船舶动态监控（精选十篇）
船舶动态监控 篇1
1 云计算与监控技术
1.1 云计算
云计算 (cloud computing) 就是一种虚拟化的资源, 云在互联网中是一种比喻的表示形式, 云计算可以通过计算机为人们提供10万次/秒的运算能力, 所以一般用于模拟核爆炸、预测天气和市场发展趋势等方向。云计算根据美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的定义就是一种按使用量付费的模式, 可以提供便捷的、可用的、按需的网络访问, 进入可配置计算机资源共享池后可以快速的提供信息。
1.2 监控技术
监控技术一般包含集中式体系结构和阶梯式系统结构两种模式, 其中, 集中式结构就是C/S模式, 主要组成部分为监控代理和监控服务器, 其优点主要有易于管理、延迟性较小、部署方便等, 但是在一定程度上存在着单点失效的缺点, 一但客户端的代码要进行修改或者出现损坏的时候, 就必须要将客户端软件进行重新的安装, 给客户端带来了维护的困难。而阶梯式系统在一定程度上对集中式系统的缺点起到了一定的补充作用, 但假使遇到类似节点出现较多的情况, 就会增大系统的延时作用, 同样也会给客户端带来维护的困难。
2 云计算船舶动态监控系统需求分析
2.1 船员与船舶的信息管理
船员信息就是对船长、驾驶员、轮机长、轮机员的基本资料进行登记和记录, 对交接班、任职等相关信息进行记录, 船员换班管理等信息以及船舶所有员工的工作任务进行记录。船舶信息管理就是对船舶的基本信息登记、查询、修改和更新。基本信息登记主要包括船舶信息、货物信息以及航次信息三个信息。
2.2 处理电子海图数据与气象数据
电子海图数据就是将海图显示、计算、标绘、打印等进行显示, 支持放大、缩小等功能, 辅助船舶海上安全行驶。对气象信息数据进行及时的处理, 主要包括气象实况的分析、各个海区的天气状况以及远距离海区的气象预报等一系列洋流、气象、潮汐等内容分析和处理。
2.3 处理燃油控制数据
对燃油控制数据进行处理就是通过对船舶运行过程中的燃油消耗情况进行观察和监控, 主要包括节油统计、设备油液趋势分析、燃料油、润滑油定额、报告中的油品消耗、油品检验、设备油品管理等工作, 从而降低海运的成本, 为海运中的节能减排行为提供科学、准确的数据。
2.4 行船日志
将日常船舶信息查询工作日志以及船舶警报日志进行记录, 必须要满足中国海图图式标准GBl239—1998、国际海道测量组织 (IHO) S57数据交换标准、海军航海保证部VCF电子海图数据交换标准、国际海道测量组织 (IHO) ECDIS海图内容显示与显示规范S52标准以及相关国际组织的船舶通讯标准等。
3 云计算的船舶动态监控系统结构设计
3.1 船岸通讯设计
船岸通信系统主要就是对陆地和船舶之间的数据通讯和共享问题进行分析和设计。现阶段船舶动态监控中主要采用的船岸通讯方式为CDMA网络和海事卫星结合的方式, 将传统通讯方法中造价高、覆盖区域小的缺点进行解决。在远海区域时, 可以将视频监控设备的网口和海事卫星设备网口进行互相的连接, 通过海事卫星将数据进行传输, 在近海区域中, 通过CDMA网络进行无线通信的方式, 可以有效的将无线视频监控设备的信号源进行压缩和编码后再进行上传, 通过船岸距离的远近, 选择不同的方式进行数据的传输, 海事卫星与CDMA相结合, 使通讯的传播方式更加灵活多变, 充分保证了无限通讯的稳定性和准确性。
3.2 数据采集和处理分析设计
在船舶动态监控系统中, 首先就要保证数据源的有效性、准确性和清晰性, 根据船舶的型号、船舶的尺寸进行摄像头的安置。摄像头必须具备防水、防爆、防晒、防腐等功能, 从而更好的对数据进行采集, 并且, 在对数据的采集过程中, 主要分为上层和下层两层结构, 保证船舶进行全面的数据采集和处理分析工作。
3.3 陆地管理系统和船上监控系统相结合
船舶动态监控主要分为椽笔监控和陆地监控两种方式, 针对海运中的业务流程和管理机构进行合理有效的设置。对于港口管理机构来说, 通过云计算船舶动态监控系统, 可以有效的对船舶航行的整个过程进行全面的动态监控, 将船队管理、船舶信息、船舶查询以及船舶通信进行远程跟踪和监控。针对于船舶经营者来说, 通过云计算船舶动态监控, 能够对各项业务的执行情况进行及时的了解和掌握。
未来航海事业的蓬勃发展, 科学技术的不断进步必然带动航海事业的不断突破, 例如中国北斗卫星导航系统 (Bei Dou Navigation Satellite System, BDS) 的投入使用, 现代化网络技术在无线通讯、导航等方面向无盲区迈进, 全面“武装”的船舶必然带领航海事业一帆风顺, 向美好未来起航。
4 结语
中国的海洋事业得到迅速发展的同时, 海运也得到了相关人员更多的关注。在船舶动态监控中应用云计算, 能够使海洋运输行业更加安全、高效和低碳, 云计算在船舶动态监控系统中的广泛应用也是发展的必然要求。
参考文献
[1]钱毅.基于云计算和视频智能分析的变电站视频及环境监控系统升级方案设计[J].电力学报, 2011, 02:151-155.
[2]钟德荣, 蒋园园, 张恺乐, 等.基于云计算的全球眼视频监控系统的设计与实现[J].计算机光盘软件与应用, 2012, 20:29-30.
长江船舶视频监控营销方案 篇2
一、业务扩展困难原因：
1、航运市场不景气，船公司没有太多经费投入到视频监控项目，导致市场需求不足。
2.没有完善的安装、维护服务网络，目前仅在安庆、武汉、宜昌茅坪具有服务网点。
3.缺乏有效的政策支持。
二、具体措施：
1.调整价格： ◆降低安装使用费。
1）、积极寻找物美价廉的设备，降低视频监控设备的成本费，将整套系统的设备费和安装服务费控制在一万元左右。两种售价如下：
2）、提供多种3G网络通信资费方式：100元/月(3G全国)，200元/月(6G全国)，400元/月(12G全国)。
◆分期付款。
方案一分期付款
分3年共36个月付款，每月付款700元，一年结账一次。三年总费用包含的内容：设备费，安装服务费，3年的维保费。3G通信费另计，按如下两种方式
方案二分期付款
分3年共36个月付款，每月付款500元，一年结账一次。三年总费用包含的内容：设备费，安装服务费，3年的维保费。3G通信费另计，按如下两种方式办理。
2.完善服务网络：
◆与船舶通信导航设备代理商合作。
长江通信技术服务中心频繁派工作人员为安装视频监控系统较多的外地船公司服务，不利于成本控制。为这些船公司建立常驻服务网点，与船公司协商，由船公司提供办公场地，技术中心派技术人员常驻，这些服务网点还可以顾及周边的安装、维护工作。
◆与各通信信息中心合作。
长江通信技术服务中心提供相关设备、专业技术支持，各通信信息中心负责安装、维护，相关费用分配给各通信信息中心。
3.政策支持：
◆出台强制安装船舶视频监控相关政策。
重庆海事局已于二○一二年五月十八日发布强制安装船舶视频监控系统通知，《关于尽快安装船舶视频监控系统的通知》(重庆海事局 二○一二年五月十八日),长江海事局或长江航务管理局能否出台相关政策，强制“四客一危”船舶安装视频监控系统，加强船舶安全管理。
◆长江海事局辖区内所有海巡艇安装视频监控系统。
在长江海事局辖区内所有海巡艇上安装视频监控系统，拉动船舶视频监控市场需求。为保障海巡艇视频监控系统良好运行，在长江沿线建立许多必要的服务网点，初步形成一个覆盖整个长江沿线的服务网络，由此带动整个船舶视频监控业务的发展。
4.市场推广： ◆推荐优惠。
推荐船公司安装长江通信技术服务中心视频监控系统，技术中心根据安装数量，按照合同额的5%返现给推荐方。
◆ 量大优惠。
船舶视频监控系统介绍 篇3
关键词：油轮 视频监控 防碰撞 防污染 防海盗 管理监控
0 引言
视频监控系统对于船舶防碰撞[1]、防污染、防海盗以及管理监控等方面起到了非常重要的作用，如将船舶配备的卫星通信设备与视频监控系统连接，还能做到岸端实时监控船舶的状况，这对于海事管理信息化也有着重大意义[2]。国外NGSCO等航运巨头近年来已经开始应用Kongsberg marine等厂商的视频监控设备。中国海运、中国远洋集团作为国内两大航运巨头，近两年已在推广船舶视频监控系统的应用，作为安全管理方面的重点之一。
1 视频监控系统在油轮船舶的实施方案
船舶视频监控系统一般由8个摄像头采集视频数据，经由主机处理后共享于船舶局域网监控，并将数据刻录在硬盘中保存，也通过卫星传送实现对船只的远程监控和管理。
1.1系统摄像头的布置方案
下表为系统摄像头位置以及主要作用，其中需注意的是新造船舶可以将1号摄像头布置于船头以获得更好的效果，航行船舶改造则考虑到电缆布置的问题只能将1号摄像头置于罗经甲板。
表1 船舶视频监控系统摄像头的布置方案
摄像头位置作用
1号摄像头罗经甲板主要拍摄船舶正前方，包括船头及大部分主甲板
2号摄像头、
3号摄像头驾驶室分别位于驾驶室左右两翼，主要拍摄驾控台以及海图室
4号摄像头C甲板主要拍摄船尾
5号摄像头、
6号摄像头驾驶甲板分别位于驾驶甲板两翼，主要拍摄船左右两舷
7号摄像头机舱室主要拍摄船舶主机、辅机
8号摄像头集控室主要拍摄集控台
