一种船舶航行数据的保存系统及方法

1.本发明涉及数据存储技术领域，尤其涉及一种船舶航行数据的保存系统及方法。


背景技术：

2.船载运行数据记录仪(voyage data recorder，vdr)，又称
″
船舶黑匣子"，是一种专门用于记录和保存船舶运行过程中重要信息参数的智能化记录设备。船舶在其运行的过程中会产生大量的数据，如船舶的运行位置数据，船舶的运行状态数据等，这些数据可以用于对船舶的运行进行控制，并且在船舶发生时，需要通过船舶黑匣子将船舶数据保存，其可靠性和抗震性能直接决定“黑匣子”的可靠性和有效性。国际海事组织关于强制安装船载运行数据记录仪命令的颁布，日益引起中国航海界的广泛关注。
3.现有技术中，一般通过普通临时存放区来存储船舶的运行数据，临时存放区的容量大，成本低，在船舶进行长时间的远航时，可能需要存储几十天所采集的数据，而临时存放区的大容量则可以实现对这些数据的存储。
4.但是，临时存放区需要马达带动磁片旋转才能进行数据的读取/写入，并且马达和磁片的旋转都会产生噪声和震动，在大多数情况下这个噪声和震动很小，但在船舶剧烈晃动过程中，临时存放区很容易因为振动和冲击较大造成硬盘损坏，从而引起数据丢失。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种船舶航行数据的保存系统及方法，用以解决现有技术中船舶存储的数据区很容易因船舶剧烈晃动产生的振动和冲击较大造成硬盘损坏，从而引起数据丢失的问题。
6.为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供了一种船舶航行数据的保存系统，包括：数据采集模块、临时存储模块、事故检测模块、数据转移模块和船舶黑匣子；其中，数据采集模块与临时存储模块连接，临时存储模块分别与事故检测模块、数据转移模块和船舶黑匣子连接，事故检测模块还与数据转移模块连接；
8.其中，数据采集模块用于实时采集船舶航行数据；
9.临时存储模块用于临时保存船舶航行数据；
10.事故检测模块用于根据船舶航行数据判断船舶是否出现碰撞；
11.数据转移模块用于当事故检测模块判断船舶发生碰撞时，将预设时间范围内的船舶航行数据转移至船舶黑匣子；
12.船舶黑匣子用于永久保存转移后的船舶航行数据。
13.在一些可能的实现方式中，船舶航行数据包括运行状态数据和运行位置数据；数据采集模块包括：传感器单元和船舶定位单元；
14.其中，传感器单元用于通过若干种传感器采集船舶的运行状态数据；
15.船舶定位单元用于对船舶进行定位确定船舶的运行位置数据。
16.在一些可能的实现方式中，事故检测模块包括：数据提取单元、分析计算单元和事故报警单元；数据提取单元、分析计算单元和事故报警单元依次连接；
17.其中，数据提取单元用于按照预设周期提取运行状态数据；
18.分析计算单元用于根据提取的运行状态数据进行分析计算，判断船舶是否发生了事故；
19.事故报警单元用于当船舶发生事故时生成报警信号，并将报警信号发送至数据转移模块。
20.在一些可能的实现方式中，数据转移模块包括：时间定位单元和数据查找单元；时间定位单元和数据查找单元连接；
21.其中，时间定位单元用于在接收报警信号后确定待转移数据的采集时间；
22.数据查找单元用于根据采集时间查找船舶航行数据并发送至船舶黑匣子。
23.在一些可能的实现方式中，传感器单元包括温度传感器，压力传感器，烟雾传感器，水位传感器中的至少一种。
24.在一些可能的实现方式中，船舶定位单元包括卫星定位系统、船用雷达中的至少一种。
25.在一些可能的实现方式中，分析计算单元包括电子计算机、微型计算机、单片机中的至少一种。
26.在一些可能的实现方式中，临时存储模块为机械硬盘。
27.在一些可能的实现方式中，船舶黑匣子为固态硬盘。
28.第二方面，本发明还提供了一种船舶航行数据的保存方法，应用于如上述实现方式中的任一项的船舶航行数据的保存系统，所述方法包括：
29.通过数据采集模块实时采集船舶航行数据，并将采集到的船舶航行数据发送至临时存储模块进行保存；
30.基于事故检测模块，根据临时存储模块保存的船舶航行数据分析船舶是否出现事故；
31.当船舶发生事故时，通过数据转移模块确定待转移的船舶航行数据的采集时间范围；
32.基于采集时间范围，将采集时间范围所对应的船舶航行数据从临时存储模块转移至船舶黑匣子。
