航標(biāo)遙測(cè)遙控在AIS技術(shù)上的系統(tǒng)框架構(gòu)建研究

謝海東

摘 要：隨著全球化的深入與船舶技術(shù)的不斷進(jìn)步，也帶動(dòng)了我國(guó)的船舶事業(yè)向前發(fā)展，但與此同時(shí)航海建設(shè)也受到水域交通、船舶密度等條件的影響。為了完善海事安全管理，加強(qiáng)AIS技術(shù)在航標(biāo)遙測(cè)系統(tǒng)中的運(yùn)用研究也便顯得尤為必要。因而，本文便從AIS技術(shù)在航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)中的功能發(fā)揮入手，并就構(gòu)建AIS航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)框架提出具體方法，以期為各位讀者提供參考。

關(guān)鍵詞：航標(biāo)遙測(cè)遙控 AIS技術(shù) 系統(tǒng)框架建構(gòu)

航海任務(wù)的實(shí)現(xiàn)以及各項(xiàng)海事活動(dòng)的開展均需要完成對(duì)海事信息的綜合收集、互相交換與顯示分析的過程，從而才能為航海人員的整個(gè)航程提供全面、及時(shí)的信息資料，進(jìn)一步達(dá)到維護(hù)航海人員安全的目的。據(jù)此，針對(duì)先進(jìn)的AIS技術(shù)在航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)構(gòu)建所做出的方法研究，也便具有了極為重要的現(xiàn)實(shí)作用。

1.AIS技術(shù)在航標(biāo)遙測(cè)遙控中的功能

1.1AIS技術(shù)的內(nèi)容及功能

AIS技術(shù)在航標(biāo)遙測(cè)遙控中的運(yùn)用是建立在AIS通信功能之上的，關(guān)于該項(xiàng)技術(shù)的研究始于上個(gè)世紀(jì)末。經(jīng)過近些年來的深入探索，當(dāng)前AIS技術(shù)在航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)中所發(fā)揮的功能主要可以概括為監(jiān)測(cè)與控制兩大方面，具體來說有如下內(nèi)容。

第一，關(guān)于監(jiān)測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)。首先，AIS技術(shù)能夠?qū)⑺杉男畔⑦M(jìn)行匯總，并通過規(guī)范的電文格式按照預(yù)設(shè)要求或定時(shí)定期向航標(biāo)管理的復(fù)雜部門予以發(fā)送，從而為管理部門實(shí)時(shí)監(jiān)控、做出判斷提供充分、準(zhǔn)確的依據(jù)。其中關(guān)于航標(biāo)運(yùn)行狀態(tài)的健康指數(shù)主要體現(xiàn)在以下內(nèi)容上：一是航標(biāo)設(shè)備在運(yùn)行過程中顯示的基本參數(shù)，主要包括了燈器開關(guān)的狀態(tài)與燈質(zhì)情況、運(yùn)行時(shí)設(shè)備的電流電壓情況以及耗電情況、主副機(jī)的狀態(tài)情況、換泡機(jī)的狀態(tài)情況等等。二是關(guān)于周圍環(huán)境狀況的參數(shù)分析，囊括了設(shè)備溫度、電池溫度、以及是否出現(xiàn)電池冒煙、易燃物煙霧、侵入航標(biāo)的安全距離、碰撞航標(biāo)船舶等情況的分析。三是在供電系統(tǒng)中的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)。其中涵蓋了發(fā)電機(jī)、電池、市電的用電電壓、經(jīng)過電流以及用電功率等信息內(nèi)容。

第二，有關(guān)控制功能的運(yùn)用。AIS的通信功能，能夠通過二進(jìn)制的電文將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾碇行?，并且通過對(duì)航標(biāo)狀態(tài)的設(shè)置與監(jiān)測(cè)，便可以對(duì)航標(biāo)信息進(jìn)行獲取。為了滿足監(jiān)測(cè)與控制的功能要求，其構(gòu)建的AIS航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)框架則如下圖1所示。

