專利名稱:船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種船舶監(jiān)測通信系統(tǒng),尤其是涉及一種與陸地基站實時通信的 船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。
背景技術(shù):
從80年代末90年代初開始,隨著微電腦技術(shù)的飛速發(fā)展,國外有些科技工作者已 著手研究開發(fā)船用黑匣子。但是,由于船舶結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝置差異較大以及信號提取難度較 大,尤其是早期船舶的設(shè)備自動化程度很低,使得船用黑匣子的研制比航空器黑匣子的難 度大,研究成果進展緩慢。1992年,英國的伯勞特吉脫公司(Broadgate)經(jīng)過多年研究,試制出VDR船用黑匣 子,在10艘商用運輸船舶上試裝,使得船用黑匣子的研制有了較大的進展。該黑匣子能記 錄日期和時間,還可記錄航向、舵角、主機動作、聲音、雷達信號,船體應(yīng)力等數(shù)據(jù),但該裝置 造價昂貴,沒有得到廣泛的應(yīng)用。與此同時,其它航海儀器研究部門也先后推出了一些船用 黑匣子,如勞氏船級社的船用黑匣子在集裝箱船舶上試用。美國和德國也有相似的成果出 現(xiàn),但是這些設(shè)備主要在特定型號的船舶上安裝使用,尚未得到廣泛的應(yīng)用。目前市場上銷售不同類型船用黑匣子,都是用于船舶發(fā)生事故沉沒后,通過打撈 上岸,用專用設(shè)備和軟件讀出黑匣子中的船舶數(shù)據(jù),其功能均局限于船舶事故事后處理,無 法在出現(xiàn)問題的時候提前警告相關(guān)人員進行處理,一旦出現(xiàn)事故,黑匣子損壞或丟失,由于 不具備船舶安全遠程監(jiān)視功能,則無法得知船舶事故的真相;當船舶發(fā)生航行困難時,岸上 管理人員無法從安裝普通黑匣子得到任何實質(zhì)性的信息,因而無法提供有效的遠程技術(shù)指 導(dǎo)和幫助。中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局于2009年7月22日公開了授權(quán)公告號為 CN201278158Y的專利文獻,名稱為船載航行數(shù)據(jù)記錄儀,它由主控制箱連接電源箱、數(shù)據(jù)保 護容器、駕駛室報警單元、麥克風單元組成;主控制箱連接計程儀、氣象儀、全球定位儀、羅 經(jīng)、測深儀和自動識別系統(tǒng)。主控制箱包括主處理單元連接以太網(wǎng)、電源模塊、工業(yè)級CF 卡、視頻數(shù)據(jù)處理模塊和語音處理模塊。報警單元有遠程顯示系統(tǒng),報警單元包括指示器、 蜂鳴器、按鈕。麥克風單元是接到主控制箱主機的語音處理模塊的音頻采集卡。系統(tǒng)采用 嵌入式無風扇系統(tǒng),操作系統(tǒng)采用嵌入式無硬盤操作系統(tǒng)。此方案的不足之處在于不能夠 與陸地進行實時通信,一旦發(fā)生沉船事故以后需要進行打撈才能獲取存儲有船舶航行數(shù)據(jù) 的記錄儀。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的黑匣子不具有實時通信功能的不足之處, 提供了一種實時性好、具有長時間數(shù)據(jù)保存能力、可以及時了解船舶航行情況并對異常情 況給出預(yù)告的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。本實用新型針對上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),包括船載部分、基站和服務(wù)器,船載部分包括監(jiān)控微機、主控制器、信號 處理電路、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、傳感器和船臺無線模塊,傳感器通過信號處理電路與主控制器連 接,數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和監(jiān)控微機分別與主控制器連接,船臺無線模塊與監(jiān)控微機連接,基站設(shè) 置在沿海的陸地上,基站包含無線收發(fā)模塊,基站連接所述服務(wù)器。傳感器采集船舶的航行 數(shù)據(jù),經(jīng)過信號處理電路處理以后傳遞給主控制器,主控制器將信號傳遞給監(jiān)控微機并存 儲到數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中,監(jiān)控微機通過船臺無線模塊將船舶航行數(shù)據(jù)和船只靜態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給 基站,基站將接收到的信號發(fā)送到服務(wù)器,監(jiān)控人員可以在服務(wù)器和基站看到船只的實時 狀態(tài),當發(fā)現(xiàn)異常情況時可以馬上做出預(yù)告,讓船只脫離危險,當險情發(fā)送時監(jiān)控人員可以 馬上找出異常來源和船舶位置,及時進行援救或給出自救方案。作為優(yōu)選,船臺無線模塊和無線收發(fā)模塊包含230MHz數(shù)字傳輸電路。采用230MHz 頻段進行通訊,既可以滿足近海區(qū)域船舶和陸地的雙向通訊,也避免了衛(wèi)星等通訊方式的
