基于AIS和物联网的靠泊自动计算系统的制作方法

基于ais和物联网的靠泊自动计算系统
技术领域
1.本发明涉及一种船舶靠泊自动计算系统，尤其涉及一种基于ais和物联网的靠泊自动计算系统。


背景技术：

2.随着全球经济的不断发展，作为海洋经济的基础产业和支柱产业，航运业的发展愈发引起重视。而ais(automatic identification system，船舶自动识别系统)的使用，开启了航运事业的数字化时代。鉴于ais数据内容丰富、信息精度高、发送频率快、来源可靠等优势，目前行业管理部门及许多商业公司掌握了诸多船舶ais的数据资源，将ais应用于航海事业中的多个领域，推动了航运事业的发展，证明其极高的航运价值。
3.精准获得船舶靠泊信息是海上贸易运输业的需要，是海运货物风险的划分界限之一。但目前对于船舶靠泊状态信息的获取渠道有限，仅依靠船员人工输入或改变获得，而在这过程可能出现因人工输入而导致的信息错误或信息延迟。因此，需要有一个能够精准获得船舶靠泊信息的方式，帮助船公司和货主双方及时了解船舶靠泊状态。
4.通过接收船舶ais信息，岸上人员能够获得船舶定位传感器与船速传感器的数据，精准了解船舶位置信息和航速情况，从而实现船舶靠泊判断。为此，需要一个能够收集并存储ais信息的数据库服务，并保证船舶数据的可靠有效。此外，船舶ais信息以vhf(very high frequency，甚高频)形式对外广播，而vhf信号的通信作用距离受多方面因素影响，一般为20海里。为了能够获取更丰富的船舶ais信息，基站的架设应更加靠近信息来源，若服务器直接与基站进行船舶数据传输，则服务器的地理位置也将很大程度受限。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，将ais信息与4g/5g信号传输进行融合，解决了服务器和数据库的地理限制问题。再应用ais大数据和电子围栏技术，构建基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，实现船舶靠泊的精准判断。
6.本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，包括第一船舶，安装有定位传感器、船速传感器和ais设备；岸上基站，安装有ais接收机；第二船舶，安装有定位传感器、船速传感器、ais设备以及船用基站；所述岸上基站与4g/5g通信服务器相连，所述第二船舶通过船用基站与4g/5g通信服务器相连；所述第一船舶和第二船舶定时对外广播自身船舶ais信息，所述岸上基站和第二船舶接收周围船舶广播的船舶ais信息，并传送给4g/5g通信服务器；所述4g/5g通信服务器接收来自岸上基站和第二船舶的船舶ais信息，并发送到后台服务管理器；所述后台服务管理器判断船舶是否靠泊，将判断结果保存至存储数据库，并将判断结果显示在终端上。
7.上述的基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，其中，所述第一船舶和第二船舶通过定位传感器实时获得船舶的地理位置信息，通过船速传感器实时获得船舶的航速信息；
所述第一船舶和第二船舶上的ais设备定时将船舶的地理位置信息和航速信息转换为ais信息，并以vhf信号对外广播，所述岸上基站和第二船舶接收周围船舶广播的vhf信号，并将其解析得到的船舶地理位置和航速数据。
8.上述的基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，其中，所述岸上基站接收20海里范围内船舶上ais设备发送的vhf信号并对其进行数据解析，得到船舶地理位置和航速数据。
9.上述的基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，其中，所述存储数据库接收并保存包括船舶ais信息数据、电子海图、卫星遥感图像的基础支撑数据，以及后台服务器的计算得到电子围栏区域和船舶靠泊判断结果。
10.上述的基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，其中，所述后台服务管理器在电子海图和卫星遥感图像的基础上，绘制码头泊位的多边形区域形成虚拟电子围栏；所述后台服务管理器判断船舶是否靠泊过程如下：获得船舶ais位置信息，比对已有泊位电子围栏数据库；如果船舶位置处于泊位电子围栏内且航速小于预设航速阈值，则判断船舶靠泊。
11.上述的基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，其中，所述预设航速阈值为1节。
12.上述的基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，其中，所述终端为pc终端或移动终端，所述移动终端为智能手机或平板电脑。
13.本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，将ais信息与4g/5g信号传输进行融合，实现航运数据的物联网对接，应用ais大数据中的传感器自动更新的精准定位信息和航速情况，结合ais电子围栏技术，构建靠泊自动计算系统，实现船舶靠泊状态的精准自主判断。
附图说明
14.图1为本发明基于ais和物联网的靠泊自动计算系统架构示意图；
15.图2为本发明船舶自动靠泊判断流程图。
16.图中：
17.1第一船舶