根据油轮船舶的特殊需求，甲板摄像头应为防爆型摄像头，符合国家标准GB3836.1-2010对于爆炸性气体环境用电气设备通用要求，以及国家标准GB3836.2-2010对于爆炸性气体环境用电气设备隔爆型要求。同时所用电缆应为阻燃型，满足国家标准GB50058爆炸和火灾危害环境店里装置设计规范要求。
1.2 系统主机性能介绍
系统主机主要进行数据处理，数据刻录以及连接船舶局域网的工作。主机需满足国家标准GB 20815-2006对于视频安防监控数字录像设备的要求，刻录机应满足国家标准GB50348-2004对于安全技术规范的要求，同时满足以下几点基本要求：
（1）较大的硬盘容量。一般推荐为4TB，按照正常视频格式推算的录制时间计算公式：D（录制天数）=硬盘容量/通道数量/每小时所有通道的数据大小/每天的录制时间=30 天；
（2）较强的数据压缩处理能力。支持PAL/NTSC 制式视频信号输入，采用H.264 视频压缩技术；
（3）多种录像的回放与预览功能。需支持快放、慢放、单帧等回放模式，按录像类型、按时间进行检索；
（4）对于外接设备较强的兼容性。因船舶设备需长时间开启，出现故障的可能性较普通设备高，所以主机应能支持U 盘、USB 硬盘、USB 刻录机、SATA 刻录机、SATA 硬盘备份。
1.3 系统总体设计方案
系统的总体设计方案如图1所示，根据需要可以添加或减少摄像头的数量以及LCD显示器的数量，以满足不同需求。
1.4 系统的远程实时监控和管理
目前，远洋船舶均配备了INM-F、FBB、OPENPORT、VSAT等卫星通讯设备，根据不同卫星通讯设备的性能及特点，综合考虑传输速度、传输质量、信号覆盖情况及费用等方面，可以制定出不同的远程视频监控方案。
目前，主流的视频监控的视频格式清晰度由低到高排列为Qcif（176×144）、CIF（352×288）、HALF D1（704×288）、D1（704×576），因考虑到卫星通讯系统的带宽以及费用问题，一般选择低清晰度的视频格式以保证视频的连贯性。下图为主流的卫星通讯设备在不同模式下的数据传输带宽汇总：
图2 主流设备的数据传输带宽汇总
需要特别说明的是，目前F33、F77仍然是按照流量收费，相对单位流量的费用最高，且带宽也无法满足视频传输的要求；FBB系列的设备大部分也为按流量收费的模式，且只有FBB-500以上的设备满足视频传输的带宽要求，所以目前已实现远程视频监控的船舶多为跟VSAT匹配，VSAT不但在带宽上从128Kbps到4Mbps可自行选择（512Kpbs以上满足视频传输的带宽要求），且目前多为数据流量包月的套餐，即可以实现实时监控又免去使用大量费用的顾虑。
通过上述卫星通讯设备与视频监控设备的有机结合，即可实现在岸端实时对船舶情况进行监控。目前，海康威视在监控设备的市场占有率最大，并且他们已经推出电脑和移动终端的客户端软件，也就是说带有3G功能的智能手机安装此客户端软件后，即可在任意地点对船舶的情况进行监控和管理。图3为使用手机通过3G网络实时观看船舶视频监控系统图像的视频截图。
2 对于船舶视频监控系统在提高船舶安全中作用的分析
在目前整个航运业相对比较萧条的情况下，仅仅靠压低运价是无法赢得大客户青睐的。此时，货船的安全管理情况就可以作为营销中的品牌特色，因大多数货主所托运的货物价值都非常高，货物的安全在现阶段所受到的重视远大于运价等因素。而船舶视频监控系统正是近年来才开始实施的与安全相关的项目，这个项目的实施对于船舶在防碰撞、防污染、防海盗以及管理监控方面有着重大的意义。
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2.1 船舶视频监控系统对于防碰撞的意义
随着我国乃至世界航运业的迅速发展，船舶数量以及航线的密集度大幅度增长，同时也带来了水上交通事故数量的增加，不但对船舶生命力（船舶及船员）造成了巨大的伤害，有些甚至发生人亡、船沉的惨剧。拒统计，在全世界发生的海难事故中，碰撞事故占比超过40%，每年高达1 000余次[3]，这使得防碰撞成为了船舶管理中的重中之重。
2.1.1 船舶视频监控系统在船舶靠离码头时的作用
船舶在靠离码头时，若船长或驾驶员不能对船舶周围情况进行全面的了解则非常容易引起事故[4]。例如，2012年01月28日，某轮由莱州至渤中28-1终端装油， 拖轮送终端人员和引航员从该轮左弦下风处上船，由于拖轮送完终端人员后没有及时离开该轮，该船长和引航员也疏于对拖轮的瞭望，拖轮在离开该轮的操作过程中右舷三层甲板拐角撞击该轮，造成其左舷深燃油舱局部破损，部分燃油从破损处泄漏入海。造成此次碰撞事故的原因除了拖轮与货轮间沟通不畅外，最主要的因素就是船长和引航员疏于瞭望，没有对货轮与拖轮间的情况足够了解即开始靠泊作业，造成事故。
如果安装了船舶视频监控系统，则可以实现对船头、船尾、左右两舷水域的实时监控，在靠离泊位时，船长以及相关人员能够从系统提供的显示器上实时了解船舶与泊位、船舶与拖轮之间的情况，由多角度对船舶周围情况进行分析，大大降低了造成此类碰撞事故的概率。
2.1.2 船舶视频监控系统在航行中的作用
碰撞事故多发的区域多为三种：1.在远离海岸的洋面上，船只稀少，船舶都以高速航行，驾驶人员思想容易麻痹大意，如果对碰撞危险估计不足，容易造成紧迫危险，发生碰撞；2.沿海及近岸航行，尤其是在渔区，江河出海口或港口附近交通密度高的区域，会遇的船舶类型多，大小不一，易于发生碰撞；3.在狭水道中航行时，由于船速的差异，在追越过程中，长时间的并行，如操纵不当会引发船吸现象、碰撞事故[5]。
通过对船舶碰撞原因的分析可以发现，在航行中发生碰撞事故的首要原因是驾驶员疏于瞭望，或者是船舶本身构造引起的雷达或瞭望盲区而引发的[6]。船舶视频监控系统可以使驾驶员对船舶实现全方位的瞭望，从根本上消除了由于雷达或瞭望盲区可能导致的安全隐患。
目前，IMO（国际海事组织）对于货船雷达盲区的要求为不大于船舶自身长度的2倍，或者小于500米，两者中需满足距离更小的要求。根据相关研究文献，多数船舶即使满足IMO对货船雷达盲区的要求，航行时仍然受到雷达盲区的影响。船舶在狭水道航行时，或者航行到航线转向点时，由于雷达盲区的存在，即使使用带有ARPA功能的雷达来观测目标，回波测绘仍需约2分钟。如目标船舶体积较小造成的回波较弱也会引起雷达丢失目标。同样，如果错误选择外部环境干涉选项，同样会引起丢失目标或假回波反射。这些现象都将对船舶安全操作带来巨大隐患。而位于罗经甲板（或船艏）和船尾的两个摄像头则能提供对盲区有效的、实时的观测，对于驾驶员采取正确的措施意义重大。
2.2船舶视频监控系统在防污染中的作用
油污染为近年来国际海事部门的重点关注项目，发生油污染事故将会引起严重后果，船公司不但要承担巨额的货物赔偿和船只损失费用，还要为海洋生态的恢复付出高昂的代价。例如1999年，在法国海域发生的“爱丽卡”溢油事故，据估计，损失大约为1.68亿英镑。1995年在广州港发生的“檀家”号溢油事故给国家利益造成巨额损失，不仅在国内引起了震动，香港和国际海事组织都表示了关注。油污染事故的发生除了给船公司造成巨大的经济损失外，还会对公司及国家的形象产生巨大影响。
如装有船舶视频监控系统，一旦发生溢油状况，除在甲板工作的人员通过视觉观察外，船舶相关人员能及时通过系统显示器或房间电脑发现险情，尤其是视觉观察盲区内发生的险情，采取应急措施，将造成的污染控制在最小范围。此外，储存在硬盘上的视频资料也为事后的事故调查和处理提供强有力的证据支持。
2.3船舶视频监控系统在防海盗中的作用
近年来，索马里海域的海盗猖獗，对航行在此海域的船舶安全产生了巨大的威胁，使得许多国家不得不派出护航舰队，然而由于航运业对于货物抵港的时间要求，许多船舶无法跟护航舰队一起经过此海域，许多船东公司对于建立船舶的防海盗方案绞尽脑汁。2011年9月14号，IMO发布了一份对于防范索马里海域海盗的最佳管理方针（Best Management Practices for Protection against Somalia Based Piracy）简称BMP[7]，在此方针中明确提到了船舶视频监控系统在防海盗工作中的作用。假如海盗已经开始攻击，并且对船舶开火，此时船员到舱外观察海盗是否抢占主要通道是非常危险的，而是用船舶视频监控系统则解决了这个问题，船员可以在舱室里通过显示器观察全船状况，避免暴露目标，在保证船员人身安全的前提下，有针对性地采取保护船只、货物安全措施以及可能的反击措施。
为达到此目的，在BMP方针中，对于船舶视频监控系统的建议如下：
（1）应考虑船舶视频监控系统摄像头的布置能囊括船舶易受攻击的区域，特别是尾甲板；
（2）将视频监控系统的显示器放置于驾驶台安全的区域；
（3）有条件应在防海盗舱室或避难场所布置船舶视频监控系统显示器；
（4）在海盗袭击结束后，船舶视频监控系统的数据记录应作为可利用的证据资料。
由上述四条建议可以看出，船舶视频监控系统对于防海盗的意义重大，不但能够提供对海盗登船情况的实时监控，以采取有效的保护或反击措施，还可以作为事后的视频证据。
2.4船舶视频监控系统对于船舶管理监控的作用
船舶视频监控系统的实施同样对于船舶的管理监控水平的提高也有着重要作用。根据Churchill[8]以及Hair的[9]的论文，船舶设备、船舶结构、船舶档案检查、船舶安全指令、船舶通讯导航以及船员能力为对船舶安全影响的综合信度参数均超过参考值0.70，分别为0.805、0.753、0.710、0.752、0.801、0.886，为最高的6项。综合信度是同类项目和内部一致性的评测参照，而越高萃取变异量值说明数值对于潜在变量的体现越真实。下表为各个项目的综合信度以及萃取变异量的统计：
