“互联网+”模式下基于AIS系统的景区航行安全监管系统研究

曹文屹 齐伟伟 俞志强 冯雪洁 刘俊霞

摘要：随着旅游行业的不断发展、国家政策不断优化，各旅游景点推出游江游海项目，各旅游景点的水上安全监管体系不够完善。随着“互联网+”模式的不断普及，运用现代技术结合传统AIS监管系统相结合已成为必然的趋势。本项目对景区进行相关设备搭建，结合AIS、GPS、电子江图系统，打造安全监管Pc平台和手机APP，对航道实施24小时全方位监控。从船只信息、防撞提醒、数据同步、信息可视化、乘客实名制、救生系统定位预防落水、电子江图查看简单化、信息明了化等多角度出发打造景区航行安全监管平台，保障各游江景区在航行的过程中的安全。

关键词：AIS系统;GPS定位;互联网+;安全监管;轮渡夜游;平台搭建

中图分类号：U692.3+7 文献标志码：A

0引言

Automatic Identification Systcm简称AIS船舶自动识别系统，其是一款诞生于20世纪90年代的维持航行安全的重要设备，将船舶的属性信息与GPS提供的位置信息相结合，通过高频频段自动广播，做到船舶与船舶、船舶与岸上的緊密联系，保证水域内的航行安全。对于部分地方海事局而言，水上交通安全监管救助与信息服务系统工程设计大纲工程建设复杂，其涉及到测绘，GIS，通讯，电子，AIS等多学科。它具有采集数据种类繁多，多源异构数据处理信息量大，管理系统功能需求多，建设总体难度大等特点。

近年来，AIS系统得到了快速地应用发展，我国AIS岸基系统在航运安全和管理方面发挥了巨大的作用，但也暴露了一些问题。世界范围内，海上安全监管以及紧急事件搜救方案体系较为完善，相对于海上安全监管，渡口以及各地方景区水域安全监管制度相对落后，安全监管受到客观条件的限制而难以实现信息化数据、服务、施救等措施的一体化。

1安全监管系统描述

1.1系统介绍

1.1.1功能描述

以“互联网+”为基础，搭载AIS安全监管系统与GPS定位系统的水上交通平台。充分利用景区河道覆盖水域已建AIS基站系统，升级与新建AIS船载终端为景区管辖水域内航行船舶尤其为夜航进行24 h不间断定位及监控，同时提供船舶AIS自主识别系统，导入电子江图，查看江图，实时查看本船以及本船附近其他船舶在航道上的实时位置，再加上接入系统的VHF电话通讯，在汛期，自动向各终端定时推送水情和雨情，保证夜间安全导航。

在景区现已建码头视频监控系统基础上，改建旅游客船、高速客船、游艇、公务船上视频监控，实现管辖水域内码头、河道、船舶实时定位，并可视频监控;在登船处搭建人脸识别闸机设备，做到游客登船实名制，船舱驾驶员、工作人员信息可视化，通过救生衣安装定位软件，通过平台及时定位游客位置，防止夜间航行过程中不慎落水未被发现的情况。目前，许多景区仍采用每日船舶靠岸后，将监控数据通过移动硬盘导人信息中心，该方式导致信息处理不及时以及增加人员工作量，通过平台与通过移动数据和WIFI的结合，实现了船舶监控数据和岸上信息中心的直接传输。

在AIS船舶动态监控和视频监控基础上，通过定制管理功能，确保对夜航船舶的监管，禁止进入与离开区域预警提醒，船舶避碰预警，靠近岸边预警，超速预警，搁浅预警，锚桩防撞预警。同时在系统日常监管运行过程中积累大量的航行相关数据记录，对积累的数据进行分析挖掘，找出存在的安全隐患，提高安全监管和智慧决策的应用功能，并实现数据统计分析功能。

1.1.2服务端软件运行环境

本平台服务端软件运行环境要求：操作系统win-dows server 2012企业版64位;应用中间件tomcat7.064位，JAVAjdk 1.6以上。

1.1.3硬件运行环境

本系统服务端硬件运行环境要求：数据库服务器，CPU 16核，内存32G;Web应用服务器，CPU 16核，内存32G。

1.2建设目标

“景区航行船舶安全监管系统”作为“各景区所在地地方海事局水上交通安全监管救助与信息服务系统工程”其中的一个监控分中心，可将本监控分中心的数据整理汇总到当地的拟建监控总平台，监控平台处理汇总各监控分中心数据。