1.2航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

航標(biāo)遙測(cè)遙控的系統(tǒng)運(yùn)行主要是融合了電子海圖、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPS技術(shù)、數(shù)據(jù)處理、通信技術(shù)等功能，從而為航標(biāo)管理的部門快速地對(duì)遠(yuǎn)程中的航標(biāo)故障進(jìn)行確定，并及時(shí)發(fā)布信息。繼而為降低安全事故發(fā)生幾率、縮減維護(hù)成本、提升管理效能以及提高航標(biāo)管理的能力水平創(chuàng)造有利條件。

從航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，當(dāng)前的遙測(cè)遙控系統(tǒng)主要在監(jiān)控航標(biāo)燈器中得到了較多的運(yùn)用，通過對(duì)供電設(shè)備的自動(dòng)化管控，從而使得在實(shí)時(shí)的監(jiān)控狀態(tài)下，一旦發(fā)生預(yù)警情況則可以完成工作報(bào)警警示等任務(wù)。在實(shí)踐中常用的監(jiān)測(cè)設(shè)備主要為可編程控制（PLC）、遙控終端（RTU），經(jīng)常會(huì)運(yùn)用到的傳輸技術(shù)設(shè)備則有：衛(wèi)星通信、蜂窩電話（NMT）、數(shù)據(jù)電臺(tái)、無線通信等渠道。隨著AIS技術(shù)加入到航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)之中，不僅能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)航標(biāo)監(jiān)測(cè)遙控搭建更為廣闊的平臺(tái)，同時(shí)也切實(shí)彌補(bǔ)了過去監(jiān)測(cè)遙控過程中的不足之處，極大提高了航行的安全系數(shù)。舉例來說，近年來LALA在航標(biāo)遙測(cè)遙控中的運(yùn)用，則大幅提升了航行的效率與性能水平，促進(jìn)了航海事業(yè)的發(fā)展。

2.構(gòu)建AIS航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)的方法

2.1關(guān)于系統(tǒng)框架的整體設(shè)計(jì)

AIS技術(shù)的使用需要借由航標(biāo)終端、基站、電子海圖、維護(hù)設(shè)備、服務(wù)器以及其他監(jiān)控設(shè)備共同組成。在完成系統(tǒng)大致構(gòu)建的過程中，需要在以下幾點(diǎn)上加強(qiáng)注意：其一，有關(guān)航標(biāo)終端的設(shè)計(jì)。將AIS裝置直接安裝在航標(biāo)系統(tǒng)上，能夠通過監(jiān)測(cè)出的本地?cái)?shù)據(jù)生成出準(zhǔn)確詳細(xì)的AIS信息，再經(jīng)由廣播電臺(tái)或其他通信渠道的發(fā)射，便可以對(duì)航標(biāo)狀態(tài)與位置信息進(jìn)行傳輸。其二，關(guān)于AIS基站的設(shè)計(jì)?；镜闹饕饔迷谟谀軌?qū)⒐茌爡^(qū)域中匯總得來的信息資料及時(shí)傳送到管理中心，以便于中心發(fā)出指令。通過通信技術(shù)的利用，AIS文本信息也能夠在船載終端予以廣播，從而虛擬出航標(biāo)的具體位置。進(jìn)入到終端服務(wù)器的數(shù)據(jù)再經(jīng)過處理與解析之后，便可以經(jīng)由socket完成信息數(shù)據(jù)向電子海圖的傳輸。在不斷的刷新更新中完成實(shí)時(shí)監(jiān)控與及時(shí)監(jiān)控的要求。