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表2 各项目的综合信度以及萃取变异量值
项目综合信度值萃取变异量值
船舶设备0.8650.618
船舶结构0.7530.505
船舶档案检查0.7130.602
船舶安全指令0.7520.608
船舶通讯导航0.8010.574
船员能力0.8860.796
根据表格中的数据可以看出，船舶设备对于船舶安全的影响非常大，船舶视频监控系统作为船舶安全设备的重要性不言而喻。
IMO的国际船舶与港口设施安全规定（ISPS）中提到：相关公司应提出一套有效并可行的安全措施来保障船舶、船员、货物以及物资的安全，并严格参照实施。其中主要的4点要求如下：
（1）对在船船员以及物资加以控制；
（3）监控船舶甲板区域和附近的水域；
（4）监控船舶货物以及备件。
船舶视频监控系统对实现这4点要求提供了强有力的基础保障，为提高船舶安全状况以及迅速应对突发情况提供了有效的数据参考。
3 船舶视频监控系统的应用建议和改进设想
虽然船舶视频监控系统已经对于船舶的安全航行以及海事信息化管理起到了非常重要的作用，但还有许多方面有待于进一步的优化和改进，使船舶视频监控系统得以更广泛、更有效的应用。
3.1 防碰撞报警
目前，船舶视频监控系统的作用仅能够辅助驾驶员或相关人员进行对船舶周围状况的观察，想要从根本上解决驾驶员疏于瞭望而引起事故的问题，未来仍需对此系统进行更有效的改进。比如，通过对摄像头和系统软件的升级，进而使得能够实现对拍摄范围内物体的自动识别，并且设定安全警戒距离，如物体进入安全警戒范围，则系统开始报警，提醒驾驶员或相关人员。目前，国内外已经对检测识别移动物体进行了非常多的研究，采用背景消除、时间差分、光流法等手段提高对移动物体检测的效果[10]。相信将这些技术应用到船舶视频监控系统，能够让系统的功能性和实用性产生质的飞跃。
3.2 夜间及恶劣天气监控问题
为了实现对船舶24小时全天候的实时监控，需要对摄像头的性能进一步升级。现在已配备船舶的摄像头均为红外摄像头，室内场所摄像头的夜间效果较好，而室外场所摄像头则受天气和光线的因素影响较大，夜间、大雨或者大雾在很大程度上削弱了船舶视频监控系统所起到的作用。如能在室外摄像头的性能上进一步提高，采取高性能或使用新技术的摄像头，就从根本上解决了船舶视频监控系统受外部因素影响的问题。
4 结论
在航运市场持续低迷的情况下，可以通过打造安全品牌来赢得客户的青睐。船舶视频监控系统能够利用目前成熟的监控技术以及先进的卫星通讯技术，提供直观的视觉辅助，这对提高船舶安全航行有着重大的意义。但船舶视频监控系统的应用还需要进一步的普及和改进，通过不断的试验和探索，使船舶视频监控系统更加完善，为船舶安全航行提供更可靠的保障。
参考资料
[1]韦磊、付潇潇、游晓霞、张英俊.船舶视频监控系统的研
究.大连海事大学航海学院.2006.
[2]于謇，基于无线的数字式船舶视频监控系统.中国舰船研究设计中心.2012.
[3]Yang Zhen-qi.Marine traffic accident prediction based on particle swarm optimization-based RBF neural network.Shandong Jiaotong University.2011.
[4] Hetherington， C.， Flin， R.， Mearns， K. Safety in shipping： the human element.Journal of Safety Research 37， 401–411.2006.
[5]李飞，船舶碰撞原因分析及对策研究.武汉理工大学航运学院.2007.
[6]Jin Yong-xing，Wang Ze-sheng， Chen Jin-biao，Bu Ping.Design and implementation of a visual monitoring system to ensure safety in the water surrounding a container
vessel .Shanghi Maritime University.2008.
[7] IMO. Best Management Practices for Protection against Somalia Based Piracy.2011.
[8]Churchill， G.A. Marketing Research： Methodological Foundation， fifth ed. The Dryden Press， New York.1991.
[9]Hair， H.F.， Andersinm， R.E.， Tatham， R.L.， Black， W.C. Multivariate Data Analysis， Sixth ed. Prentice Hall， New Jersey.2006.
[10]项昀.基于移动检测的运动物体识别技术的研究，北京交通大学.2006.
内河航运船舶监控系统设计 篇4
为了保障水路航运的安全,尤其是在春运等流量大,业务繁忙的时候,迫切的需要实时了解轮船在航行中的各种状况,内河船舶监控系统通过本地监控录像和无线图像传输,可以使船员和岸上管理人员了解轮船运行的全部过程,保证轮船的安全运行。
船舶监控系统主要利用先进的信息技术和网络技术,将分散的航行船舶与岸基企业内部各种管理应用系统有机地结合在一起,可通过岸基对船舶航行、设备、货物等动态实现实时、智能监控,防止货物丢失、被盗等,确保物资运输的安全高效,保证旅客的财产和人身安全;结合AIS[1]和无线图像传输系统,在发生火灾、翻船等意外事件时,指挥中心可以立刻知道现场情况并采取紧急措施。
目前应用较多的监控方案是基于全球卫星定位、无线网络数据传输及地理信息系统的综合监控方案[2]。根据系统的功能和要求可以采用如图1所示的系统结构功能图。
系统从整体上可以划分成3大部分:船载监控终端系统、网络传输、监控中心。从中我们可以清晰的观察到船载监控终端负责压缩、存储从船舶各个方位采集得到的视频图像数据,同时AIS设备通过GPS获得定位信息,通过船上的AIS终端与岸上基站和船间做信息交互,从而将有效的数据提供给相关人员;网络的远距离传输可使工作人员从监控中心实时获得正在航行的船舶上的各种信息,从而能够针对各种突发状况做出及时的应答及时采取相应措施,监控中心负责整理统计船舶信息,包括船舶的航行位置,安全状态,危险预警等做到对船舶的全方位监控。
2 系统方案
2.1船载终端方案
船载终端安装在被监控的船舶上。包括摄像机、船载AIS、数据控制处理主机、视频服务器等模块组成,见图2。
船载终端可以通过接收卫星发送的信号,确定船舶的实时地理位置[3],并且支持多种无线网络传输[4]功能:GPRS、WCDMA或TDSCDMA等;终端系统依托移动网络覆盖,中转基站将务器中经过处理的数据发送到处于岸基的监控中心,由监控中心经过数据传送、分析、处理后向船载远程终端发出预警信息,示意船舶正处于危险区域,提醒船员做好防范工作,确保安全通过危险区域。
船载AIS设备[5,6]工作在VHF频道上,它能周期地自动广播和接收船舶的静态、动态和与航行有关的其它信息,负责将本船的航向、航速、经纬度位置等动态信息,船名、呼号、来港、去港等静态信息发送给监控主机,进行岸与船之间和装有AIS终端的船与船之间的信息传递。
视频服务器将摄像机采集到的模拟视频信号数字化处理、压缩后传送给监控主机,监控主机再通过通信网络将视频内容发送到监控中心,实现网络监控的目的。另一方面,本地的显示输入设备可以直接连接到监控主机上,实现本地视频监控查看的功能。
视频采集通过CCD镜头采集数据,配置1台3G 4路DVR视频采集存储设备,通过船上本地网络进行本地监控,存储。采用CIF分辨率,全天候存储方式,存储周期30 d。每天每路视频数据所需容量为: 512(kb/s)×24×3 600/(8×1 024×1 024)≈5 Gbyte。
如图3所示船上工作人员可以通过船载终端查看个镜头所采集到的视频图像信息。
2.2监控中心方案
监控中心方案见图4。监控中心硬件部分主要由通信网关服务器、数据库、应用程序与备份服务器、WebGIS和输出设备等组成。软件模块包括:监控子系统、数据库子系统、通信子系统、GIS子系统[6]等。
监控中心通信服务器接收到来自航行船舶发送的数据后,对数据进行存储和校验,并及时更新中心数据裤的信息,服务器同时拥有网络接口,接口采用10/100 M自适应网卡,以便信息的共享和传输。数据库采用的是SQL Server 2005数据库,主要负责实现相关船舶航行信息数据存储、数据查询、数据库维护等功能。从用户的需求出发,做到要在具备基本功能的基础上,满足用户的需求。
