船置位置、及将某个船置于电子江图中心）在船名的前面点击“+”即显示出该船的：船名、呼号、MMSI(设备标识)、船长船宽（米）、当前吃水(米)、船舶类型、航行状态、定位设备、定位精度、经纬度、船首向（度）、航迹向（度）、航速（节）、目的地、预计到达时间等信
43、息。再点击该船前面的“-”即可隐藏该船的以上信息。说明：（1）树结构和主界面上显示部分可能分不同程序员设计，电子江图显示部分预留一个相应的接口函数，供树结构调用。调试阶段，各自用变动的常量调用测试系统。（2）树结构中的船舶资料，在电子江图上显示（与电子江图程序员合作完成）。如图16所示。界面上电子江图拖动后，船舶信息消失，或15秒钟后自动消失。图16 船舶信息显示界面3） 电子江图显示及操作当系统在正常监控状态下，系统的主要部分显示电子江图及其上的船舶状态等信息。同时，可对电子江图进行移动、缩放等操作。要求如下：（1）进入电子江图，江图以缺省状态显示，即中心位置和放大比例为缺省值；（2）可选全图显示，可放大海图、缩小海图、移动海图；（3）显示在相应的坐标位置上显示船舶、及船舶航向符号；（4）可度量海图上两点之间的距离、方位及多点之间的累积距离；（5）顺时针旋转海图、逆时针旋转海图；（6）海图边框（用于显示及隐藏海