關(guān)于利用AIS技術(shù)完成航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在基站設(shè)計(jì)中還需注意以下幾點(diǎn)：一是由于航標(biāo)遙測(cè)遙控的特殊屬性，AIS航標(biāo)通常會(huì)被安裝在海上，所以基站的建立通常也被布局在島嶼或者在沿海位置，而這也使得基站要面臨著更為復(fù)雜的環(huán)境條件。為了確保遙測(cè)遙控任務(wù)的順利實(shí)現(xiàn)，在工作過程中，需要對(duì)所發(fā)射的指標(biāo)進(jìn)行反復(fù)的核查，從而確保指標(biāo)的準(zhǔn)確具有參考價(jià)值。那么在基站中便還需引入便攜式的航標(biāo)檢測(cè)儀器，從而為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的全面化、細(xì)致化監(jiān)測(cè)提供路徑。二是在基站監(jiān)測(cè)時(shí)，需要完成數(shù)據(jù)回收等任務(wù)，所以采用模塊式的設(shè)計(jì)方式也能幫助管理中心更好完成統(tǒng)一化、安全化管理的目標(biāo)，進(jìn)而促使數(shù)據(jù)資源可以得到進(jìn)一步的優(yōu)化。

2.2關(guān)于航標(biāo)遙測(cè)遙控的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

關(guān)于AIS技術(shù)在構(gòu)建航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)，還需劃分為硬件與軟件兩方面的內(nèi)容展開分析。首先，從航標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)硬件來看，其中主要由AIS終端單元、GPS天線、VHP天線、電池、燈器等五大部分構(gòu)成。其中需要概括來說其控制功能著重體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：其一是對(duì)燈器設(shè)備的控制。在晝夜交替的監(jiān)測(cè)過程中，能夠根據(jù)自身需要做出開、閉航標(biāo)燈的任務(wù)指令，該項(xiàng)功能往往在系統(tǒng)中充當(dāng)后備控制的作用。當(dāng)出現(xiàn)故障或管理部門發(fā)出遙控指令時(shí)，這種后備控制功能則有了“用武之地”。其二是關(guān)于供電系統(tǒng)的控制。這里的控制不僅對(duì)供電系統(tǒng)中各項(xiàng)設(shè)備起到了有效維護(hù)的效果，同時(shí)也能夠促使各項(xiàng)設(shè)備達(dá)到更好的使用狀態(tài)。其三是對(duì)環(huán)境的控制，在監(jiān)測(cè)獲得相關(guān)數(shù)據(jù)之后，也要根據(jù)溫度、煙霧信號(hào)等參數(shù)信息做出應(yīng)對(duì)。例如，調(diào)節(jié)設(shè)備間內(nèi)部的換風(fēng)裝置、啟用預(yù)設(shè)區(qū)的消防器材等，均能夠獲得減少風(fēng)險(xiǎn)，降低損失的結(jié)果。

其次，從系統(tǒng)的軟件構(gòu)成來看，AIS航標(biāo)遙測(cè)監(jiān)控主要采用了s57的海圖數(shù)據(jù)模式，其軟件的設(shè)計(jì)模塊主要可以分為如下表所示的內(nèi)容：其一，關(guān)于電子海圖的功能模塊；其二，關(guān)于AIS 目標(biāo)顯示模塊；其三，有關(guān)面積、距離等具體數(shù)據(jù)參數(shù)的計(jì)算模塊；其四，關(guān)于TCPA/CPA的計(jì)算模塊；其五，關(guān)于系統(tǒng)監(jiān)測(cè)歷史信息的查詢模塊；其六，關(guān)于航標(biāo)狀態(tài)的分析模塊；其七，關(guān)于歷史軌跡信息的回放模塊；其八，關(guān)于航標(biāo)基站發(fā)射情況的統(tǒng)計(jì)模塊。

通過引入AIS技術(shù)構(gòu)建出航標(biāo)遙測(cè)遙控的系統(tǒng)，既在提高設(shè)備效能、穩(wěn)定性能等方面有著重要幫助，同時(shí)也滿足了更為強(qiáng)大的兼容性目標(biāo)，達(dá)到了不同軟件與軟硬件的兼容需求，從而為完善整個(gè)遙測(cè)遙控系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)，也為各項(xiàng)系統(tǒng)功能與運(yùn)行機(jī)制的升級(jí)鋪平了道路。

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