为了能在电子江图上显示AIS的信息,我们需要通过将AIS信息解码,提取AIS信息所包含的各种船舶信息。对于AIS信息来说,它使用的是IEC 61162 -1/2标准语句,有着规范的语句格式,AIS技术标准ITU-R M. 1371-1对AIS的每条语句所承载着的信息都有着明确的规定[8],因此我们可以根据AIS所接收到得信息可以根据不同的标示符来辨别,将所得具体封装语句信息的字符,用6位ASCII码的二进制来对应,生成一个二进制的字符串,之后再根据ITU-R M. 1371协议中定义的22种格式的AIS语句进行转换,从而可以提取出AIS信息所包含的各种船舶信息。我们可以将所读取的它船经纬度坐标转换为屏幕坐标,进而根据它船的船舶状态选择相应船舶进行显示。
GIS服务器将数据库中的坐标数据加入到电子江图[9]中,形成可视化实时监控图标,在监控中心,开发基于GIS的船舶动态跟踪及海事监管系统应用软件[10],安装在监控指挥中心的监控系统服务器上。监控服务器可以驱动底层网络端口,实现与船载终端之间进行双向数据传送及数据处理。同时,监控中心还可以借助Intnet网络服务器实现信息共享,进一步确保了对船舶的全方位监控,方便快捷,大大提高工作效率。
2.3系统软件
系统软件主要用于调度中心人员对船舶进行监控和调度。船载主机将AIS获取的船舶实时信息如:静态数据(船名、船舶类型)、航行目的地,及航次、船位、航速、航向等,通过移动通信公网传送至监控指挥中心,监控终端可在电子江图平台上实时显示被监控船舶的动态信息和航迹[11]。
软件系统规定了用户的权限级别(见图5),拥有查看权限的中心人员可以直接在地图上查看管理水域的所有船只所在位置。可在地图上直接点击船只查看该船的监控视频图像,从而可以在线查看监控船只的甲板、船舷、驾驶室等安装摄像头位置的视频图像;也可以获得船舶航行参数(船位、航向和航速)、船舶状态信息。
近年来,通过3G通信网络[12]的普及,手机上网越来越便捷, 加上智能手机终端的性能提高(见图6),通过监控中心的无线网络系统[13],我们可以通过接入Internet的移动手机终端,链接监控中心的服务器,查看船只动态信息,实现随时随地对船舶状态的监控。由于受到目前手机终端访问时流量成本高的约束,此部分的实现受到了约束,不过随着无线通信技术的成熟,手持终端对系统的控制与访问将会有很大的发展空间,同时也说明了本方案的可扩展性。
3 结束语
本文涉及的内河船舶监控系统是1种集监控、查询、预警等多功能于一体的远程监控系统。与目前大多数采用的航运监控系统相比,本文方案涉及到视频监控与AIS系统和无线数据传输技术以及地理信息系统、信息管理应用系统。此方案不仅能够在船舶上和监控中心对船舶的航行路线、位置、航行的安全信息进行实时监控和查询,还可以观察通过摄像头所采集到的船舶上各个角落的信息和安全状态,便于在及时了解航运船舶的状态的同时借助视频信息做到更具体细微的观察工作,提高了工作的效率,增加了监控的即时性和可靠性。
船舶动态监控 篇5
【摘 要】 为提高我国所辖海域有效监控手段，介绍海上预警信息感知概念，比对现有船舶动态监控技术手段、国内外相关系统建设和发展状况，结合船舶动态监控技术比对试验，提出建设我国海上预警信息感知系统的总体思路：未来，系统应提供巡航辅助信息功能，并具有船位展现功能、海上电子巡航功能、特定水域内异常情况预警功能、监控油污功能、辅助调查功能、提供助航信息和分析大数据功能以及数据筛选和融合功能。海上船舶动态预警系统的建设有其必要性和可行性，能为未来开展的实际工程提供信息支撑，进而提高我国海事管理现代化水平、提升海洋治理能力。
【关键词】 船舶动态预警系统；海域感知；船舶识别系统（AIS）；海事监控
0 引 言
作为一种传统的运输方式，航运为世界经济和贸易服务已达年之久，如今，全球贸易中的90%货物靠海运。国际海事组织（IMO）船舶信息整合系统数据显示，截至2016年3月，全球共计艘船处于“服役”状态。随着近年来我国经济、贸易的发展，我国沿海港口货物总吞吐量稳居世界首位，每年进出我国港口的国际航线商船约30万艘次。IMO将“海域感知”（Maritime Domain Awareness）定义为：“the effective understanding of anything associated with the maritime domain that could impact the security，safety，economy，or environment”。本文所讨论的“全球海运船舶动态预警”含义与此概念相似。DETSIS等[1]认为，海域感知就是将尽可能多的船舶动态监控技术予以整合，依托地理信息系统（GIS）及特定的算法，以准确展现所关注水域的交通流状况。
航运对世界贸易意义重大，实现海域感知已成为国际航运业的热点议题。我国在推进“海洋强国”“海运强国”国家战略的进程中，势必需要对大规模的船舶动态予以实时监控，对船舶可疑行为及风险实现有效预警，从而切实保障航行于我国海域商船的航行安全、通航便利，捍卫国家海洋权益，保护海洋环境，维护船方正当利益。
1 我国建设全球海运船舶动态预警 系统的必要性和可行性
1.1 法律层面
维护国家海洋权益、建立海上预警机制应以相关公约和法律支撑为前提，并在其框架下开展。因此，船舶动态预警系统的建设也需从法律层面着手研究。《联合国海洋法公约》作为海洋权益框架性公约，在第17至21条及第24条、第25条明确了船舶“无害通过”的定义、要求，以及沿岸国具有为防止外籍船舶在本国海域非无害通过而采取监管措施的义务和权利；第22条规定了缔约国可在其领海内划定航路、设立分道通航制的权利；公约其他条款还就缔约国是否及如何对外籍船舶行使管制权、紧追权等予以了说明。从国内法来看，《中华人民共和国领海及毗连区法》《中华人民共和国专属经济区和大陆架法》《中华人民共和国海上交通安全法》明确了国家对领海的完全主权、对毗连区的管制权、对专属经济区和大陆架水域特定对象和行为的主权或管辖权，以及包括海事管理部门在内的国家涉海执法机关职责、权利。要有效履行上述公约、法律赋予的权利和义务，首先要较为准确、实时或近实时地掌握海上船舶动向。
1.2 涉海行政资源需求
“海洋强国”战略、“21世纪海上丝绸之路”建设、“智慧交通、绿色交通”及“现代化海事”等规划，都要求国人全面重视海洋、经略海洋，要求国家涉海行政部门更应履行自身职责、增强履职本领、提升海洋治理能力。从涉海行政管理和服务对象看，我国拥有大陆海岸线逾 km，管辖海域面积473万km2；海运船队运力共计1.6，位居世界第三；沿海货物吞吐量、集装箱吞吐量稳居全球首位。换言之，我国集船旗国、港口国、沿岸国身份于一身，且均处于重要地位，对海上船舶动态掌控的需求不言而喻。从涉海行政资源看，目前管辖商船的主管机关仍以海事管理部门为主，但海事管理部门可用行政资源，尤其是针对近岸以外水域的行政资源覆盖能力明显不足，无法实现“全方位覆盖、全天候监控、快速反应”的巡航、救助需求。
1.3 支撑技术
1.3.1 船舶自动识别系统（AIS）
AIS是为船舶避碰而设计并被《1974年国际海上人命安全公约》（《SOLAS公约》）要求船舶安装的设备，如今已被广泛应用于船舶信息获取领域。按信息获取方式的不同，AIS可分为岸基AIS和卫星AIS两种。岸基AIS采用自组织时分多址接入（SOTDMA）协议，通过甚高频（VHF）通信所设专用频段，使AIS数据不仅可在船舶之间传输，同时也可被岸基接收站获取。一般其距岸基接收站约40 ，在理想条件下最多可远及100 。卫星AIS是在低轨道卫星上安装专用天线设备接收AIS数据的技术。AIS向天空传输距离可达 km，一颗卫星可处理约900艘船舶信息。[2]
1.3.2 船舶远程识别和跟踪系统（LRIT）
LRIT通过国际海事通信卫星，以不超过6 h的时间间隔向船旗国数据中心发送船舶身份、位置和时间信息。LRIT依托国际数据交换中心、数据分发计划、预设请求响应规则等，实现对本国船舶在全球范围内的跟踪以及获取驶入所辖港口或进入距本国领海基线1 000 n mile内水域的外籍船舶动态信息。
1.3.3 合成孔径雷达（SAR）
SAR属于卫星遥感数据探测技术。与LRIT、AIS按预设规则或被动接收不同，SAR采用主动探测形式，不受船方恶意关闭设备行为影响，具有全天候、大范围、多参数等特点。
1.3.4 船舶交通服务系统（VTS）
VTS是利用AIS基站、雷达、闭路电视监视系统（CCTV）、无线电话以及船载终端等通信设施，监控港口水域船舶的船舶交通服务系统。
海上船舶监控系统项目管理浅析 篇6
1 项目管理概述
1.1 项目定义及特性
根据PMBOK (项目管理知识体系) 中的定义, 项目是为创造某种独特产品或服务所做的一次性努力。项目不论大小都具有下列特性:
⑴项目都有明确的目标, 即满足特定的要求
⑵项目具有唯一性
⑶项目必须在一定时间内完成
符合这三个特性的都称之为项目, 均可以采用先进的项目管理技术对其进行科学有效的管理。
1.2 项目管理定义
PMI-PMBOK中项目管理定义为:将知识、技能、工具、技术应用于项目活动, 以期满足或者超越项目利益相关者的需求和期望。结合其它相关资料, 总结的项目管理定义为:项目管理就是以项目为对象的系统管理方法, 通过一个临时性的、专门的柔性组织, 对项目进行高效率的计划、组织、指导和控制, 以实现项目全过程的动态管理和项目目标的综合协调与优化。
1.3 项目管理目标