高昂費用。作為優(yōu)選,傳感器包括數(shù)字傳感器和模擬傳感器。傳感器設(shè)置在船體的門、發(fā)動 機、油門、船舵部位。數(shù)字傳感器用于水密門、防火門、操作指令等信號的感應(yīng)監(jiān)測,模擬傳 感器用于船體應(yīng)力、船速、輪機轉(zhuǎn)速、音頻等信號的感應(yīng)監(jiān)測。作為優(yōu)選,主控制器連接雷達、GPS和語音系統(tǒng)。主控制器可以將雷達信號、船舶 位置通過監(jiān)控微機和船臺無線模塊傳遞給基站,借助于語音系統(tǒng),基站或服務(wù)器監(jiān)控人員 可以直接與船上人員進行語音交流。作為優(yōu)選,數(shù)據(jù)存儲設(shè)備包括主存儲器和備份存儲器。采用兩套存儲器可以充分 保證數(shù)據(jù)的完整性,提高數(shù)據(jù)的安全性。作為優(yōu)選,數(shù)據(jù)存儲設(shè)備為黑匣子?,F(xiàn)有技術(shù)下,船用黑匣子具有良好的防水、防 火性能,能夠良好保障所存數(shù)據(jù)的完整。作為優(yōu)選,服務(wù)器包含存儲容量大于100GB的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。一般黑匣子只能存 儲船只出事前12個小時的記錄,而航行數(shù)據(jù)傳遞到服務(wù)器上以后借助于大容量的數(shù)據(jù)存 儲設(shè)備可以進行長時間的存儲,存儲時間可達一年之久。作為優(yōu)選,服務(wù)器通過公共電話交換網(wǎng)連接有監(jiān)控終端。監(jiān)控終端可以設(shè)置在船 舶公司和船員家中。船舶公司可以實時得到船舶的航行信息或查詢以前的航行記錄并與船 員進行交流。船員家人可以直接與船員進行溝通。作為優(yōu)選,信號處理電路由80C196單片機構(gòu)成。采用80C196單片機具有價格低 廉、技術(shù)成熟、軟件開發(fā)方便等優(yōu)點。本實用新型的有益效果是解決了目前船用黑匣子無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴},可以 將采集到的數(shù)據(jù)存儲在本地,還能通過無線通訊設(shè)備將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)到服務(wù)器上進行存 儲。通過相應(yīng)的客戶端可以對船舶的各項數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控,企業(yè)通過本系統(tǒng)可以實時監(jiān) 控船舶的航行狀態(tài)和船舶使用的電子電氣設(shè)備的情況,能及時發(fā)現(xiàn)船舶上各個電器的問 題,有效的幫助企業(yè)對船舶進行維護。對于管理部門來說它能為管理部門調(diào)查事故節(jié)省時 間,當船舶出現(xiàn)事故時可以馬上通過查看客戶端調(diào)查在船舶出事前12個小時運行狀態(tài),能 為海事事故處理提供有效及時的幫助,減少打撈黑匣子所花費的人力和物力。
圖1是本實用新型的一種船載部分原理框圖;圖2是本實用新型的一種基站、服務(wù)器和監(jiān)控終端連接示意圖;圖中1、數(shù)字傳感器,2、模擬傳感器,3、信號處理電路,4、主存儲器,5、備份存儲 器,6、主控制器,7、監(jiān)控微機,8、船臺無線模塊,9、基站,10、服務(wù)器,11、公共電話交換網(wǎng), 12、監(jiān)控終端。
具體實施方式
下面通過實施例并結(jié)合附圖,對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的具體說明。實施例本實施例的一種船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),包括船載部分、基站9、服務(wù)器 10和監(jiān)控終端12。船載部分如圖1所示,包括傳感器、信號處理電路3、主控制器6、數(shù)據(jù)存 儲設(shè)備、監(jiān)控微機7和船臺無線模塊8。傳感器設(shè)置在船體各個需要監(jiān)測的位置,包括數(shù)字 傳感器1和模擬信號傳感器2,數(shù)字傳感器監(jiān)測水密門、防火門、操作指令等信號,模擬傳感 器監(jiān)測船體應(yīng)力、船速、輪機轉(zhuǎn)速、音頻等信號。