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1、河道采砂船舶监控管理系统国信军创（岳阳）六九零六科技有限公司二一二年十月目 录1 系统概述32系统架构42.1 系统设计42.2 船载终端设计52.3 监控指挥中心设计52.3.1 组成及分系统划分52.3.2 基本工作原理73系统功能83.1 船舶实时定位83.2 船舶查询83.3 船舶历史行程跟踪93.4 区域告警93.5 指挥调度93.6 视频监控93.6.1远程图像传输93.6.2多画面监视103.6.3多画面轮巡103.6.4控制优先权机制103.6.5录像与回放103.7 船舶基本信息管理103.8 系统管理114船载终端介绍114.1 用户机简介114.2 主要特点114.3 部
2、分性能指标124.3.1 北斗性能124.3.2 GPS性能124.3.3 防盐雾124.3.4 温度124.3.5 淋雨124.3.6 可靠性134.4 主要功能134.4.1 船位监控功能134.4.2 文字通信功能134.4.3 区域报警功能144.4.4 友邻位置查询144.4.5 紧急报警144.4.6 紧急定位144.4.7 进、出港报告功能144.5 物理性能154.5.1主机154.5.2 其他155系统特点与优势161 系统概述河道采砂船舶监控管理系统是“环洞庭湖岳阳北斗城市应用示范工程”一期建设内容中的重要组成部分，“环洞庭湖岳阳北斗城市应用示范工程”是保障国家公共信息安全
3、、促进卫星应用产业的发展、促进岳阳市市产业转型升级、促进岳阳市信息化综合管理水平提升的重要支撑平台。河道采砂船舶监控管理系统是利用北斗定位通信技术和船舶管理的具体业务结合，直接为船舶信息管理提供一个标准化的数字信息收集、处理、网络传输、信息可视化、信息输入输出的软硬件技术平台，为行政管理部门的合理规划和决策提供服务，以保持船舶综合管理的科学性和时效性，合理利用资源，提高经济效益。国信军创（岳阳）6906科技有限公司（以下简称6906）是“环洞庭湖岳阳北斗城市应用示范工程”的唯一技术支撑单位，拥有丰富的北斗工程建设经验，掌握了北斗导航研发、集成、生产的核心技术，同时拥有完善的北斗产品型谱。690
4、6构建了一个海天地一体化的北斗卫星综合信息服务网络，开展基于位置的现代信息服务。核心是建设一个安全可靠、定位准确、信息内容丰富的网络化北斗卫星信综合信息服务平台，研制面向不同用户的船载终端、船位监控指挥管理系统产品。2 系统架构2.1 系统设计本系统采用北斗卫星导航系统与GPS系统双重卫星定位模式，采用北斗一号卫星导航系统作为船舶定位和监控调度及监控中心与船舶及船舶与船舶间通讯的支持平台。整个系统的体系结构如图1所示：图1 系统体系结构在岳阳市河道采砂管理局设立总监控中心，对所有注册挖沙船进行监控调度、搜救指挥，提供气象、报警等的发播和查询服务以及船地间的信息转发。在其它需要的地方设立分监控中
5、心，配置监控中心的远程监控终端，用于所辖船舶监控调度及遇险后搜救过程中的监控指挥。2.2 船载终端设计在挖沙船上配置船载终端如图2所示，用于船舶导航及输入报告电文、显示调度命令信息等。图2 配置示意图2.3 监控指挥中心设计2.3.1 组成及分系统划分监控指挥中心是该指挥系统运行的中枢机构和链接纽带，包括各类功能服务器、应用终端和软件、监控设备、报警装置、数据库等，对船舶相关数据进行监控，为决策指挥中心进行远程调度和重大决策提供信息支持，一旦发生重大交通事故，能迅速组织排除交通故障、组织紧急救援工作。整个地面监控指挥中心的相关设备按照功能要求和实际设备组成，可以划分为以下几个分系统：1）数据采
6、集子系统主要由北斗一号船载机构成，用于采集船舶信息。2）监控及操作系统主要由操作员操作的操作台、监控信息处理及显示平台3）数据处理及备份子系统包括数据中央处理器等处理模块在内，主要由数据和信息处理软件和相应的硬件支撑平台组成。4）数据通信子系统包括VPN地面网数据通信设备。5）电源子系统主要由主电源、备份UPS和相关供配电设备组成。整个系统设备的基本组成示意如下图所示。图3 系统设备组成图2.3.2 基本工作原理监控中心接收各监控终端的信息，将其传送给数据处理及备份子系统进行数据合理性检验和信号完好性检验，并存储在数据库中；监控及操作子系统基于电子地图可视化显示监控终端的实时数据，接收本地操作