项目在实施过程中, 时间、人力、物力等任何资源都是有限的, 对质量的要求也是有止境的。争取在有限的资源内, 做到质量最好, 成本最低, 进度最快。平衡好项目质量、进度与成本之间的关系是每一个项目管理的最终目标。
1.4 项目管理过程
⑴启动过程
认识到一个项目或阶段应该启动并负责开始执行。
⑵计划过程
制定并调整一个可实施的、用于完成项目所实现商业目标的计划。
⑶执行过程
协调人力和其他资源去完成计划。
⑷控制过程
通过监督和核查项目的进展, 并在必要时采取正确的处理措施, 来保证项目的实现。
⑸结束过程
使项目或阶段的结果接收正式化, 并将这种接收变为有序的结束。
1.5 项目管理要素
C=f (Q, T, S) 公式1
在公式1中, C、Q、T、S的含义分别如下:
Cost成本:项目工作的成本, 与项目使用的人力资源和自然资源直接相关。
Quality质量:所完成工作的质量。
Time时间:项目必须满足的进度要求。
Scope范围:要执行的任务的幅度。
从图3看到:项目的整个过程是从确定目标开始, 接着是界定项目范围。之后, 开始实施具体的项目活动。组织是该项目干系人集合的统称。在整个项目实施过程中, 组织始终围绕着时间、成本、质量这三个要素在进行权衡、分配等工作。
2 海上船舶监控系统简介
2.1 海上船舶监控系统的意义
我国有473万平方公里海域, 海上运输和渔业捕捞在国计民生中占有重要地位, 因此在管理中引入海上船舶监控系统意义重大:首先, 系统的通信距离在600海里以内, 基本满足船舶海区通信距离需求;其次, 及时监控船舶的信息, 便于在船舶遇险时实施远程救援;最后, 便于海上运输和渔业管理部门有效监控、指挥、调度作业船舶, 从而保证船舶的航行、停泊、作业安全, 助推海上救助信息化和平安渔场建设。
2.2 海上船舶监控系统的功能
以电子海图为背景, 通过GPS短波通信方式实时获得船舶信息 (位置、方向、速度、状态等) , 向船舶发送控制命令 (监控、改变信道等) 和短信, 使船舶的管理更加直观, 并且大大提高了实时性和交互性;提供船舶信息管理, 使船舶的管理实现信息化;提供“船舶工具” (轨迹回放、船舶锁定等) 功能, 便于以轨迹的方式回顾船舶历史信息, 实时跟踪船舶;提供“船舶查询”功能, 使用户能够迅速的了解某船舶的当前、历史信息及通信情况;系统提供很多图形查看、测距功能, 使图形更加友好、方便, 更好的为船舶定位系统服务;系统还提供了网络数据共享服务, 便于本系统与其它数据平台进行数据共享, 以满足不同客户单位的管理需求。
3 海上船舶监控系统的项目管理
海上船舶监控系统的项目管理包括很多方面, 这里仅以范围管理、质量管理、进度管理、成本管理为例进行介绍。
3.1 海上船舶监控系统的范围管理
确定项目范围是项目起始阶段的战略工作之一, 有效的范围管理是保证项目成功和企业成长的重要前提。
范围管理是定义项目的范畴。本项目范围管理从以下方面入手:搞清需求、准确界定范围、变更控制要严。
3.1.1 需求分析
(1) 熟悉背景, 加强沟通。通过与项目所有“利益相关者”广泛、深入的沟通, 领会项目发起人的真正意图、明确组织 (企业) 的具体要求、找到用户需求的关键点, 将三者统一起来 (平衡点) , 或者至少要在关键的问题上达到一致。
(2) 培养正确的需求意识, 设定优先级。挑选懂管理、精业务、会技术的多种人才参加项目需求分析, 并对他们及其他相关人员进行培训, 提高他们重要性认识、准确描述需求和沟通与交流的能力, 增强相互配合的意识;之后, 按照需求的重要性和紧迫性进行优先级排序, 对需求进行主动管理, 确定满足项目优先级的执行方案, 确保项目整体功能的实现。
(3) 规范项目需求分析流程, 如图5所示。
3.1.2 界定范围
对项目的范围进行描述, 项目做什么、怎么做、做到什么程度都要讲清楚。本项目采用工作分解结构 (WBS) 界定项目的范围。工作分解结构是最常用的方法和工具, 也是最有价值的工具之一, 在使用时注意以下三点:
(1) 深化认识, 强化四种观念:
a.树立“可计划量”概念。能够作为WBS分解元、进入项目计划图的信息即为“可计划量”。
b.重视“边界问题”。明确范围是WBS、实施计划 (基线计划) 和对各种边界的认可。
c.项目工作范围是无形的又是可控的。对范围的限制主要来自三个方面:成本预算、计划时间和质量标准。
d.按分解的规律去办。WBS是工作逻辑的有机体, 不同类型的项目分解, 有不同的要求, 因此, 要按照项目自身的规律去办。
(2) 规范工作分解流程, 如图6:
(3) 抓好关键层 (第一级和第二级) 的分解。
3.1.3 变更控制
变更控制是指在项目生命周期的整个过程中, 对变更的识别、评价和管理等工作。范围变更是对已批准的工作分解结构项目范围进行修正。范围变更控制必须与时间控制、成本控制、质量控制等其他控制过程结合起来。
项目的范围计划做得再好, 也可能发生改变。它为项目管理者提供重新计划项目、纠正不足和改进管理的机会。但是, 变更一旦失去控制, 就会不断地产生意料之外的风险。所以, 需要规范的变更控制程序, 本项目采用的变更控制流程如图7所示。
3.2 海上船舶监控系统的质量管理
质量管理有助于提高企业的生产能力, 节省资源, 提高软件和服务的竞争力。高质量软件维护成本低, 并售出价格高。本项目质量管理采用ISO9000认证体系, 采用的开发控制程序大体如下: (1) 设计和开发策划; (2) 接口管理; (3) 设计和开发的输入; (4) 设计和开发输出; (5) 设计和开发评审; (6) 设计和开发验证; (7) 设计和开发确认; (8) 设计和开发更改的控制。
在开发过程中根据控制程序生成各种文档。并且在软件的单元测试、集成测试;功能测试、性能测试、压力测试;设备联调测试、工程组网测试等方面设计测试用例, 严格测试, 并生测试报告, 极大的保证软件的质量到, 得到用户的高度认可。
3.3 海上船舶监控系统的进度管理
3.3.1 进度管理特点及方法
进度是项目管理的基本组成部分, 做好项目进度的安排, 根据进度组织实施、控制项目的进展、协调处理相关任务是项目能否成功的重要保障。进度是组织、控制与协调的依据。随着计算机技术的发展, 涌现了许多项目进度管理软件, 本系统开发过程中采用了Microsoft Project Standard进行项目管理。它集成了国际上许多现代的、成熟的管理理念和管理方法, 能够帮助项目经理高效准确的定义和管理各类项目。
3.3.2 工程资源与费用管理
在进度编制完成后, 将工程所需的资源与费用加载进度作业中, 以便对所编制的计划进一步的分析与优化。
3.3.3 进度计划的动态控制
进度计划是项目执行的基准, 是项目实施阶段控制项目的依据。进度计划的动态控制是项目能否实现预定目标的关键, 主要完成以下工作:监控实际进度, 及时、定期更新进度计划, 预测出项目将提前还是落后于预定进度。
3.4 海上船舶监控系统的成本管理
本项目的管理和控制包括范围、质量、进度和成本四大控制, 而成本费用控制是其中的关键, 因为范围、质量和进度这三方面的控制最终均与费用控制发生密切关系, 所以在项目的执行过程中必须严格进行成本控制才能获得最佳效益的目标。必须在需求、设计、开发、测试、维护等各个阶段严格进行控制, 在满足合同要求的前提下, 尽可能的降低项目费用。为实现成本费用控制的目标, 在本项目的执行过程中, 采用成本计划及绩效理论对成本进行分析和控制, 取得了良好的效果。
3.4.1 成本确定
本项目成本价包含设备材料费、设计费、安装费、调试费、项目管理费及项目人员的工资、补助、奖励、办公费、差旅费等等。
3.4.2 成本控制
成本控制主要包括:分析成本绩效以确定需要采取的纠正措施;决定采取那些纠正措施;修订项目进度, 包括工期和成本计划, 综合筹划纠正措施。
4 结束语
在“海上船舶监控系统”的项目管理开发过程中, 结合项目管理的相关知识着重对软件的范围、质量、进度和成本进行管理, 使我认识到项目管理是个系统工程, 它是管理技术与具体项目过程相结合的产物。它不但是一种管理技术, 同时又是一种应用技术。项目管理技术必须与具体的业务领域相结合, 才能产生巨大的经济与管理效益, 忽略任何一方都不利于企业与组织项目管理体系的建设与能力的提高。项目管理需要不断的尝试, 不断的改进, 不断的总结。我们要把眼光放远一点, 看看世界上发达国家的项目管理, 找到真正的差距, 在以后的管理和实践中努力探索不断提高项目管理的水平。
摘要：计算机信息集成项目管理包含九大知识领域、五个过程。这九大知识领域分别是项目范围管理、时间管理、成本管理、质量管理、风险管理、人员管理、采购管理、沟通管理和项目整体管理问题。它们均对项目的成功产生积极影响。文章介绍了项目管理的理论知识, 从项目管理的要素入手, 简述了海上船舶监控系统研制的目的、意义;论述了海上船舶监控系统范围管理、质量管理、进度管理、成本管理。
关键词：项目管理,范围管理,质量管理,进度管理,成本管理
参考文献
[1]计算机信息系统集成项目管理基础, 中国软件评测中心, 电子工业出版社, 2004.03.01.
[2]计算机信息系统集成项目管理实践, 中国软件评测中心, 电子工业出版社, 2004.03.01.