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2岸上基站
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3第二船舶
18.4 4g/5g通信服务器
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5后台服务管理器
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6存储数据库
19.7终端
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
21.图1为本发明基于ais和物联网的靠泊自动计算系统架构示意图。
22.请参见图1，本发明提供的基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，包括第一船舶1、装有ais接收机的岸上基站2、装设船用基站的第二船舶3、4g/5g通信服务器4、后台服务管理器5、存储数据库6和终端7。
23.第一船舶1安装有定位传感器、船速传感器和ais设备。定位传感器和船速传感器分别能够实时获得船舶的地理位置信息和航速信息。ais设备能够定时将船舶信息转换为ais信息，并以vhf信号对外广播。
24.岸上基站2接收20海里范围内船舶ais发送的vhf信号并对其进行数据解析，得到船舶数据。
25.第二船舶3在第一船舶1的基础上还装设有小型船用基站。第二船舶3结合了岸上基站2的功能，能够直接将解析得到的船舶数据传送给4g/5g通信服务器4。
26.4g/5g通信服务器4将岸上基站2和第二船舶3解析得到的船舶数据发送到后台服务管理器5。4g/5g数据传输技术已趋于成熟、稳定，应用更加广泛。4g/5g传输具有更快的传输速度、更长的传输距离、更高的兼容性、更广的频谱和更大的存储容量，同时还能够保证数据传输的实时性和可靠性。应用4g/5g网络，现场设备输出的数据能够实现扩地域性的远程传输。
27.后台服务管理器5能够在电子海图和卫星遥感图像的基础上，绘制码头泊位的多边形虚拟电子围栏区域。
28.后台服务管理器5还能够分析判断船舶是否靠泊，船舶靠泊判断流程图如图2所示。通过确认获得的船舶ais位置信息是否在绘制的泊位电子围栏区域内，以及当前船舶航速大小，判断船舶是否靠泊。若船舶所处位置在泊位电子围栏范围内，且航速小于1节，则判断船舶靠泊。
29.存储数据库6能够接收并保存包括船舶ais数据、电子海图、卫星遥感图像的基础支撑数据，以及后台服务器5的计算分析结果，包括电子围栏区域和船舶靠泊判断。
30.终端7能够显示船舶靠泊判断结果，终端7为pc终端或移动终端，比如智能手机或平板电脑，从而便于工作人员随时随地查看船舶靠泊结果。
31.本发明提供的基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，具有如下优点：
32.1)海事部门规定，海运船舶必须安装船载ais设备，且航行过程特别是进离港期间必须开启，ais数据中船舶位置和船速数据由定位传感器提供，解决了数据的可靠性问题；
33.2)4g/5g传输具有更快的传输速度、更长的传输距离、更高的兼容性、更广的频谱和更大的存储容量，同时还能够保证数据传输的实时性和可靠性。应用4g/5g网络，现场设备输出的数据能够实现扩地域性的远程传输，解决了服务器和数据库的地理部署限制问题；
34.3)通过具有船用基站的第二船舶收发信息数据，能够大大提高覆盖范围，并保证布置的机动性和灵活性；ais数据定时更新且多船数据不重叠(每条船有唯一标识，mmsi码，系统通过这个标识来区分)，系统能够在接收船舶信息后快速判断船舶靠泊状态，并将判断结果提供给陆上相关部门人员，提高工作效率。
35.图2为本发明船舶自动靠泊判断流程图。
36.请继续参见图2，本发明基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，工作过程如下：
37.s1)第一船舶1和第二船舶3定时以vhf形式对外广播自身船舶ais信息。
38.s2)岸上基站2和第二船舶3接收周围第一船舶1广播的vhf信号，并将其解析得到的船舶数据传送给4g/5g通信服务器4。
39.s3)4g/5g通信服务器4接收来自岸上基站2和第二船舶3的船舶数据，并发送到后台服务管理器5。
40.s4)后台服务管理器5在接收到4g/5g通信服务器4发送的船舶数据后，保存至存储数据库6。
41.s5)后台服务管理器5从存储数据库6中提取船舶位置信息、航速情况，以及事先使用电子围栏绘制的码头泊位区域，判断船舶是否靠泊，将判断结果保存至存储数据库6，并
将判断结果显示在终端7上。
42.综上所述，本发明基于4g/5g远程传输技术的优势，并结合船上基站设备和岸上基站，将ais岸/船基网络接收并解析的船舶ais信息进行陆地4g/5g通信服务器4传输至远程后台服务器5，并保存至存储数据库6，解决了数据传输的地域限制问题，实现物联网对接。第一船舶1和第二船舶3发送的ais信息中，动态数据除了船舶的航行状态信息需要由船员手动输入或改变，正确性依赖于船员输入是否正确，其他的船舶动态数据均由与船上各类传感器相连的ais自动更新，其数据更为精准。因此，使用由船舶定位传感器与船速传感器获得的船舶位置和航速信息，并进行船舶靠泊判断，其判断结果更加可信。
43.虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