33.采用上述实施例的有益效果是：本发明涉及一种船舶航行数据的保存系统及方法，该系统包括：数据采集模块、临时存储模块、事故检测模块、数据转移模块和船舶黑匣子；其中，所述数据采集模块与所述临时存储模块连接，所述临时存储模块分别与所述事故检测模块、所述数据转移模块和所述船舶黑匣子连接，所述事故检测模块还与所述数据转移模块连接；其中，所述数据采集模块用于实时采集船舶航行数据；所述临时存储模块用于临时保存所述船舶航行数据；所述事故检测模块用于根据所述船舶航行数据判断船舶是否出现碰撞；所述数据转移模块用于当所述事故检测模块判断船舶发生碰撞时，将预设时间范围内的所述船舶航行数据转移至所述船舶黑匣子；所述船舶黑匣子用于永久保存转移后的所述船舶航行数据。本发明涉及一种船舶航行数据的保存系统及方法，数据采集模块对船舶的航行状态数据进行实时采集后保存至临时存储模块中，由事故检测模块根据临时存
储模块中存储的航行状态数据来判断船舶是否发生了事故，在船舶发生事故时，通过数据转移模块将部分船舶数据转移至船舶黑匣子进行保存，避免因船舶剧烈晃动造成硬盘损坏，从而引起数据丢失的问题。
附图说明
34.图1为本发明提供的船舶航行数据的保存系统的一实施例的结构示意图；
35.图2为本发明提供的船舶航行数据的保存方法的一实施例的流程示意图。
具体实施方式
36.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
37.在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
38.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
39.本发明提供了一种船舶航行数据的保存系统及方法，以下分别进行说明。
40.请参阅图1，图1为本发明提供的船舶航行数据的保存系统的一实施例的结构示意图，本发明的一个具体实施例，公开了一种船舶航行数据的保存系统，包括：数据采集模块100、临时存储模块200、事故检测模块300、数据转移模块400和船舶黑匣子500；其中，数据采集模块100与临时存储模块200连接，临时存储模块200分别与事故检测模块300、数据转移模块400和船舶黑匣子500连接，事故检测模块300还与数据转移模块400连接；
41.其中，数据采集模块100用于实时采集船舶航行数据；
42.临时存储模块200用于临时保存船舶航行数据；
43.事故检测模块300用于根据船舶航行数据判断船舶是否出现碰撞；
44.数据转移模块400用于当事故检测模块300判断船舶发生碰撞时，将预设时间范围内的船舶航行数据转移至船舶黑匣子500；
45.船舶黑匣子500用于永久保存转移后的船舶航行数据。
46.在上述实施例中，数据采集模块100能够对船舶航行的数据进行高速采集，主要是为了了解船舶的运行状态，可以在短时间内实现高频采集，将采集到的大量数据发送至临时存储模块200进行存储。可以理解的是，数据采集模块100可以根据实际需要来调整需要采集的数据类型，也可以调整采集的频率，本发明对此不做进一步限制。
47.事故检测模块300具有分析计算能力，能够根据设置好的时间周期从临时存储模块200中读取保存在其内的船舶航行数据，根据临时存储模块200中保存的船舶航行数据来判断船舶是否出现了事故，并在船舶出现事故时发送信号给数据转移模块400，让数据转移模块400进行数据转移，把需要进行保护的关键船舶航行数据转移至船舶黑匣子500中保护起来，避免因船舶事故导致船舶航行数据丢失。
48.数据转移模块400则受事故检测模块300的信号控制，当事故检测模块300判断出船舶发生事故后会生成并发送报警信号至数据转移模块400，之后数据转移模块400确定需
要转移的船舶航行数据的范围，根据数据的采集时间确定船舶航行数据的范围，将满足时间要求的船舶航行数据从临时存储模块200中转移至船舶黑匣子500中。
49.船舶黑匣子500的防震抗摔性和工作温度范围大的特点在船舶发生碰撞时的恶劣环境中，可以作为船舶黑匣子500安全的保护船舶状态数据，避免因船舶剧烈晃动产生的振动和冲击较大造成硬盘损坏导致存储的船舶航行数据丢失，以便在后续对于船舶碰撞进行分析。