船舶动态监控 篇7
船舶蒸汽动力装置运行时, 负荷变化频繁且幅度较大[1]。这种运行方式导致凝汽负荷随运行条件和动态过程发生很大的变化。如果控制不当, 将会引起冷凝器压力大幅波动, 对动力装置的安全稳定运行带来不利影响[2]。因此通过建模仿真的方法研究凝汽设备的稳态和动态特性, 对于其热力系统设计和控制策略的制定都有重要意义[3]。
考虑到汽侧压力很低, 不凝结气体一般都作为理想气体处理[2], 有些文献将蒸汽也视为理想气体[4,5,6], 按多变过程处理[7]。对于冷却水侧的处理, 一般都考虑冷却水管内一个蓄热动态过程[4]。对于换热过程, 汽侧的组份和流动的复杂性造成传热系数的确定较困难。对于结构简单, 两侧工质均匀的管道换热, 冷凝器的计算公式通常采用努谢尔特公式、别尔曼公式、蒂图斯-贝尔特公式等[4,5,6,8,9], 但计算中的许多参数难以确定且容易引入误差[12,13,14]。此外, 漏入空气量对传热系数也影响较大, 文献[10]的实验结果虽然与[11]有些差异, 但都表明1%的空气含量将使换热系数降低近一半。当前的冷凝器建模主要是研究其稳态特性, 即热负荷、冷却水或空气的温度和流量对冷凝器压力的影响, 所建立的模型能够进行定性分析都是可行的, 但其换热系数与实际情况存在一定差距, 这些对定量分析结果影响较大。
本文建立船舶蒸汽动力装置冷凝器动态模型时, 不再对蒸汽作理想气体假设, 也不假设蒸汽为多变过程, 而是充分利用饱和蒸汽的物性参数, 抓住蒸汽的温度、压力、质量 (或密度) 时刻都有一一对应的关系这一特点, 进行汽侧建模;换热系数不使用上述计算公式, 而是采用试验数据拟合方式确定, 以保证模型尽量准确。
1 物理模型的假设及其数学模型
蒸汽动力装置冷凝器的进汽 (水) 成分很复杂, 包括主汽轮机排汽, 乏汽排放, 新蒸汽排放以及各种疏水和补水等, 各排汽量和参数随工况变化很大。虽然来源很多, 但对冷凝器真空控制系统而言, 都属于扰动量。
建模的最终目的是用于冷凝器压力控制, 模型的输入量是冷却水量 (由水泵控制, 本文暂不考虑这部分动态) 和抽气量, 被控量是冷凝器压力。因此需要建立扰动量、一定冷却水量及抽气量下的闭环方程组, 方可用于模型求解。
建模过程仍分汽侧、水侧和管壁换热三部分进行。
1.1 汽侧模型的假设及其数学模型
该部分流场复杂, 可假设为以下物理过程以简化建模:
(1) 各排汽 (水) 源在进入冷凝器时首先是混合过程, 混合为冷凝器压力下的饱和蒸汽和饱和水, 整个过程瞬间完成, 不考虑动态。
(2) 由于冷凝器内部始终有大量的凝结水落入热井, 热井水面温度可认为是冷凝器压力对应的饱和温度, 不考虑压力动态和稳态过程中热井水与蒸汽的换热, 不考虑热井水的闪蒸。
(3) 冷凝器空间中压力分布均匀, 即蒸汽始终为饱和蒸汽, 换热器只是将饱和蒸汽变成饱和水。
(4) 水位控制良好, 冷凝器汽侧空间容积恒定
混合过程可由质量守恒方程和能量守恒方程计算
∑Gi=Gg0+Gw0 (1)
∑Gihi=Gg0hg+Gw0hw (2)
其中Gi为各类汽 (水) 源的质量流量, hi为对应比焓, Gg0和Gw0混合后蒸汽量和凝结水量, hg和hw为相应的比焓, 都是冷凝器压力pg对应的饱和焓。
模型中只考虑蒸汽参与凝结换热, 凝结水不再考虑其换热而直接进入热井。设冷凝器蒸汽容积V不变, 此控制体积下的质量方程和能量方程分别为
式中Gg1为冷凝器抽真空抽出的蒸汽流量, Gw1为凝结水流量, mg为冷凝器内饱和蒸汽质量, Q为管壁换热量。
考虑到
并结合式 (3) 和式 (4) 可得凝结水量
式中rg=hg-hw, 表示ps下的汽化潜热。
由于蒸汽稀薄, ms很小。工程数据可以验证,
冷凝器内蒸汽密度为
不同于文献[9]中多变过程的假设, 其它热力参数都用饱和蒸汽密度的代数方程表示出来
(8)
比如在一定压力范围内, 可用多项式进行精确拟合。相比[9]中的推导过程, 这种处理方法通过考虑控制体积内蒸汽质量或密度一个动态, 就可以准确描述冷凝器内蒸汽各物性参数的变化, 建模过程简单, 也不需作更多的假设, 同时也更合理。最终汽侧的模型结构如图1所示。
1.2 考虑漏入空气影响的汽侧模型
假设空气漏入冷凝器主要是密封因素导致, 则漏入空气量为
其中k为漏气系数, 大气压为p0, 冷凝器内部空气质量为ma。
假设抽出的混合气体总量为Gout, 冷凝器内蒸汽和空气混合均匀, 则抽出的蒸汽量Gg1和空气量Gaout分别为
冷凝器内空气质量动态方程为
根据道尔顿分压定律, 总压可写为
其中Mg和Ma分别为水蒸气和空气的摩尔质量, pg为蒸汽分压, ρg为蒸汽密度, pk冷凝器总压。
最终漏入空气影响的汽侧模型如图2所示。
1.3 模型
考虑到冷却水管金属壁传热要快, 可假设冷却水管和管内冷却水温相同。冷却水侧的能量方程为
其中m1和m2分别为冷却水管质量和管内冷却水质量, C1和C2分别为水管和冷却水比热,
1.4 管壁换热模型
由于冷凝器内管道结构复杂, 蒸汽流动、组成和分布难以测定, 文献一般采用传热方程Q=Aαδt, 其中A为传热面积、δt为端差, α是传热系数。即使传热面积和端差给定, 传热系数α确定也很困难。根据工程数据利用能量方程进行反算发现, α往往与各种传热系数的计算公式存在不小偏差。
要建立封闭的冷凝器模型, 传热方程必不可少。对于一定的冷凝器, 在水侧 (包括管道) 进出口条件和平均温度已知, 汽侧压力和蒸汽流量组分一定时, 换热量也是一定的。在有一部分实验或设计数据的条件下, 可假设一个换热量关于这些因素的表达式结构, 然后辨识出表达式未知系数, 从而得到一个换热模型。采用这种换热机理与实验辨识相结合的混合法建立管壁的换热模型, 既避免了换热系数修正困难, 同时又保证模型精度。
为方便起见, 本模型仍以传热方程Q=Aαδt为基础, 不同之处主要是换热系数的辨识。在根据试验数据对换热系数反算, 即Aα=Q/δt (这里取对数平均温差为端差) , 经过观察发现Aα与冷凝器入口蒸汽量Q有较好的函数关系 (如图3所示) , 可用简单的多项式进行拟合。因此可认为
Aα=Q/δt=g (Gg0) (15)
在使用一般传热系数公式时, 涉及到冷却管的表面状况, 水管尺寸及布置情况, 蒸汽负荷, 水温等因素的修正。对于已经设计好的冷凝器而言, 换热系数的变化主要受负荷、水温等外部因素影响。Gg0反映了蒸汽负荷, 且变化范围大。冷凝器换热热阻主要在汽侧, 因此用Gg0表述换热系数的动态, 是从机理上可以理解的。
从而管壁换热模型为
Q=g (Gg0) δt (16)
漏气对换热系数的影响较很大, 在缺乏相关数据时, 可采用文献[7]中的图表。为模型使用方便, 选取典型数据点, 进行了曲线拟合, 其结果如图4所示。横坐标为冷凝器混合气体中空气含量, 即χa=ma/ (ma+mg) , 纵坐标为混合气体换热系数α与纯蒸汽换热系数αg的百分比。考虑漏气时, 根据拟合结果对式 (16) 修正即可。
2 仿真分析
上节建立的数学模型可以方便地在Matlab/Simulink下实现封装, 各模块间的输入输出如图5所示。
不同于电站机组, 船舶蒸汽动力装置设计时可能希望冷凝器定压运行, 即各个标准工况冷凝器压力相同。仿真时假定冷凝器设计压力20 kPa, 各设计工况抽气量相同。由于变量较多, 如排汽参数、冷却水参数、抽气量等, 每次只假定一个量变化, 而固定其它工况参数, 选取100%、70%、40%和10%四个工况进行仿真分析。从建模的目的出发, 这里主要分析对冷凝器压力的影响。
图6中, 由于额定设计工况冷却水量不同, 其变化采用对应工况流量进行标幺。可以看到, 在各工况下减少冷却水量, 引起压力变化较大, 增大水量, 则压力变化不明显。
冷凝器压力随排汽量变化如图7所示。当100%和70%工况的换热系数值超出了有效拟合范围, 放热系数随排汽量增大而急剧增大, 从而使冷凝器压力反而降低的反常结果, 因而这部分超出了模型适用范围, 不具有参考价值。此曲线只对应排汽标幺量小于1的部分才是有价值的。
从图8可以看出, 抽气量在各工况对冷凝器压力影响都较小。冷凝器压力恒定主要依靠大量蒸汽凝结维持, 即依靠冷却水量调节。因此, 对设计好的抽气器, 只能微调冷凝器压力, 而不能作为主要的控制手段。
冷却水温度对冷凝器压力影响很明显 (图9) , 因此随工作的海洋条件变化, 要想冷凝器定压运行, 冷却水系统要有足够的调节能力。
根据上述分析可以看出, 工况越低, 各变量对压力影响越明显, 即开环稳态增益越大。
为分析系统各工况下对冷却水量的响应, 对冷却水量增加20%进行了仿真, 其结果如图10所示。从图10可见随着工况负荷降低, 压力动态响应变慢。
从稳态和动态仿真可以看出, 工况越低, 增益越大, 同时主导时间常数越大, 给合理选择工况点设计控制器带来了麻烦。
3 结论
为分析各因素对冷凝器压力的影响程度, 本文建立了冷凝器的全工况数学模型。
建模时舍弃了一般建模时所作的蒸汽为理想气体或蒸汽动态为多变过程的假设, 而是抓住冷凝器内部气室容积不变时蒸汽饱和状态下的各参数之间一一对应的关系, 模型的建立更加合理, 过程也更加简单。
考虑到漏空气对换热系数影响巨大, 建立了漏气和抽汽部分的数学模型。鉴于一般的传热系数公式在应用于复杂对象上的困难和较大的误差, 本文采用工况试验数据反算传热系数, 然后寻求传热系数拟合的方式解决这一问题, 由此保证了模型精度。
最后在各工况对各种冷凝器压力的影响因素进行了稳态和动态分析, 分析发现依靠抽气控制冷凝器压力效果十分有限;此外各工况间系统稳态和动态特性差异较大, 系统的非线性很强, 变参数特性明显。这为船舶蒸汽动力装置冷凝器的控制策略的设计提供了参考。
船舶动态监控 篇8
关键词：内河船舶监控通信系统,GPS卫星,监控中心,中转基站服务器,嵌入式船载远程终端
0 引言
目前我国内河航运信息化管理的程度不高,内河航运企业对运营船舶的监管通过船载移动电话进行信息交流,不利于航运高效管理,且通信成本较高。同时,内河航运安全的监控大多还处于人工操作阶段,即在航道上设置若干助航标志,主要依靠船舶驾驶人员的经验来保障航行的安全性,驾驶人员的劳动强度很大,存在较大的安全隐患。因此,随着内河航行作业的船舶数量和运输量大幅度上升,产生了诸如船只动态数据管理、水上安全监控与保障、紧急事故处理、水上油品、化学品和危险品的污染监测、防治处理等一系列问题。目前这些系列问题主要依靠航道管理部门人员的人工监管来实现,管理效率低下,容易造成监管不到位的情况。
一种内河船舶通信监控系统,包括GPS卫星、监控中心、中转基站服务器、安装在船舶上的船载远程终端,其系统的拓朴结构如图1所示。船载远程终端接收GPS卫星的发送信号,确定船舶的实时地理位置,通过中转基站将信息发送到处于岸基的监控中心,由监控中心的通信子系统、监控子系统、GIS子系统等进行一系列协同数据传送、分析、处理后向船载远程终端发出预警信息,示意船舶正处于危险区域,提醒船员做好防范工作,确保安全通过危险区域。该系统实现了对内河船舶的航行路线、航行速度、内部系统、到港时间等进行实时监控管理,有效解决了船舶驾驶过程中船舶故障预警、船舶航线安全预警等一系列难点问题,进一步提高了内河船舶航行的安全性。
