智慧航标系统设计

石顺锋

（上海埃威航空电子有限公司，上海 200233）

智慧航标系统设计

石顺锋

（上海埃威航空电子有限公司，上海 200233）

随着世界航运经济的发展，港口规模、船舶流量和船舶尺寸等越来越大，通过现代电子航海等技术的应用，利用计算机技术管理数字化航标，实现航标智慧化已经成为大势所趋。智能航标系统利用AIS通信链路和3G网络实现实时航标和船舶状态监测，可有效提高监测效率，降低成本。该系统自主研发、独立运行，具有完全自主知识产权，特别适合港口和航道应用。

智能数字化；AIS航标；航标监控

1 引言

“数字航标”的内涵就是将传统助航元素用数字化、信息化、虚拟化、可视化方式，在现代计算机可视环境中进行动态管理，从这一点上讲，数字助航就是以真实航行、港口、航道以地理位置关系为基础而组成数字化的信息框架，在该框架内嵌入所能提供不同信息源跟踪矢量化数据、扫描栅格化数据、遥感栅格图像、AIS船舶自动识别信息及GMDSS和宽带网络，通过高分辨率传感器叠加构成全数字化、信息化、可视化、智能型助航体系。

传统意义上的航标是通过外形、颜色、灯光、雷达应答器等手段实现对航海者的帮助。然而，由于视线、天气、障碍物和航标故障等因素，航标的功能会受到影响。并且，航标管理部门也难以实现对航标的主动式管理，AIS技术的出现恰能弥补传统航标的不足。按ITU-R M.1371定义，AIS航标通过播发报文21，可以广播下列信息：航标类型、航标名称、航标位置、位置精度、定位设备类型、航标在位/移位状态、真实和虚拟航标标识、航标尺寸大小和参考位置、航标系统的状态等。除了报文21外，AIS航标还可以通过报文6播发航标灯状态信息，通过报文8播发水文、气象信息等。通过播发上述报文，AIS航标增强了传统航标的助航功能，提高了航道的安全性，并为管理部门提供了航标监控手段。

2 系统的设计与实现

2.1 系统架构

智慧航标系统由AIS航标、AIS基站、数字高清摄像机和监控中心组成。系统总体架构如图1所示。

2.2 系统功能

2.2.1 航标监控

航标监控由安装在航标灯立柱上的AIS航标采集航标灯工作电流、工作电压、太阳能充电电流、太阳能充电电压和位置等信息，并将采集的信息通过AIS链路发送给AIS基站，AIS基站将接收到的航标灯信息通过移动互联网发送给监控中心，最后在监控中心电子航道图平台上显示。监控中心电子航道图平台软件上可设置航标灯工作电流和工作电压的报警门限，当航标灯工作不正常时触发报警门限，发出报警。航标灯静态信息（名称、编号、位置、管理单位等）、动态信息（工作电压、工作电流等）、报警信息等信息分别在监控中心存储，可生成统计报表，可分类查询。

2.2.2 船舶助航

来往于AIS航标覆盖范围内的船舶可以接收到它们播发的AIS信息。AIS航标可以广播航标类型、航标名称、航标位置、位置精度、定位设备类型、航标在位/移位状态、真实和虚拟航标标识、航标尺寸大小和参考位置、航标系统的状态等信息。各类助航标志都可以准确地显示在电子海图上，使来往船舶可以及时准确了解周围助航标志的情况，充分体现了AIS的安全助航功能。特别是在视线不佳、天气变化恶劣、障碍物阻挡和航标故障等情况下，AIS航标的助航功能优势尤其突出。

2.2.3 船舶监控

在监控区域内某个航标灯立柱上安装AIS基站，由AIS基站接收船载AIS终端发送的船舶信息，并通过移动互联网转发到监控中心。监控中心接收到AIS船舶信息后在电子航道图上显示。监控中心电子航道图软件支持船舶信息存储、查询、流量统计、电子围栏等功能。

2.2.4 视频监控

在重要码头和渡口安装视频监控，其中，码头视频监控采用两台红外网络高清智能球机分别监控上游航道和下游航道；渡口视频监控采用一台红外网络高清智能球机监控远处江面，用一台红外可调焦筒形网络摄像机监控近处江面。

网络摄像机通过路由器接入互联网，视频信息通过互联网发送到监控中心，在监控中心电子航道图平台上存储和显示。显示效果如图2所示。

3 结束语

智慧航标系统的建设与应用，为管理部门提供了航标、船舶、航道和港口等方面的监控手段。系统实现了管理部门对航标的主动式管理，同时增强了传统航标的助航功能，提高了航道的安全性。管理部门可通过船舶监控和视频监控获取的船舶、航道和港口的实时信息，对紧急事件制定及时、正确的处置方案，很大程度上保障了船舶航行安全。系统架设方便，成本低，实用性高，技术成熟、可靠，在航标、船舶、航道和港口监控领域具有广泛的应用前景。

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Intelligent Navigation Mark System Design

Shi Shunfeng
(ShangHai Advanced Avionic Co. Ltd., Shanghai, 200233)

With the development of the world shipping economy, the port scale, the flow rate and the size of a ship is more and more larger, through the application of modern electronic navigation technology, using computer technology to manage digital navigation mark, the intelligent navigation mark will be realizing the trend of The Times. Intelligent navigation system using AIS communication link and 3 G network real-time beacons and ship condition monitoring, which can effectively improve monitoring efficiency and reduce the cost. System of independent research and development, operation has completely independent intellectual property rights, especially suitable for port and waterway applications.

Intelligent digital; AIS navigation mark; navigation mark monitoring

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.06.004

TN96文献标示码：B

1672-7274（2015）06-0035-03