景区监控中心值班室可以以最高效率掌控所有航行船舶的实时动态位置和视频信息;另外，收集记录船舶航行相关数据信息，并对数据进行统计分析处理，获得可以降低船舶航行安全风险的指导性信息。

并通过建设安装的AIS船载终端，船舶可以基本实现全天候安全导航，通过AIS海图机查看电子江图、本船实时位置、附近船舶信息、江上安全信息、水文信息、船上工作人员信息、游客信息等，减少并避免事故的发生。

1.3建设内容

1.3.1机房硬件网络建设

依托景区内部开展的监控中心机房环境和网络基础设施，以景区规模、客流量等数据采购服务器作为本系统平台WEB服务器和数据库服务器。新建VPN设备，建立VPN专网，实现与南海航海保障中心AIS转发服务连接，获取景区范围内AIS数据。

1.3.2景区内电子江图/海图成图

根据现有的景区覆盖范围内的数字测量江图进行数据编辑处理，按照$57标准制作电子海图。提交标准的$57数据格式文件。

1.3.3 AIS北斗船载终端采购

升级采购AIS北斗海图机船载终端，实现景区内标准$57电子海图数据导入，实现船舶导航，查看电子江图，在电子海图上查看本船位置，附近船位置，AIS航标。同时具备自主不间断供电功能，不外接电源能够工作，也可外接电源。同时，可扩展VHF接口，外接话筒实现语音呼叫，并预留北斗短报文通讯功能。

1.3.4 AIS航标终端采购

在各景区范围内采购AIS航标，安装在现有航标船上，自带电源，实现助航服务，将航标位置提供给附近船舶海图机上显示，同时传回监控中心平台可查看。监控中心可实现远程的遥测功能。

1.3.5船上视频监控建设

景区客船上安装视频监控，船舶本地存储3个月视频数据，在船舶靠岸时将数据利用WIFI网络传回监控中心，控制实时通过4G网络传输数据。监控平台在海图上点击船舶，获取该船当前实时视频图像，以及历史视频图像。

1.3.6基于AIS的水上交通安全监管系统平台建设

基于WEBGIS平台下建设AIS水上交通安全监管系统。实现查看电子江图与网络天地图相互切换查看。实现地图的放大，缩小，平移等操作。导入$57海图数据，在web平台上发布电子海图，监控中心用户通过浏览器访问系统，可查看景区范围内的电子江图，后续可扩展到景区所在地范围内的电子江图。

（1）数据接口建设：获取AIS数据，解析AIS数据并存储入库;通过视频厂商提供的视频接口获取视频监控数据;通过接口获取游客登船实名信息数据。

（2）AIS船舶实时动态监控：实现在电子江图上查看船舶位置的实时动态，实现包括船舶静态数据;动态数据;航程数据的实时显示。

（3）AIS信号异常监控：开启指定船舶的AIS信号异常监控，系统记录船舶AIS关闭时间，关闭时长。针对长期关闭AIS信号船舶进行重点监管。

（4）夜航船舶重点监控：用户设置重点关注夜航船舶，设置夜航船舶监控区域，锁定夜航船舶的航行行为。海图上不同船型标志区别其他船舶。

（5）AIs船舶历史轨迹存储，查询与轨迹回放：AIS船舶轨迹存储1年，可按时间段进行查询并叠加在海图上显示;可同时查询多船相同时间段的轨迹进行轨迹回放，有助于追溯事故历史状态。

（6）码头及船上视频监控调取查看：接入码头和船舶上视频监控数据，码头视频位置在地图上标注，点击视频点位，可立即播放当前视频影像。在江图上点击船舶，列表展示当前船舶上的视频信息，点击一路可调取当前船上视频图像。

（7）安全监管与船舶预警功能：实现辖区航道航线管理，禁航区监控，离开安全区报警，船舶偏航报警，船舶超速报警，船舶靠岸距离预警，锚庄防撞预警。

（8）船舶到港记录：在电子江图上新增绘制港口区域，记录到港船舶信息，可查询船舶最近到港和离港记录。

（9）水文气象数据查询显示：通过接口获取水文采集站点坐标信息，站点潮汐水位，风速，能见度等信息，海图上点击站点图标，以图表方式展示数据。

（10）AIS航标遥测管理：通过解析AIS航标报文，在海图上显示AIS航标图标，点击航标图标，可查看详细信息。

1.3.7移动APP船舶助航监管系统建设

（1）电子江图与网络地图切换浏览显示：基于安卓下的手机app应用，可实现景区范围内电子江图和网络天地图的切换显示，实现电子江图的放大，缩小，平移。

（2）船舶位置实时动态监控：用户可设置关注船队船舶，实现所有船舶或者只查看关注船队船舶的实时动态位置监控。并查看当前船舶的动态静态信息，可调取最近到港记录，历史轨迹信息在江图上显示。