信號處理電路3以90C196單片機為主體, 安裝在傳感器的附近,完成信號的調(diào)理和轉(zhuǎn)換。單片機監(jiān)測各傳感器的狀態(tài),并定時將數(shù)據(jù) 傳送給主控制器6。如果操作動作或設(shè)備運行狀態(tài)發(fā)生變化(例如車鐘指令、油門、轉(zhuǎn)速、舵 角的變化),單片機將及時向主控制器6傳送信息并跟蹤監(jiān)測和記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。對于 要求A/D轉(zhuǎn)換頻率較高的信號(例如音頻信號的采集),系統(tǒng)采用了獨立的專用信號采集 電路。通信接口控制主控制器與信號處理電路3、專用信號采集電路、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備以及監(jiān) 控微機7之間的數(shù)據(jù)傳遞。通信接口主要有RS232接口、RS485接口和CAN總線接口。主控制器6控制系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)、分析處理數(shù)據(jù)、保存和備份數(shù)據(jù)以及自檢、故障示 警等。主控制器6具有RS232接口可以與船舶系統(tǒng)的監(jiān)控微機7實時傳遞數(shù)據(jù),并在監(jiān)控 微機7上顯示船舶靜態(tài)數(shù)據(jù)和船舶動態(tài)數(shù)據(jù)。監(jiān)控微機7在收到岸上的基站9發(fā)來的數(shù)據(jù)回傳信號后,將船舶靜態(tài)數(shù)據(jù)、船舶動 態(tài)數(shù)據(jù)、音頻、雷達圖像數(shù)據(jù)壓縮分包,通過船臺無線模塊8發(fā)射出去。岸上由若干通訊基站9組成DDN網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)要求最遠船岸通訊距離不超過200 海里。本技術(shù)方案是在230MHZ數(shù)字傳輸專用頻段上,研發(fā)的一種超遠距離的數(shù)字通訊技 術(shù)。其核心技術(shù)由數(shù)字化基帶技術(shù)、超低噪聲高靈敏度窄帶分集接收技術(shù)、發(fā)射高速啟動抗 互調(diào)發(fā)射技術(shù)、監(jiān)控有線接入技術(shù)等多項創(chuàng)新技術(shù)組成。本方案為船舶提供速率達9. 6kbps 數(shù)據(jù)、文本文件的岸與船雙向數(shù)據(jù)通訊、GPS船舶位置信息實時數(shù)據(jù)、導(dǎo)航港監(jiān)與船舶的調(diào) 度語音服務(wù)、應(yīng)急報警雙向語音服務(wù)等多項業(yè)務(wù)。在被呼海域內(nèi)的船舶的監(jiān)控微機7在收到岸上基站9發(fā)出的呼叫信號后,將船舶 靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)壓縮分包,根據(jù)系統(tǒng)的呼叫編碼算法,依序排隊上報船舶的信息。在網(wǎng) 絡(luò)信號覆蓋內(nèi)的船舶,船臺無線模塊8根據(jù)GPS的定位信息,在航行過程中自動搜索所在的 基站9,總監(jiān)控中心根據(jù)海圖數(shù)據(jù)更新船舶所在的基站9。各基站9服務(wù)的海區(qū)在工程設(shè)計 時己作了規(guī)定,船舶在航行過程中因海區(qū)的變化而改變當前的服務(wù)基站9,不同的基站9工 作頻率是不同的,各基站9的呼叫及數(shù)據(jù)傳輸通過總監(jiān)控中心的服務(wù)器10控制,此工作方 式類似于移動網(wǎng)絡(luò)的工作方式。該網(wǎng)絡(luò)作為監(jiān)控數(shù)據(jù)的通訊時,由于GPS數(shù)據(jù)信息一般小 于120Bit,每個基站9在一秒內(nèi)可服務(wù)20只船,每個基站9在5分鐘內(nèi)可完成6000條船的GPS數(shù)據(jù)服務(wù)。船舶終端臺是依系統(tǒng)基站9下行的呼叫,船舶對應(yīng)上報消息。由于基站 9是雙工方式工作的,可在5分鐘內(nèi)對數(shù)千船舶完成一個數(shù)據(jù)回傳。 船舶數(shù)據(jù)回傳后,通過DDN網(wǎng)絡(luò)存入服務(wù)器10中。服務(wù)器10具有存儲容量為 200GB的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備,可以將船舶航行數(shù)據(jù)存儲一年之久。監(jiān)控中心管理人員通過網(wǎng)絡(luò)看 到各條船的靜態(tài)數(shù)據(jù)(船名呼號、國際編碼、船類、船籍港、船長與船寬、總噸位與凈噸位、推 進器種類與額定轉(zhuǎn)速、所有人地址)和動態(tài)數(shù)據(jù)(日期和時間、船位、船速、艘向、回聲探測、 駕駛室主報警、操舵指令和響應(yīng)、主機操作和指令、船體開口狀態(tài)、水密門和防火門狀態(tài)、加 速度和船體應(yīng)力、風速和風向),以及聽到船舶的聲音和看到指定船舶的雷達圖像,并且可 通過網(wǎng)絡(luò)向指定船舶發(fā)出指令,進行聯(lián)絡(luò)。船舶公司可通過公共電話交換網(wǎng)11借助監(jiān)控終 端12用VDRPLAYER軟件遠程看到船舶情況,船員家人也可以通過監(jiān)控終端12直接與船員 進行交流。