1 嵌入式船载远程终端的设计与实现
1.1 嵌入式船载远程终端的硬件设计
针对内河船舶通信管理的实际[8],为了将内河船舶的位置、航向以及警报等信息实时地传送到监控计算机[4],设计开发了基于GPS/GPRS技术、嵌入式系统和现代控制技术的船载远程终端,船载远程终端硬件设计图如图2所示。船位和预警信息经过处理器,由移动通信网络发送到监控中心,监控计算机从串行端口读出数据进行地图匹配和显示。监控中心的管理和调度信息通过移动通信网络以短信息(SMS)的形式发送到远程终端,并在液晶屏上显示。该系统的硬件设计主要包括ARM微处理器、GPRS模块、GPS模块、数据采集模块、现场调试模块、键盘、显示器、报警器、执行器等部分。
1.1.1 ARM微处理器
本系统采用W77E58微处理器,其内部包含32KB的E2PROM和1KB的SRAM,可以省去外部扩展存储器。具有2个增强型串口和1个调试接口,12级中断和3个16位定时/计数器,外部数据访问周期可编程,因而完全满足本系统的要求。
本系统集成了SIEMENS公司的MC35i模块作为GPRS解决方案,该模块支持EGSM900和GSM1800双频;支持数字、语音、短消息和传真;数据交换最高速率为9.6kbps;支持电压范围从5V至24V,低功耗;采用工业接口GSM Phase2/2+标准,内部包含针对GPRS/CDMA的PPP-TCP/IP协议栈。集成了标准的RS232接口以及SIM卡,可以由微处理器用AT命令通过串口进行设置。因而采用MC35i模块与本系统的串行端口相连接,使硬件部分简单实用,远程通信的开发主要集中在软件方面。
1.1.2 GPRS模块
GPRS模块具体采用MC35i模块作为GPRS解决方案,支持EGSM900和GSM1800双频;支持数字、语音、短消息和传真;数据交换最高速率为9.6kbps;支持电压范围从5V至24V,低功耗;采用工业接口GSM Phase2/2+标准,内部包含针对GPRS/CDMA的PPP-TCP/IP协议栈。集成了标准的RS232接口以及SIM卡,可以由微处理器用AT命令通过串口进行设置。因而采用MC35i模块与本系统的串行端口相连接,使硬件部分简单实用。
1.1.3 GPS模块
GPS模块具体为GPS15模块,为并行12通道GPS接收机,可同时跟踪12颗卫星、定位精度高、功耗低。结构紧凑、易于应用、接收机信息可方便的显示于显示单元或PC机上。全屏蔽封装、具备优秀抗电磁干扰特性。用户无需初始化,安装完毕接收机即可自动传送导航数据。3.3V供电电压。该模块单点定位精度小于15m,导航速度精度小于0.05m/s,串口波特率4800bps～9600bps,定位数据输出更新率1Hz。
船舶GPS定位采用GARMIN公司的GPS15模块,为并行12通道GPS接收机,可同时跟踪12颗卫星、定位精度高、功耗低。结构紧凑、易于应用、接收机信息可方便的显示于显示单元或PC机上。全屏蔽封装、具备优秀抗电磁干扰特性。用户无需初始化,安装完毕接收机即可自动传送导航数据。3.3V供电电压。该模块单点定位精度小于15m,导航速度精度小于0.05m/s,串口波特率4800bps～9600bps,定位数据输出更新率1Hz。
1.1.4 数据采集模块信号采集端口
数据采集模块预留8个通用I/O口,其中输入端口4位,输出端口4位,可作为船舶报警信息输入量和警报信号输出量与处理器的接口。
1.1.5 液晶显示器
显示器每屏最多可显示32个汉字字符和128个英文或数字字符。显示内容分为初始化、船舶位置信息、时间信息和短信息等四个页面,可通过专用按键进行翻页操作。其中,船舶位置信息页面可显示当前船舶的经度、纬度、航速和航向,时间信息显示当前北京时间和公历年、月、日等。若收到来自监控中心4的短信息,页面会有提示,可通过专用按键操作显示。
1.1.6 键盘
键盘包括复位、翻页、上翻、下翻、发送5个按键。复位按键用于船载远程终端的热启动,可使系统复位重新运行;翻页按键与上翻、下翻按键配合使用,用于切换查看液晶显示主界面、日期时间界面和短信息界面;发送按键用于切换自动发送/停止自动发送定位信息功能,每按下一次则切换自动发送/停止自动发送;报警按键对应3个级别的警报发送,按下相应按键则发送相关级别的警报信息。
1.1.7 现场调试模块
现场调试模块方便用户以后对船载远程终端2进行部分参数更改,以适应不同时候不同环境的系统需求。
1.2 船载远程终端的程序设计
在船位推算方法辅助GPS进行船舶定位的基础上[5][6],设计了远程终端的微处理器程序,共分为初始化、GPS定位信息接收、GPRS通信信息的发送和接收[2]、显示控制、按键处理、定位信息处理和推算等几个功能模块,主程序流程如图3所示。
GPRS的发送和接收控制采用串行中断方式,通过AT指令进行短信息操作3,如设置短信格式为AT+CMGF,设置短信存储载体为AT+CPMS,设置短信接收提示方式为AT+CNMI,发送短信为AT+CMGS,显示短信为AT+CMGL。短信息发送采用PDU(用户分组数据单元)格式,用户数据最长可用到140字节。
为了提高数据传输的加密和解密功能,监控中心发送英文和数字则短信息前加“*”,如“*AAA123或*321Aa”,而发送中文则信息前加“**”,并转换为GB2312码,如发送“有台风”信息则应转换为“**D3D0CCA8B7E7”。
按照信息功能和类别,远程终端发送的信息分为三种情况,即定位信息、报警信息和查位信息。
1.2.1 船舶定位信息
在终端系统处于自动发送状态时(发送指示灯亮),终端以短信息方式向监控中心自动发送船位等GPS信息,格式如下:
其中包括北纬和东经等船舶位置信息,程序中设计了报头判别和信息转换,若未能取得有效的定位信息,则采用船位推算方法进行补偿。如本信息中,“$GPRMC”是GPS定位信息报头,“004004”为世界时信息,“A”或“V”分别表示该定位信息是有效信息或无效信息,“2301.0039,N,11320.3514,E”表示当前船舶处于北纬23°01.0039′东经113°20.3514′的位置。
默认情况下,每次发送间隔为1分钟以短信息方式发送一次GPS信息,如果GPS没有定位,开始将会有信息提示,此时可以关闭发送。
1.2.2 报警信息
在按下报警按键时(报警指示灯闪烁1次),终端以短信息方式向监控中心警报信息,包括警报级别、船舶位置和报警时间等信息,其格式如下:
其中,“$ALARM”是报警信息报头,报头后的“A”、“B”或“C”表示警报级别,其后为报警时的船舶位置和时间等信息。
1.2.3 查位信息
当监控中心向船载终端发送“*find”指令时,表示监控中心欲查询某船舶的位置信息。此时,收到此短信息的船载终端将立即自动向监控中心发送一次本船舶的位置信息,并在终端液晶显示器显示“find”短信,查位信息格式如下:
查位信息与定位信息格式相似,不同的是查位信息的最后带有“*find”字串。
预警提示
当监控中心接收到船位信息并判断船舶处于预警危险区域范围内,自动向船载终端发送预警短信息,其信息格式为:“**D7A2D2E2A3BA”+预警内容的GB2312编码字串,船载终端收到后,控制蜂鸣器短响三声进行预警提示。
2 监控中心的组成
监控中心的组成包括通讯子系统、监控子系统和GIS子系统。通讯子系统包括数据接收接口、数据发送接口。监控中心的构成图如图4所示。监控子系统包括监控模块、数据处理模块、用户管理模块、信息库;GIS子系统包括GIS数据库、GIS数据处理模块。GIS数据处理模块包括数据输入子模块、数据编辑子模块、数据查询与分析子模块、数据管理子模块、数据输出子模块。
数据输入模块负责GIS数据库中点、线、面数据的输入;数据编辑模块负责建立空间数据的拓扑关系,实现空间数据和属性数据的关联,完成数据的增加、删除和修改;数据管理模块负责数据库的定义、建立、访问和维护;数据管理模块负责对空间数据进行放大、缩小、漫游等操作,对空间数据及属性数据进行双向查询,对空间数据进行分析等;数据输出模块负责显示或输出地形图、专题图、文档与表格。
3 内河船舶监控通信系统的工作过程
3.1 自检和初始化
船载远程终端上电开机后,首先进行自检和初始化,自检及初始化过程结束后,终端系统对GPS模块进行检查,若GPS模块尚未取得有效的定位信息,则显示“GPS没有定位”的信息提示界面,并保持显示约5s;若GPS模块已取得有效的定位信息,或GPS没有定位提示信息显示5s后,则显示提示东经、北纬、航速、航向的信息界面,完成船载远程终端的初始化。船载远程终端接收到监控中心的命令后,通过ARM微处理器进行分析处理后,由执行器对船舶各个系统进行操作,实现远程操作。
3.2 信息传输及信息处理
船载远程终端与GPS卫星之间相互通信,通过GPS卫星的定位确定船舶的实时地理位置7],如船舶所在的经度和纬度。船载远程终端获取到船舶的地理位置信息后,通过中转基站服务器将该信息发送到处于岸基的监控中心,数据通过通讯子系统的数据接收接口传输到监控子系统中,并由监控模块、数据处理模块进行分析、处理,最后将数据与GIS数据库中存储的地理位置信息进行比较,从而在GIS数据库中提取出船舶所处的实时经纬度所对应的地理位置信息,该地理位置信息为已知的点、线、面数据。被提取的点、线、面数据再经过GIS数据处理模块进行处理后,可建立起船舶航行的地理位置信息地图,达到实时监控船舶航行的目的。另外,当船舶所处经纬度不能从GIS数据库中提取出对应的地理位置信息时,可通过数据处理模块、GIS数据处理模块对新的地理位置信息进行录入,并储存到GIS数据库中相应的位置,以便以后可以直接调用。
3.3 预警实现
在河道中,总有一些危险区域,例如桥梁、暗礁或弯道等。在本系统中,设置一个预警危险区域表[1],把桥梁、暗礁或弯道等危险区资料存放在此表中。在监控启动后,接收到船舶上船载远程终端发来的方位信息,并从GIS数据库提取出具体地理位置信息后,与表中预警危险区域比较,经过数据处理模块、监控模块的分析处理后,最后由通讯子系统中的数据发送接口向船载远程终端发出预警信息,示意船舶正处于危险区域,提醒船员做好防范工作,确保安全通过危险区域。[9][10]船员可通过船载远程终端上的“上翻”或“下翻”按键,查看来自监控中心的短信息。按下“切换”按键,则返回主界面。当液晶屏显示“find”短信息时,表明监控中心正在进行查位操作,船载终端系统会自动向监控中心发送本船舶的位置和航向信息。当监控中心接收到船位信息并判断船舶处于预警危险区域范围内,自动向船载远程终端发送预警短信息,船载远程终端收到后,控制报警器进行预警提示。
4 结束语
本文涉及的一种内河船舶监控通信系统是一种集监控、查询、预警等多功能于一体的远程监控系统。不仅能够对船舶的航行路线、航行速度、内部系统进行实时监控和查询,且能够自动对船舶发出预警信息,进一步提高了船舶航行的安全性。
参考文献
[1]王贵恩,孙永林,吴晶.基于小波神经网络的船舶航迹盲区补偿方法[J].通信技术,2009(1).