（3）水文气象数据查询显示：按照水文站点名称，或者在江图上点击水文站点，列表显示水文站点获取到的潮汐水位，风速，能见度等信息。

（4）安全监管信息查询与统计：查询统计显示进入禁航区，离开安全区，船舶偏航，船舶超速，船舶靠岸距离预警，锚庄防撞预警信息，包括船舶名称，预警时间，预警位置。

（5）重点船监控：登录用户，查询本单位设置的重点船当前实时位置，查询重点船进入或者离开重点监控区域时间及位置。锁定后实时跟踪重点船位置。

2系统需求分析

2.1功能性需求

2.1.1 AIS北斗船载终端升级

国内大部分景区已经安装AIS船载终端，CLASSB旅游客船，由于传统的CLASS B船载设备无海图机显示海图功能，加上设备耗电大，长期关机处于停用状态，导致现有AIS系统瘫痪。因此需升级采购AIS/北斗海图机船载终端，实现景区内标准$57电子海图数据导人，实现船舶导航，查看电子江图，在电子海图上查看本船位置，附近船位置，AIS航标。同时具备自主不间断供电功能，不外接电源能够工作，并可外接电源。同时需要可扩展VHF接口，外接话筒实现语音呼叫。将来可预留北斗短报文通讯功能。

2.1.2 AIS航标建设

部分景区段并未设有水上物理航标，通过航标船固定在江上。在大雾且能见度低的情况下，不容易被发现，容易导致撞标事故。新增建设AIS航标，安装在现有航标船上，自带电源，实现助航服务，将航标位置提供给附近船舶海图机上显示，同时传回监控中心平台可查看。远程遥测当前航标电压电流等工作状态可以在监控中心中实现。

2.1.3船上视频监控建设需求

新建监控分中心平台可以统一接入这些视频数据综合显示，同时在景区游船上新增安装视频监控，船舶本地存储3个月视频数据，在船舶靠岸时将数据利用WIFI网络传回监控中心，控制实时通过4G网络传输数据。监控平台在海图上点击船舶，获取该船当前实时视频图像，以及历史视频图像。

2.1.4平台需求

就景区而言，拥有的信息化软硬件平台及应用软件建设较少，整体滞后于海事信息化业务发展要求。目前全国范围内部分船舶已建设基于GPS定位监控，但目前应用还存在一些问题：无电子江图显示，定位精度不高，轨迹存储更新频率低，导致轨迹显示不正常。现有模式在船舶终端上不能提供助航服务，不能查看本船附近的其他船舶，在夜间行驶和大雾天气情况下行驶极易发生碰撞等安全事故;同时不能导人电子江图和查看电子江图，不能提供船舶导航和助航服务。因此必须按照海事顶层信息化建设要求，建设一套标准的夜航安全监管系统，日间航行船舶也可使用，确保夜航船舶安全。

2.2非功能性需求

系統程序开发应充分考虑多用户多线程应用服务，均衡应用服务的处理任务，充分发挥服务器的性能，以及将来可能的应用扩展，系统设计支持：

系统使用用户数：系统一期主要为景区管委会监控值班室，市海事局，市交委，省航务局职能部门用户和系统管理维护用户，预计用户数约为100个，系统的运行会有部分船舶社会公众用户使用，预计增加用户约100人;系统并发用户数：每次用户的登录都创建了一个用户的session，login session从用户登录到系统开始，到用户退出系统结束。在这段时间内，系统的一个或多个资源被占用。login session的时长取决于开始和结束的时间。某个瞬间的“并发用户数”是这个瞬间的login session的个数。用户后并发人数计划为20。

3结束语

在“互联网+”的时代背景下，将安全监管与信息化技术相结合是未来发展的必然趋势。本论述利用AIS安全监管系统、GPS定位系统、电子江图制作系统打造景区安全监管平台，利用互联网的优势，有效解决传统的景区船舶监管中碰撞、调度、监控、人员信息、综合管理等方面的问题。