智能航標(biāo)作業(yè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究論文
摘要：通過整合現(xiàn)有衛(wèi)星定位、船舶導(dǎo)航、航標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等技術(shù)，建設(shè)一個(gè)兼顧航標(biāo)定位、作業(yè)導(dǎo)航、航標(biāo)資料管理、作業(yè)信息共享的信息化平臺(tái)，將進(jìn)一步提高航標(biāo)作業(yè)的安全性、準(zhǔn)確性和便利性。
關(guān)鍵詞：智能；航標(biāo)作業(yè)；數(shù)據(jù)共享；電子海圖
“十三五”時(shí)期，在國(guó)家海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略和轄區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅速發(fā)展的大背景下，轄區(qū)港口、海洋工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，導(dǎo)助航設(shè)施數(shù)量逐年增加，航標(biāo)維護(hù)工作量也隨之增長(zhǎng)。北海航海保障中心“十三五”規(guī)劃中明確提出“提升航標(biāo)業(yè)務(wù)管理信息化水平，提升航標(biāo)管理效率”的要求，為促進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)在航海保障服務(wù)領(lǐng)域的深度應(yīng)用，建立基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的綜合航海保障體系，加強(qiáng)對(duì)信息數(shù)據(jù)的感知、傳輸和管理，綜合天津航標(biāo)處轄區(qū)航標(biāo)維護(hù)工作任務(wù)特點(diǎn)和航標(biāo)維護(hù)設(shè)備能力情況，擬研究開發(fā)智能航標(biāo)作業(yè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。
1.浮標(biāo)作業(yè)現(xiàn)狀分析
隨著港口和海洋工程的發(fā)展，航標(biāo)設(shè)置范圍不斷擴(kuò)大，作業(yè)單位的作業(yè)地點(diǎn)更加分散，各作業(yè)單位的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)一般采取集中會(huì)議的方式進(jìn)行交流，難以實(shí)時(shí)、全面的共享。原使用的作業(yè)系統(tǒng)普遍存在電子海圖較早失去現(xiàn)勢(shì)性、沒有電子海圖無法直觀查看作業(yè)軌跡以及需要人工錄入航標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和變動(dòng)信息等問題，在增加一線工作量的同時(shí)，也容易產(chǎn)生人為失誤。在航標(biāo)巡檢、拋設(shè)、更換、撤除、調(diào)整等作業(yè)過程中，現(xiàn)有操作方式需要人工將天線放置在船舶作業(yè)的具體位置，給作業(yè)人員造成安全隱患的同時(shí)，增加了工作難度�，F(xiàn)有GPS定位在船舶速度較低的情況下，無法準(zhǔn)確判斷導(dǎo)航方向，需要作業(yè)人員結(jié)合其他導(dǎo)航設(shè)備提供的信息人工判斷方向，影響工作效率，限制了作業(yè)質(zhì)量的提升。
2.系統(tǒng)建設(shè)的必要性
�。�1）建立基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的航標(biāo)作業(yè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，有助于加強(qiáng)對(duì)各作業(yè)單位作業(yè)信息數(shù)據(jù)的感知、傳輸和管理，實(shí)現(xiàn)各航標(biāo)業(yè)務(wù)管理單位之間的作業(yè)信息的互聯(lián)互通，消除信息孤島，提高信息復(fù)用水平。（2）研發(fā)智能航標(biāo)作業(yè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可有效將電子海圖、船舶通導(dǎo)數(shù)據(jù)、航標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫等整合利用，提高航標(biāo)作業(yè)的信息化程度，使操作者更直觀、更準(zhǔn)確的完成航標(biāo)任務(wù)作業(yè)的要求，在確保作業(yè)質(zhì)量的同時(shí)，減輕作業(yè)人員工作量。（3）海事“三化”中的“現(xiàn)代化”提出了“裝備良、技術(shù)先進(jìn)、文化領(lǐng)先”的要求，研發(fā)智能航標(biāo)作業(yè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)正是實(shí)現(xiàn)海事裝備現(xiàn)代化管理的重要手段和必由之路。目前，電子海圖、數(shù)據(jù)信息化共享等技術(shù)已逐漸成熟，為系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
3.系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)由航標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、電子海圖、船舶定位、航行記錄、作業(yè)管理等部分構(gòu)成，為作業(yè)船舶提供目標(biāo)數(shù)據(jù)和精準(zhǔn)定位、記錄航行軌跡、推薦航路等服務(wù)。系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，分為服務(wù)器端和客戶端。系統(tǒng)硬件主要包括服務(wù)器、GPS天線、北斗天線，軟件主要包括數(shù)據(jù)庫、電子海圖、應(yīng)用軟件等。