[2]余臻,基于AT指令集的远程通信的实现[J].厦门大学学报,2004(3).
[3]江泽西,吕风,GSM网络AT指令仿真系统的研究与开发[J].现代计算机技术,2005(17).
[4]吴泉源,刘江宁,人工智能与专家系统[M].国防科技大学出版社,1995.
[5]Joseph Giarratatano,Gary Riley,Expert Systems Principles and Programming[M].机械工业出版社,2000.
[6]王贵恩,孙永林,基于船位推算和GPS的嵌入式内河船舶远程终端设计[J].交通与计算机,2007(3).
[7]孙永林,王贵恩,朱强,基于GSM移动通信网络的内河船舶监控系统的研制[J].交通与计算机,2008(1).
[8]许焕明,王贵恩,基于INMARSAT Fleet 33的河海船舶监管通信系统的研究[J].航海技术,2007(6).
[9]朱强,王贵恩.分层对等网搜索模型研究[J].计算机与数字工程,2007(6).
在线监控系统在船舶航行中的应用 篇9
就目前来说, 船舶航行信息主要体现在航海信息、导航监控信息以及船舶动态通信信息这三大方面。其中, 航海信息主要是通过数字化的电子海图展示的, 它涵盖了各种海域地理信息以及各种数据的处理和显示应用, 导航监控信息则可以让船舶实现自动获取周围信息, 并以此发出相应指令的功能, 例如, 航线、航速、载货等;船舶动态通信信息主要是为了实现其与公司之间的数据交换, 它连通因特网, 充分利用一些卫星通信设备、无线通信网等信息化技术, 实现与广域网的直接数据交换, 另外, 其还可以实现点与点之间的数据交换, 例如, 船舶所在的具体经纬度信息等[1]。
二、在线监控系统在船舶航行中的实现和应用前景
(一) 电子海图。
依照国际《航海图编绘规范》, 电子海图能够精确的绘制出各个海区的总貌以及国家的各种路况信息, 而且在数字化船舶监控系统中, 利用短息模块, 可以实现各种紧急事故的报警。其中, 在航海方面, 有水深、海底光缆、灯标等要素, 而且通过智能分析, 及时发布和更新各种航海通告。例如, 利用数字化监控系统, 各个港航部门可以通过船/岸通信, 语音通信等实现工作情况下的文档传输, 完成了空间信息技术和现代通信技术的完美结合。另外, 在海湾附近, 诸如海岸性质、码头、障碍物等各种要素信息也都有所标示。总之, 利用数字化船舶监控系统可以帮助用户实现界面的一体化综合信息平台的建立。
(二) 超远程通信技术在船舶在线监控系统中的应用。
从理论上讲, 关于数字化信息监控系统的超远通信距离在180到200n mile之间, 而现代短波电台的通信距离却超出100km, 其时间段受到严重影响。因此, 利用窄带分集接收, 可以实现信号的定向输出, 增强方向区域信号场, 满足下行覆盖通信要求。
◆李欣宇黄林
和常规的无线通信相比较, 图中的分集接收方式中, DSP信号经过处理之后, 其灵敏度大约在-128到130d B之间, 保证了信号容易被解调还原。而且在具体的实施方案中要使用VHF或者是UHF频段的工作频率。关于通信特点方式, 利用频分多址技术。为了解决环境噪声大的影响问题, 方案中要实现超距离全数字基站技术, 保证信号被充分还原解调出来。注意, 空中无线速率要严格控制在9.6kbps, 基站下行功率一定要超出50W, 船台接收台要使用20W的高灵敏度接收台, 控制VHF段在50到60或者是130到160MHz之间。基站天线设在高山上, 通信距离200n mile, 海拔1000m, 基站高度200m。
在全国建设13到15个基站, 实现全部近海的覆盖。利用有线网络和方式实现因特网的连接, 建立全国总数据处理监控中心, 然后通过监控终端实现到各个用户或者是不同的海事管理部门的分散控制。在整个方案中, 假设信息量为100bit/条, 那么监控船舶数就在30—40艘/秒钟, 而且一个周期为五分钟, 一艘船舶采集一次数据, 那么计算30×60×5, 即是有9000艘船舶可以实现同时的跟踪监控[2]。
最终, 关于监控中的通话服务, 利用CELP数字压缩技术, 保证语言质量在4级以上, 这样就会占用空中速率4.8K, 那么此时监控数据将降低一半。
小结
综上所述, 在线监控系统强化了船舶航行中的调度功能, 充分实现了自动化的管理和操控, 更为精确地控制了船舶航行中的运行状况, 能够在第一时间段内发现和处理各种风险问题, 减少了不必要的损失, 降低了风险成本, 具有很好的发展前景。H
参考文献
船舶动态监控 篇10
关键词：船舶空调；热舒适性；指标；PMV&PPD
前言
船舶空调在舱室内为船员、旅客创造一个舒适的生活、工作环境，满足人们对环境舒适的要求，属于舒适性空调。船员的身心健康，工作能力及效率极大程度上取决于船舶舱室的舒适状况。人体的热感觉与舒适感不可混为一谈，舒适感具有更广泛的意义，它不仅包含了人体的热感觉，还与舱室的壁面温度，空气温度，相对湿度，气流速度，空气品质等因素有关。鉴于船舶室外环境的特殊性，温度波动性大，为了保障船员在这样的环境中正常的工作和休息，研究其船舶空调的舒适性具有重要的意义。
1 影响船舶舱室热舒适性的因素
ASHRAE55-92标准将人体的舒适性定义为人对周围环境表示满意的程度，是通过研究人对周围环境的主观反映来确定的人体舒适环境参数的最佳范围及允许范围的[1]。船舶舱室内的空气基本参数主要是根据船员舒适感要求来确定。本文主要从以下因素分别阐述。
1.1 影响舱室热舒适性的微气候指标
影响船员热感觉的重要因素是船舶舱室的微气候指标[2]，包含船舶室外环境的热工参数（即海况）及其组合，影响舱室内热感觉的主要参数包括：空气温度，空气流速，空气的相对湿度及空气清新度，周围环境的温度及热辐射。把微气候参数及对热感觉有显著影响的微气候参数的各种组合的综合指标，定义为微气候指标。船舶舱室内微气候指标的高低对船员的身体健康、生活水平、工作学习效率将产生重大影响。
为了研究空气温度、相对湿度及气体流速和墙体内表面热辐射对人体舒适性的综合影响，这里引入有效温度的概念[3]。为考虑环境中辐射对人体的影响，用黑球温度代替干球温度来修正原有效温度指标，称为修正有效温度（ET），它在数值上等于产生相同感觉的静止饱和空气的温度。鉴于船舶的特殊性，一般选择室内温度为20℃，相对湿度为60%，按照设计标准，室内壁面温度与室内环境温度温差控制在4℃以内，人体舒适感较好。
1.2 舱室内空气品质对热舒适性的影响
船舶是一个封闭的环境，室内空气的品质与舒适性有着本质的、密切的关联。室内空气的温湿度影响着人体的感觉，室内气流分布状况及流场的均匀性影响室内空气的整体品质。合理的送回风方式及空气流动形式有助于排出室内油气、污浊物、尘埃，降低室内污浊气体的浓度，除湿降热，营造舒适的室内环境。按照《公共建筑节能设计标准》设计标准，船舶船员舱室的新风量一般选择为10m3/（h·p）。
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