權(quán)利要求1.一種船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),包括船載部分、基站和服務(wù)器,其特征在于,所述船載 部分包括監(jiān)控微機、主控制器、信號處理電路、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、傳感器和船臺無線模塊,所述 傳感器通過所述信號處理電路與所述主控制器連接,所述數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和所述監(jiān)控微機分 別與所述主控制器連接,所述船臺無線模塊與所述監(jiān)控微機連接,所述基站設(shè)置于沿海的 陸地上,所述基站包含無線收發(fā)模塊,所述基站連接所述服務(wù)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),其特征在于,所述船臺無線模塊和 所述無線收發(fā)模塊包含230MHz數(shù)字傳輸電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),其特征在于,所述傳感器包括數(shù)字 傳感器和模擬傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),其特征在于,所述傳感器設(shè)置在 船體的門、發(fā)動機、油門、船舵部位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),其特征在于,所述主控制器連接雷 達、GPS和語音系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),其特征在于,所述數(shù)據(jù)存儲設(shè)備包 括主存儲器和備份存儲器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),其特征在于,所述數(shù)據(jù)存儲設(shè)備 為黑匣子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),其特征在于,所述服務(wù)器包含存儲 容量大于100GB的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),其特征在于,所述服務(wù)器通過公 共電話交換網(wǎng)連接有監(jiān)控終端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),其特征在于,所述信號處理電路由 80C196單片機構(gòu)成。
專利摘要本實用新型公開了一種船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),旨在提供一種能夠?qū)崟r將航行數(shù)據(jù)上傳到陸地上的服務(wù)器上的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。它包括船載部分、基站和服務(wù)器,船載部分包括監(jiān)控微機、主控制器、信號處理電路、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、傳感器和船臺無線模塊,傳感器通過信號處理電路與主控制器連接,數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和監(jiān)控微機分別與主控制器連接,船臺無線模塊與監(jiān)控微機連接,基站設(shè)置在沿海的陸地上,基站包含無線收發(fā)模塊,基站連接所述服務(wù)器。航行數(shù)據(jù)經(jīng)船載部分傳遞到基站和服務(wù)器進行顯示和存儲,監(jiān)控人員可以在服務(wù)器和基站看到船只的實時狀態(tài)。本實用新型適用于近海船舶航行數(shù)據(jù)的記錄。
文檔編號G11C7/16GK201780609SQ201020175108
公開日2011年3月30日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者戚戎, 白植湖, 黃大康 申請人:浙江省交通科學研究所;浙江思拓信息工程有限公司