（1）航標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)本系統(tǒng)所需的航標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)從“全國(guó)沿海航標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（航標(biāo)處版）”中獲取，包括航標(biāo)名稱、航標(biāo)編號(hào)、坐標(biāo)、燈質(zhì)等信息。本系統(tǒng)對(duì)航標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)沒有修改權(quán)限，通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)從“全國(guó)沿海航標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（航標(biāo)處版）”單向同步所需數(shù)據(jù)，確保本系統(tǒng)應(yīng)用的航標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是最新的。在沒有公網(wǎng)信號(hào)覆蓋的情況下，可通過U盤進(jìn)行航標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的拷貝。作業(yè)完成后，變動(dòng)的航標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)按照《航標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫維護(hù)須知》的相關(guān)要求，由航標(biāo)管理站更新至“全國(guó)沿海航標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（航標(biāo)處版）”。
�。�2）船舶定位同時(shí)安裝GPS天線和北斗天線，并接入船舶電羅經(jīng)和本船對(duì)地航速等信號(hào)，系統(tǒng)自動(dòng)修正定位天線與航標(biāo)作業(yè)位置之間的誤差，經(jīng)數(shù)字化后顯示到客戶端，為駕駛員快速提供精準(zhǔn)的坐標(biāo)和航向，解決以往人工核準(zhǔn)信息的困難，使作業(yè)過程更加簡(jiǎn)便，提高作業(yè)效率。
（3）電子海圖電子海圖在服務(wù)器端更新，通過互聯(lián)網(wǎng)或U盤由服務(wù)器端單向?qū)肟蛻舳�，�?dǎo)入的新海圖與客戶端中已存在的海圖自動(dòng)拼接顯示。
�。�4）航行記錄GPS和北斗船載終端按照設(shè)定的.時(shí)間間隔，將船舶的坐標(biāo)、航向、航速等動(dòng)態(tài)信息實(shí)時(shí)傳送至管理平臺(tái)上，船舶駕駛?cè)藛T通過管理平臺(tái)即可掌握船舶的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。管理平臺(tái)自動(dòng)記錄船舶航行的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行航行軌跡的回放和導(dǎo)出。軌跡回放區(qū)域可根據(jù)起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間、作業(yè)目標(biāo)、作業(yè)類型進(jìn)行篩選。顯示軌跡形式分為列表模式或海圖模式。列表形式顯示包括時(shí)間、速度、船舶方向、航標(biāo)方向、經(jīng)緯度。海圖模式以海圖為基礎(chǔ)，在海圖上更直觀的顯示船舶運(yùn)行的軌跡和船舶的相關(guān)信息，可按選擇的倍速進(jìn)行回放，同時(shí)可導(dǎo)出靜態(tài)圖片和動(dòng)態(tài)圖像。
�。�5）作業(yè)管理
�、僮鳂I(yè)目標(biāo)獲取。一是本系統(tǒng)服務(wù)器從“兩個(gè)平臺(tái)”服務(wù)器中獲取作業(yè)目標(biāo)的數(shù)據(jù)后，同步至船載終端；二是手動(dòng)將作業(yè)目標(biāo)數(shù)據(jù)錄入船載終端。
②數(shù)據(jù)共享。作業(yè)完成后，利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或U盤在服務(wù)器端與船載終端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，不再限于作業(yè)總結(jié)會(huì)上口述交流，為船舶駕駛員之間及時(shí)分享作業(yè)經(jīng)驗(yàn)提供便利。
�、酆铰吠扑]。考慮船舶作業(yè)效率和安全性，需為駕駛員提供直觀、安全的航線。駕駛員可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)預(yù)設(shè)航線、根據(jù)需要選擇自動(dòng)記錄的歷史航線，或者由平臺(tái)智能推薦航線。平臺(tái)根據(jù)駕駛員選擇的要素（如作業(yè)時(shí)長(zhǎng)優(yōu)先、節(jié)能減排優(yōu)先、危險(xiǎn)點(diǎn)優(yōu)先）后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，推薦最佳航線，在行駛過程中提示航速、航向以及淺點(diǎn)、沉船和轉(zhuǎn)向點(diǎn)等信息，為航行提供更豐富的參考數(shù)據(jù)。
4.結(jié)束語
本系統(tǒng)建成后，各作業(yè)單位可以實(shí)時(shí)分享航標(biāo)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，減輕一線作業(yè)人員在航標(biāo)作業(yè)過程中對(duì)作業(yè)數(shù)據(jù)的搜集、設(shè)計(jì)、定位操作、任務(wù)記錄和整理工作量，顯著提高作業(yè)效率，提升作業(yè)安全性。該系統(tǒng)經(jīng)試運(yùn)行完善后，可推廣至海區(qū)各作業(yè)船舶和航標(biāo)管理站。
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