7、台的控制命令并将其解释为对各监控终端或系统设备的控制命令；监控指挥中心通过数据通信子系统将监控中心的数据通播到各移动通信终端。图4 监控指挥中心功能结构图3 系统功能 3.1 船舶实时定位 船舶实时定位：24小时连续不断提供被监控船舶的位置信息，可通过对船舶点名查看、设置形态、定时发送、报警发送等多种方式获得静态或动态数据信息。主要包括以下功能： 分组监控：系统根据用户的组织结构和管理结构，可以对船舶分级分组管理，在监控的时候，可以对不同的分组船舶进行监控。 实时轨迹显示：根据需要以点或线的方式显示船舶实时行驶轨迹。 多目标监控：在同一个监控窗口中同时监控多个目标。 设置监控频率：可以设定船舶
8、按照不同的频率，如3分钟一次或者1小时一次等，向中心回传船舶信息。而同时报警信息是实时传送的，不受监控频率的限制。 3.2 船舶查询l 定点查船用鼠标选择一条船只或在地图上点击某位置，在设定的范围内船舶自动回传其位置及相关信息，并刷新地图。l 查询船舶根据船舶编号、船号、或位置查询相关船舶，并显示出当前位置、方向和状态。3.3 船舶历史行程跟踪船舶历史轨迹回放就是提供对船舶历史行程情况的查询和回放。 历史轨迹回放：轨迹回放功能主要向用户提供对船舶历史行程的回查并显示线状或点状运行路线。 轨迹导出：可将历史轨迹数据导出为XML文件或海图文件。 定点行程查询：根据地点查询船舶是否到过该区域。 行程
9、记录报表：以文本报表的形式显示船舶在特定时段的行驶轨迹并可打印或下载保存。3.4 区域告警可在电子地图中绘制告警区域，船舶一旦进入告警区域，控制中心会自动进行告警，并通知进入告警区域的船舶。3.5 指挥调度接收到报警数据后，用比较醒目的符号状态显示移动目标，同时伴以声音提示。不同于特定的固化声音报警，软件平台可将信息内容转化为语音播出。根据监控中心提供的信息，及时发送调度信息发送给相关部门和相关船只，并反馈调度的结果。3.6 视频监控3.6.1远程图像传输系统采用3G无线传输，使用一张WCDMA卡传输视频。监控中心安装视频监控服务器，局域网中的授权用户可客户端软件监控远程现场。不同的监控用户可
10、根据自己的监控需求灵活切换到任意一个监控现场，可多人同时观看一个现场，也可以不同用户选择任意现场监控。3.6.2多画面监视系统具有在同一客户终端上同时监视同一船舶上多路视频图像的功能，为全方位了解船内情况奠定基础；同时也具有在同一客户终端上同时监视多个船舶上的视频图像，为实时调度和管理打下良好的基础。3.6.3多画面轮巡监控用户可将监控现场在特定的时间间隔内按顺序轮流切换，也可在一个图像框内轮巡显示全部的摄像机画面。画面切换间隔时间可灵活设置，画面间隔时间可调节。3.6.4控制优先权机制管理机制完善，可以给不同级别的用户分别分配相应的控制权限。3.6.5录像与回放用户可以按时间、摄像机号、报警
11、事件等条件智能化快速检索回放记录的录像资料，可以用软件内置的播放器进行播放。图像播放速度可手动调节。3.7 船舶基本信息管理基础数据管理模块主要对系统的基础数据如船载终端设备、通讯协议等有关的资源进行管理，主要功能有： 船载设备管理：管理使用的船载设备，可以对船载设备按照型号和通讯方式的不同进行分类和统计。 船舶类型：统计所使用的船舶类型，包括制造厂家、燃料类别、船体颜色、排水量、吃水深度、船上装置等。 联系方式：记录所使用的船主信息，包括手机号、燃料类别、船体颜色、排水量、吃水深度、船上装置等。3.8 系统管理系统管理功能主要是对系统访问用户以及功能权限的定义、系统日志等的安全管理。操作人员
12、在系统中的操作权限受到严格的控制，每一项操作都被限制在不同的操作级别里，操作人员只能操作授权给他的功能模块。4 船载终端介绍4.1 用户机简介 北斗船载型用户机(以下简称用户机)是北斗系统用户终端，满足多种载体或固定用户的定位通信需求。用户机有主机和显控终端组成，主机由天线、GPS模块、射频单元以及信号处理主板组成，通过电缆与显控终端连接，通过显示控制终端上的人机交互软件，来完成用户机的各项应用。船载用户机具有北斗定位、GPS定位导航、北斗通信等功能，提供用户手动设置工作模式及编辑工作模式切换策略功能。4.2 主要特点 全天候的定位、授时和双向报文通信功能； 北斗定位、GPS定位导航双模同时工
13、作； 快速确定用户的地理位置； 位置报告，向主管部门报告位置信息； 报文通信支持汉字、数字、符号、英文； 区域报警； 紧急报警； 友邻位置查询；4.3 部分性能指标4.3.1 北斗性能 捕获时间首次捕获时间：2s失锁再捕时间：1s（95%） 定位成功率：99%（在暗室测试环境下） 定位精度：小于北斗系统误差4.3.2 GPS性能 定位精度 15米 实时定位数据输出：1次/秒 开机定位时间 1分钟4.3.3 防盐雾+35连续雾化24小时：PH值6.57.2。符合船用电子设备盐雾标准SC/T7002.61992。4.3.4 温度 （1）工作温度：仓内单元：2055仓外单元：4055 （2）贮存温度
