港口船舶动态监控系统建设专项方案.doc

港口船舶动态监控系统建设方案1. 电子海图显示系统概述电子海图作为在港口区域航行与作业船舶监控工作平台，直观快捷地向监控管理人员提供船舶在港口当前位置和航行状态。对船舶航行信息存储，可以对船舶在港口区域航行历史状态查询和再现，为船舶监控和管理提供强有力保证。本系统电子海图数据平台采用代表国内官方水道测量组织权威电子矢量海图数据，保证了电子海图数据合法性和精确性，并且按照中华人民共和国电子海图技术规范和IHO（国际航道测量组织）S-52，S-57原则进行设计，完全支持中文。在电子海图系统平台上，结合岸基AIS系统（AISPORT）、AIS数据解决中心（AIS-Space），实现船舶基本信息管理、船舶动态信息管理和船舶监控报警等功能。电子海图将作为AIS系统工作平台，辖区水域AIS船舶数据可以直接叠加显示在电子海图上。系统软、硬件配备采用通用设备为主，便于顾客维护和设备更新。电子海图AIS软件操作平台将采用Windows /XP。硬件可采用通用网络服务器。2. 系统功能系统功能框架图如下图所示，系统由岸基AIS设备（AISPORT）、AIS数据解决中心（AIS-Space）、船舶信息管理、船舶监控报警、船舶动态信息分发、港口视频监控系统接口和电子海图综合显示软件等构成。图 21 系统功能框架岸基AIS设备（AISPORT）：在港口位置较高位置架设AIS基站收发天线接受船载AIS设备发送AIS动态信息，AISPORT对船舶进出港和靠泊船舶动态进行采集。AIS数据解决中心（AIS-Space）：通过岸基AIS设备接受船舶AIS信息可以获得船舶静态信息，例如：船名、呼号、MMSI号等信息；船舶航行动态，例如：航速、航向、转向率等。将岸基AIS设备接受、采集港口区域航行船舶AIS信息进行解析后统一数据库存储，为后续船舶监控和管理功能提供数据库支持。船舶信息管理：对数据库存储AIS信息进行分类整顿，为电子海图综合显示提供信息支持。船舶监控报警：对当前港口区域船舶进行监控，设立报警条件，当在港口区域航行或作业船舶浮现违背或满足报警条件时，提供报警信息。在电子海图综合显示界面上，向值班监控人员进行声光报警。船舶动态信息分发：对采集和存储船舶AIS信息进行授权信息查询和分发，为系统其她自系统提供船舶AIS信息，为将来信息资源共享和系统扩展提供支持。港口视频监控系统接口：通过点击海图图标或船舶可以打开附近摄像机监控图像，以便操作人员通过操控摄像机观测船舶及周边环境。电子海图综合显示：电子海图综合显示基本功能涉及航线设计、航向航迹监测、历史航迹显示、航行自动警报、迅速查询各种信息、船舶动态实时显示等。2.1 电子海图综合显示2.1.1 海图显示与控制1) 海图显示采用专业电子海图数据专业版电子海图信息平台，基于C/S(客户机/服务器)模式电子海图应用系统，适合熟悉航海电子海图操作顾客使用，进行专业船舶监控与管理。图 22海图显示本系统同步提供基于Google Mapweb版船舶信息显示。公司内授权办公顾客都可以查询有关船舶动态信息。Google Map具备强大陆地详细信息显示与查询功能，支持地图显示、地形显示和卫星照片显示等功能，如下图所示。图 23 基于WebGoogle Map显示2) 放大海图放大涉及三种方式。开窗放大将选定区域放大到整个显示界面；中心放大以当前显示界面中心点为中心进行比例尺放大；3) 缩小海图缩小涉及两种方式。中心缩小与中心放大相对，以当前显示界面中心点为中心进行比例尺缩小；区域缩小将当前显示界面区域海图缩小到选定区域中。4) 漫游漫游功能可以切换显示界面中显示海图区域。如果是多图模式，那么切换到其他区域时，将自动切换显示该区域所相应海图数据。漫游涉及中心漫游和拖动漫游。中心漫游指海图以指定点为中心进行显示；拖动漫游可以拖拉方式变化海图当前显示区域，达到漫游效果。5) 显示模式选取显示模式涉及基本、原则、所有和自定义。海图数据依照海图要素重要性和要素类别，将海图分层若干层。可依照实际需要显示指定层。图 24海图分层显示6) 海图显示颜色方案控制。按照IHO S52原则规定海图提供白天、黎明、傍晚和夜晚四种海图配色方案。如图2-4所示。图 25海图显示颜色方案2.1.2 海图作业海图作业涉及海图标绘、海图计算、要素拾取、航线设计、船位推算等功能。