技术特征：
1.一种基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，其特征在于，包括：第一船舶，安装有定位传感器、船速传感器和ais设备；岸上基站，安装有ais接收机；第二船舶，安装有定位传感器、船速传感器、ais设备以及船用基站；所述岸上基站与4g/5g通信服务器相连，所述第二船舶通过船用基站与4g/5g通信服务器相连；所述第一船舶和第二船舶定时对外广播自身船舶ais信息，所述岸上基站和第二船舶接收周围船舶广播的船舶ais信息，并传送给4g/5g通信服务器；所述4g/5g通信服务器接收来自岸上基站和第二船舶的船舶ais信息，并发送到后台服务管理器；所述后台服务管理器判断船舶是否靠泊，将判断结果保存至存储数据库，并将判断结果显示在终端上。2.如权利要求1所述的基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，其特征在于，所述第一船舶和第二船舶通过定位传感器实时获得船舶的地理位置信息，通过船速传感器实时获得船舶的航速信息；所述第一船舶和第二船舶上的ais设备定时将船舶的地理位置信息和航速信息转换为ais信息，并以vhf信号对外广播，所述岸上基站和第二船舶接收周围船舶广播的vhf信号，并将其解析得到的船舶地理位置和航速数据。3.如权利要求2所述的基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，其特征在于，所述岸上基站接收20海里范围内船舶上ais设备发送的vhf信号并对其进行数据解析，得到船舶地理位置和航速数据。4.如权利要求1所述的基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，其特征在于，所述存储数据库接收并保存包括船舶ais信息数据、电子海图、卫星遥感图像的基础支撑数据，以及后台服务器的计算得到电子围栏区域和船舶靠泊判断结果。5.如权利要求4所述的基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，其特征在于，所述后台服务管理器在电子海图和卫星遥感图像的基础上，绘制码头泊位的多边形区域形成虚拟电子围栏；所述后台服务管理器判断船舶是否靠泊过程如下：获得船舶ais位置信息，比对已有泊位电子围栏数据库；如果船舶位置处于泊位电子围栏内且航速小于预设航速阈值，则判断船舶靠泊。6.如权利要求5所述的基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，其特征在于，所述预设航速阈值为1节。7.如权利要求1所述的基于ais和物联网的靠泊自动计算系统，其特征在于，所述终端为pc终端或移动终端，所述移动终端为智能手机或平板电脑。

技术总结
本发明公开了一种基于AIS和物联网的靠泊自动计算系统，包括第一船舶，安装有定位传感器、船速传感器和AIS设备；岸上基站，安装有AIS接收机；第二船舶，安装有定位传感器、船速传感器、AIS设备以及船用基站；所述岸上基站与4G/5G通信服务器相连，所述第二船舶通过船用基站与4G/5G通信服务器相连；所述第一船舶和第二船舶定时对外广播自身船舶AIS信息，所述岸上基站和第二船舶接收周围船舶广播的船舶AIS信息，并传送给4G/5G通信服务器；所述4G/5G通信服务器接收来自岸上基站和第二船舶的船舶AIS信息，并发送到后台服务管理器。本发明能够实现船舶靠泊状态的精准自主判断。现船舶靠泊状态的精准自主判断。现船舶靠泊状态的精准自主判断。


技术研发人员：刘华海 沈聪 祝涵 王政 韩飞 杨青青 陈伟佳 马喆 倪爱京 秦荣峰
受保护的技术使用者：上海迈利船舶科技有限公司
技术研发日：2023.01.19
技术公布日：2023/6/12