14、：-55704.3.5 淋雨能承受GJB150.8所规定的有风源的淋雨试验，降雨强度10cm/h，水平风速18m/s。4.3.6 可靠性平均无故障时间（MTBF）不小于5000小时。平均维修时间(MTTR)小于0.5小时。4.4 主要功能4.4.1 船位监控功能用户机内置GPS 和北斗模块，具备自动定位功能，通过简单操作，将当前时间、经度、纬度、方向和航速等数据显示在外设上；能够定时将本船位置报自动传送给各监控中心，并且报告时间、频度、开启和关闭都能通过卫星下行的控制指令随时设置和变更。定位类型包括：(1) GPS 定位：1 次/秒；(2) 北斗定位：依据北斗用户机卡的频度；(3) 点名定位：
15、监控中心或船载终端向其他船载终端发送点名定位指令，收到指令的船载终端将最新的位置通过电文的方式传回该用户机，以获取对方的位置。(4) 位置报告：根据设置的报告频度和回传地址，定时发送本机位置及运行状态到监控中心。4.4.2 文字通信功能使得船载终端能够实现船岸、船船的文字信息互通。(1)发送输入信息和内置短语 (2)挖沙船与挖沙船之间通信 (3)挖沙船与监控中心之间通信 (4)挖沙船与管理船舶之间通信 (5)挖沙船与手机之间通信显控终端或手机用户在录入完信息后，发送时需输入机器号，监控中心收到该信息后，再将该信息发送到机器号对应的手机或船载终端。4.4.3 区域报警功能监控中心下发指令设置船只
16、行驶区域（可以是任意形状的电子围栏），当船只进入或离开该区域时上报该位置信息并报警。报警方式有： 出区报警：当船只驶出报警区域时，按频度向监控中心报警。 入区报警：当船只驶入报警区域时，按频度向监控中心报警。 作业报警：当船只在区域内行驶速度低于门限速度时，按频度向监控中心报警。 边界报警：当船只越过边界时，按频度向监控中心报警。 支持多功能区域报警：可设置并储存多个报警区域，可对各区域和时段进行自定义的相关报警设置。4.4.4 友邻位置查询当船只需查询其他船只的地理位置信息时，通过友邻位置查询功能得到所查询船只的地理位置信息。该船只地理位置在电子地图上显示。4.4.5 紧急报警当船只发生紧急
17、事故时，按下紧急报警按钮，船只向监控中心上报地理位置信息并发送预设的紧急报警信息。4.4.6 紧急定位当船只需要立即得到本机的地理位置信息时而本机服务频度未到时，可使用紧急定位功能完成本机地理位置信息的获取并发送至监控中心。4.4.7 进、出港报告功能提供船只在出港和入港时向主管部门和监控中心的快速报告功能。4.5 物理性能4.5.1主机（1）外观结构外径：160mm，高度：175mm。（2）接口RS232串口与电源通过同一根电缆连接显控终端。4.5.2 其他（1）整机重量小于5Kg（2）电缆长度大于等于16米（3）电源 输入电压范围DC936V 最大输入功率28W 待机功耗5W5 系统特点与
18、优势1、自主知识产权、国内政策主导、可业务化运行北斗卫星导航系统是我国自主开发，不受外国控制的新一代导航系统。我国拥有该系统的自主知识产权，受我国政策的主导。因此，相比于国外GPS/Inmarsat-C/OmniTracs等系统，该系统将保证国内用户的利益不受国外政策和形势的变化而影响，依托该系统的防汛应急指挥可长期运行。2、高并发处理能力、实时性强、覆盖区域范围大 系统具有高并发处理能力，系统入站可保证每秒200个用户同时并发通信请求，实时数据可在秒分钟级别内到齐；系统覆盖全球所有地区和海区，与电信蜂窝网络或集群网络相比为真正意义上的无缝隙覆盖。3、双向通信功能、统一时间“北斗”导航系统具备
19、双向通讯能力，监控中心可与移动通信终端进行数字报文通信。移动通信终端将报告信息反馈到监控中心，或发送个人信息、E-mail等；由于系统本身具有时间统一功能，能够保证利用该系统进行数据传输时采集单元的时间准确度。4、快速定位、精密授时、实时性强“北斗”导航定位系统的定位与授时性能与GPS相当。其定位精度一般为几十米，采用差分定位技术，可提高到10m以内，授时精度20ns，测速精度0.2m/s。数据传输快捷，一次发送时间大约为1s，接收端在几秒钟内就可以接收到发送端传输的数据，实时性比较强。5、终端优势北斗船载用户终端集成度高、外型小巧，安装简便；终端功耗小，还可适用太阳能电池供电；终端设计抗恶劣环境，维护简易，可在无人值守状态下工作，能较好解决通信覆盖率的问题。6、发展前景广阔北斗导航定位系统将发展成为具有全球导航能力的卫星定位系统，定位体制也将变为垂直定位，而且通信终端的性能也将逐步提高，北斗系统在船舶管理上的应用必将有更广阔的前景。