1) 海图标绘l 海图标绘可以完毕如下类型标绘： 点标绘：由顾客输入或用鼠标在海图上选用一点顾客选定特殊符号进行标绘，点标绘可以涉及标绘时间和简短文字描述； 线标绘：由顾客输入或用鼠标在海图上持续两个或两个以上点，将相邻两点用直线段和顾客选取线型连接。线标绘可以涉及标绘时间和简短文字描述； 圆域标绘：由顾客输入圆心和半径或用鼠标在海图上选取一种矩形，顾客可以选取线型、颜色和填充颜色、填充模式标绘出圆域。圆域标绘可以涉及标绘时间和简短文字描述； 矩形标绘：由顾客输入或用鼠标在海图上选取两对角点，标绘出相应边与经纬线平行矩形。顾客可以选取线型、颜色、填充颜色和填充模式标绘出矩形。矩形标绘可以涉及标绘时间和简短文字描述； 任意形状多边形标绘：由顾客输入或用鼠标依次给定三个或三个以上点，将各点依次用直线段连接，标绘出封闭简朴多边形。顾客可以选取线型、颜色、填充颜色和填充模式标绘出矩形。多边形标绘可以涉及标绘时间和简短文字描述； 文字标注：即在给定点处标注阐明性文字。图 26 海图标绘 海图标绘共享海图标绘信息使用数据库管理，只需专人进行标绘内容进行维护。依照标绘有关人员不同，可分为公共标绘和私人标绘。公共标绘对所有系统注册顾客都可见，而私人标绘只对被授权顾客有效。 海图标绘有效期对于每一种海图标绘对象，都可以设立其有效期。该标绘只在有效期内进行显示。过期将自动删除。2) 海图计算 两点间距离计算。即计算任意给定两点间恒向线距离和大圆距离； 点到点方位计算，即计算从一给定点到另一给定点恒向线方位； 多点间距离计算。即由顾客依次给定各种（两个以上）点，分别计算相邻两点间恒向线距离和从起点到终点总距离； 方位距离位置计算。即给定从某个未知位置点到某个已知位置点方位和距离，计算未知点地理坐标。图 27海图计算3) 要素拾取可查询海图上任意位置海图要素详细属性信息。涉及该要素所在位置、类型、所属层名和该要素特有属性。4) 航线设计航线设计用于为船舶航行制定可行航线，并可自动计算船舶航行时间表。 用鼠标直接在电子海图上绘制转向点； 通过手工输入转向点坐标来设计航线； 容许设立每段航线航线偏移（XTE）； 航线设计：由筹划速度计算预测到达时间（ETA)，由预测到达时间计算航行速度 ； 打印筹划航线及转向点。图 28航线设计5) 船位推算假设已知某个船舶位置和航向航速，推算在将来某个时间船舶也许浮现位置。并在电子海图上标绘出起点和终点位置。2.1.3 气象信息功能对于来自不同气象预报部门气象信息，分别以不同方式标绘于海图之上。气象信息分为台风预报信息和气象预报信息。2.1.3.1 台风标绘台风信息获取涉及两种方式。一是从气象部门获取气象预报文献，系统直接解析气象数据导入数据库；二是从气象部门获取气象传真，通过台风信息输入界面手工输入。当前台风信息预报大都通过传真方式得到。台风预报信息涉及预报台风名称，时间，当前位置、风力、风圈半径以及将来24，48和72小时预报位置等。如下图：图 29 台风预报在电子海图信息平台中，将标绘出活动台风中心、风力、影响范畴、运动轨迹和将来去向等。如下图：图 210台风预报显示2.1.3.2 台风预警对于当前活动台风，需要实时关注船舶和平台与台风相对位置关系。以保证船舶和平台相对台风处在安全状态或及时做好防台准备。对于所有船舶，如果该船最新船位报告时间距离当前时间在24小时内，则对该船台风预警功能以为有效。该船在显示时将同步标注依照最新船位报告航速推算出当前时间所在船位。对于平台，则无时间限制，始终以最新位置作为当前位置。如果船舶最新位置落在台风当前影响范畴内，即提供预警提示，为防台办法提供信息支持。2.1.4 气象信息标绘气象信息可以涉及风、浪和气压等信息。通过从气象发布部门获取气象预报数据文献，本系统依照气象数据，将气象信息以图形化方式显示在电子海图上。如下图：图 211气象信息标绘可以查询显示气象信息详细信息。例如风位置、风力和风向；浪位置，浪高和浪迈进方向；等压线等压值以及等压中心等压值与位置等等。2.1.5 海图打印支持所见即所得打印。在当前海图上或者指定打印区域中显示所有对象，涉及海图、经纬线和航线等，都将所有实现打印功能。3. 船舶信息管理模块3.1 关于AIS国际规范1999年10月国际海事组织（IMO）航行安全技术分委会举办第45次会议，对海上人命安全国际公约（SOLAS）第五章修订意见草案进行最后审议。经与会代表和专家审定，会议通过并形成了SOLAS公约新第五章。