江海直达船航道桥 航道测量船远程监控管理系统的设计

来源:IT计算机 发布时间:2019-03-12 05:35:10 点击:

  一、引言   随着经济社会的发展,长江作为贯通我国东中西部重要的交通运输通道,已经上升为国家战略,成为交通运输综合体系中的重要组成部分。长江航道的快速发展,需要航道测量作为坚实保障。由于航道测量作业尽在野外,测量作业船舶的维护管理较为困难,作业动态掌握不及时。为提高航道测量船舶的管理效率,提升作业安全性,及时掌握测量船的动态,利用先进的网络技术、数据库技术和计算机技术等,构建一套航道测量船远程监控管理系统,将能够为长江航道测量提供更加及时可靠的测量保障,为实现长江航运的“畅通高效平安绿色”奠定基础。本系统紧紧结合航道测量的外业特点,构建一套远程监控管理系统,实现作业现场船舶、作业人员、生产状况等的动态监控,提高航道测量船舶的管理水平。
  二、系统结构设计
  1、系统总体结构
  航道测量船远程监控管理系统将测量船的位置、工作状态、航道测量数据传至监控中心,并将数据在监控中心记录、存储和分析。系统总体结构由测量船端信息采集与传输子系统、中心监控服务器子系统、中心局域网子系统等组成(如图1)
  测量船端信息采集与传输子系统位于测量船上,主要设备是PC工控机、数据采集卡、GPS定位设备、倾斜仪传感器、GPRS收发器、AIS船台设备等。航道测量信息由现有的航道测量系统提供测量数据接口,通过无线通信网络实时传送至监控中心,同时在本地PC工控机上保存在船舶本地数据库,在设定时间或需要时传送至监控中心。GPS定位设备用于测量船舶当前位置信息,通过串口送入测量船PC工控机。倾斜仪传感器用于测量船舶的倾斜角度,及时掌握船舶存在的风险,PC工控机通过数据采集卡连接倾斜仪传感器。
  中心监控服务器子系统,兼作通信服务器、WEB服务器和数据库服务器,将各测量船状态数据、测量数据存入数据库。在数据通信方面,服务器通过GPRS或AIS接收测量船端数据,并下发中心有关命令至测量船。
  系统总体架构采用B/S模式,实现用户端的简单维护和快捷使用。
  
  图1 系统逻辑结构图
  2、系统通信结构设计
  测量船端信息采集与传输子系统负责数据采集,其采集整理的数据将通过无线传输系统,实现测量船动态信息与监控中心的实时传输。考虑到长江航道上的无线通信现状和条件,目前可以考虑基于GPRS的公网或基于AIS的专用网实现无线数据远程传输。
  2.1 基于GPRS的公网通信网络结构设计
  GPRS通信方式的优点是一次性投资少、安装简单,但需要长期支付通信费。系统结构上有中心数据接收端和测量船数据传输端组成。中心设置一台GPRS服务器,中心监控服务器、各用户客户端及GPRS服务器均连接到网络交换机,实现对服务器数据的访问。测量船上配备GPRS收发器,与船载PC工控机相连,将采集的信息通过移动传输网络与中心服务器实时通信互联。系统通信结构如图2所示。
  
  图2 基于GPRS无线数据传输网络结构逻辑图
  2.2 基于AIS的专网通信网络结构设计
  AIS系统是长江海事局为船舶航行保障提供的一套系统,其优点是使用专网传输,系统可靠性强、无通信费,而且可接收领域内AIS船舶信息,对于船舶避碰有辅助作用。但是,AIS直接发送和接收信号的距离有限,短期内,在全长江航道沿线使用还存在障碍。中心服务器可以通过AIS船台设备或通过光纤与各AIS基站互连,从而实现客户端的连接和应用。各测量船通过AIS船台设备与其AIS基站连接,实现测量船采集数据的无线远程实时传输。系统通信结构如图3所示。
  
  图3 基于AIS专网的无线数据传输网络结构逻辑图
  
  为提高无线数据传输的效率,保障航道测量船信息的实时传输,本系统设计中,将配备GPRS和AIS两种通信方式,提高通信的稳定性和准确率。
  三、系统功能设计
  根据面向用户的不同,系统可以划分为测量船子系统、中心服务器子系统和中心客户端子系统三类,其功能根据用户的不同分别设计。具体功能设计如下。
  3.1 测量船子系统功能
  实现测量船基础信息的设置与管理,包括船长、船宽、吃水深度等;
  实现测量船的位置信息、倾斜度信息等的实时采集,并实时发送到中心监控服务器;
  实现测量船实时采集信息在本地的维护管理和存储功能。
  3.2 中心服务器子系统功能
  中心监控服务器接收各测量船数据,并保存到中心数据库中。
  提供WEB服务,处理各客户端的访问请求。
  3.3 中心客户端子系统功能
  实现客户端上查询测量船的位置及实时动态信息;
  实现测量船的船舶基本信息、船舶位置、船舶倾斜度、实时测量数据的查询;
  实现测量船历史任务查询和监控功能,了解测量船历史作业状况;
  四、效果分析与展望
  系统采用成熟的技术和设备,测量船上的数据采集系统已经运行多年且稳定可靠,GPRS和AIS的无线通信传输网络畅通,建设和实施的相关条件成熟,具有较强的可实施性。系统建成后,将能够提高航道测量船的动态管理能力,提高测量船作业效率,最终为长江航运发展提供坚实的测绘保障。该系统的远程监控技术成熟,不仅可以应用到测量船动态监控上,在将来也可以应用到其他外业作业船舶上,以及长江航运船舶上,提高船舶的动态管理能力,提升航运船舶的运行效率,最终为沿江经济发展提供保障。
  
  
  参考文献:
  [1]汤磊. 基于动态GIS的船舶监控管理系统技术研究与实现. 武汉理工大学硕士学位论文,2007
  [2]周剑敏,王捷. 基于AIS数据的智能船舶动态视频监控系统设计. 上海海事大学学报,2009.4
  [3]石敏圣. 内河航道数字化测量船数据应用研究. 现代交通技术,2009.2
  [4]杨品福,吴晓艳. 基于ArcSDE的长江航道测量数据管理系统设计与实现. 地理空间信息,2008.4
  作者简介
  倪军 :男 1983.4.25湖北汉川武汉理工大学交通工程本科中铁港航局二公司助理工程师

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