在这个于7月1日生效新五章第四条“船载航行系统和设备配备规定和运营原则”中，扩大了原先设备系统配备规定范畴。其中较为重要自动化航行设备有“通用船载自动辨认系统AIS”和“航线数据记录仪VDR”。IMO海安会第73届会议于12月5日通过了SOLAS74公约修正案，修正案已于7月1日生效。依照SOLAS74公约修正案第五章规定，所有300及300以上总吨并从事国际航行船舶和500及500以上总吨非国际航行货船以及不限尺度客船，将强制配备船载自动辨认系统（AIS）设备，最后安装期限如下：1. 7月1日及后来建造船舶，应于建造竣工前安装；2. 7月1日此前建造从事国际航行客船，应不晚于7月1日安装；3. 7月1日此前建造从事国际航行散装液货船，应于7月1日或之后进行第一次设备安全检查之前安装；4. 除客船、散装液货船以外，7月1日此前建造并从事国际航行50,000总吨及以上吨位船舶，应不晚于7月1日安装；5. 除客船、散装液货船以外，7月1日此前建造并从事国际航行10,000总吨以上且低于50,000总吨船舶，应不晚于7月1日安装；6. 除客船、散装液货船以外，7月1日此前建造并从事国际航行3,000总吨以上且低于10,000总吨船舶，应不晚于7月1日安装；7. 除客船、散装液货船以外，7月1日此前建造并从事国际航行300总吨以上且低于3,000总吨船舶，应不晚于7月1日安装；8. 7月1日此前建造从事国内航行船舶，应不晚于7月1日安装。3.2 通过AIS获取船舶动态信息本系统可以通过在港口位置较高位置架设AIS基站收发天线接受船载AIS设备发送AIS动态信息。在船舶上安装AIS设备（参见3.1节IMO SOLAS公约关于规定），可以获取船舶AIS动态信息。静态信息：IMO编码(如有)、呼号和船名、船长度和宽度、船类型、定位天线在船上位置。动态信息：船位、国际协调时、对地航向、对地航速、航迹向、航行状态、转向率、横倾角(选用项)、纵倾和横摆(选用项)。航行有关信息：船舶吃水、危险货品类型、目港和预测到达时间、航行筹划(选用项)、简要安全信息。从AIS接受机和AIS设备获取AIS信息涉及： MMSI number（MMSI号码） Navigational status（航行状态） Rate of turn（ROT）（转向率） Speed over ground（SOG）（对地航速） Longitude（经度） Latitude（纬度） Course over ground（COG）（对地航向） True heading（船首真方向） IMO number（IMO号码） Call sign（呼喊号码） Name（船舶名称） Type of ship and cargo type（船舶和货品类型） Dimension/reference for position（尺寸/参照位置）包括船舶长度和宽度，以及电子定位设备在船舶上位置。 Type of electronic position fixing device（电子定位固定设备类型） Estimated time of arrival（预测到达时间） Maximum present static draught（最大吃水） Destination（目地）图 31 Ais信息显示图 32 Ais信息查询3.3 基于电子海图船舶信息查询图 33 船舶基本信息查询与显示4. 船舶监控报警模块4.1 船位显示在当前海图或选定海域内，以图形方式显示船舶船舶位置信息，需要时还可以显示速度矢量线，也可以同步显示名称（或呼号）、航向、航速等。4.2 区域监控针对特定区域，监控船舶和区域位置关系，一旦船舶进入或者离开此区域则进行报警提示。特定区域可以是多边形、矩形和扇形区域。在电子海图系统中以特殊标志进行显示。对于所有船舶，如果最新获取两个船位分别位于报警区域内和外，则进行区域报警。4.3 船舶动态信息查询通过岸基AIS采集船舶信息，可查询其动态信息。图 41 船舶动态信息显示4.4 航迹推算对已知其筹划航线船舶、可依照其筹划航线和近来报告位置、航速、航向、推算出当前船位或将来某时刻应到达位置。4.5 会遇计算针对顾客指定两条船舶，依照其最新报告位置、航向和航速，计算两条船也许会遇位置和时间。并在海图上绘制出相遇位置。5. 港口视频监控系统接口通过本系统可以调用港口/码头监控摄像机，观看摄像机图像，并依照相应授权进行摄像机云台控制，用于实时观测船舶或码头动态。