50.与现有技术相比，本实施例提供的一种船舶航行数据的保存系统，该系统包括：数据采集模块100、临时存储模块200、事故检测模块300、数据转移模块400和船舶黑匣子500；其中，所述数据采集模块100与所述临时存储模块200连接，所述临时存储模块200分别与所述事故检测模块300、所述数据转移模块400和所述船舶黑匣子500连接，所述事故检测模块300还与所述数据转移模块400连接；其中，所述数据采集模块100用于实时采集船舶航行数据；所述临时存储模块200用于临时保存所述船舶航行数据；所述事故检测模块300用于根据所述船舶航行数据判断船舶是否出现碰撞；所述数据转移模块400用于当所述事故检测模块300判断船舶发生碰撞时，将预设时间范围内的所述船舶航行数据转移至所述船舶黑匣子500；所述船舶黑匣子500用于永久保存转移后的所述船舶航行数据。本发明涉及一种船舶航行数据的保存系统及方法，数据采集模块100对船舶的航行状态数据进行实时采集后保存至临时存储模块200中，由事故检测模块300根据临时存储模块200中存储的航行状态数据来判断船舶是否发生了事故，在船舶发生事故时，通过数据转移模块400将部分船舶数据转移至船舶黑匣子500进行保存，避免因船舶剧烈晃动造成硬盘损坏，从而引起数据丢失的问题。
51.在本发明的一些实施例中，船舶航行数据包括运行状态数据和运行位置数据；数据采集模块100包括：传感器单元110和船舶定位单元120；
52.其中，传感器单元110用于通过若干种传感器采集船舶的运行状态数据；
53.船舶定位单元120用于对船舶进行定位确定船舶的运行位置数据。
54.在上述实施例中，数据采集模块100的功能包括对船舶的航行状态数据进行采集，而船舶的航行数据包括运行状态数据和运行位置数据两种，通过传感器单元110和船舶定位单元120分别采集船舶的运行状态数据和运行位置数据。
55.在本发明的一些实施例中，事故检测模块300包括：数据提取单元310、分析计算单元320和事故报警单元330；数据提取单元310、分析计算单元320和事故报警单元330依次连接；
56.其中，数据提取单元310用于按照预设周期提取运行状态数据；
57.分析计算单元320用于根据提取的运行状态数据进行分析计算，判断船舶是否发生了事故；
58.事故报警单元330用于当船舶发生事故时生成报警信号，并将报警信号发送至数据转移模块400。
59.在上述实施例中，数据提取单元310需要根据设定好的预设周期从临时存储模块200中提取运行状态数据，数据提取单元310也具有一定的临时存储能力，将提取后的数据依次发送至分析计算单元320，在等待分析计算单元320时，数据提取单元310可以对未发送的数据进行缓存。可以理解的是，预设周期可以根据实际情况进行具体设置，本发明对此不
做进一步限制。
60.事故报警单元330所生成的报警信号可以为高压脉冲信号，在分析计算单元320判断出船舶发生了事故后会生成高压脉冲信号，并将该高压脉冲信号发送给数据转移模块400。
61.在本发明的一些实施例中，数据转移模块400包括：时间定位单元410和数据查找单元420；时间定位单元410和数据查找单元420连接；
62.其中，时间定位单元410用于在接收报警信号后确定待转移数据的采集时间；
63.数据查找单元420用于根据采集时间查找船舶航行数据并发送至船舶黑匣子500。
64.在上述实施例中，数据转移模块400在接收到报警信号后，先由时间定位单元410来确定需要转移的船舶航行数据的范围，也即根据船舶航行数据采集的时间戳确定待转移数据的采集时间，该采集时间是指待转移数据的最早时间，从该最早时间开始往后采集的船舶航行数据都需要进行转移。
65.而数据查找单元420则是根据待转移数据的采集时间对临时存储模块200中的船舶航行数据进行查找，确定临时存储模块200中的船舶航行数据的时间戳，将该时间戳往后的船舶航行数据确定为待转移数据，并将该部分船舶航行数据转移至船舶黑匣子500。
66.在本发明的一些实施例中，传感器单元110包括温度传感器，压力传感器，烟雾传感器，水位传感器中的至少一种。
67.在上述实施例中，传感器单元110包括多种类型的传感器，包括但不限于温度传感器，压力传感器，烟雾传感器，水位传感器等，这些传感器分布在船舶的所有易发生碰撞的位置，且能够实现实时采集船舶的船舶航行数据，采集到的船舶航行数据将被立即送入临时存储模块200进行缓存。
68.在本发明的一些实施例中，船舶定位单元120包括卫星定位系统、船用雷达中的至少一种。
69.在上述实施例中，船舶定位单元120可以通过多种方式实现船舶的定位，可以通过在船舶上安装雷达系统，通过雷达系统实现船舶的定位，也可以借助卫星定位系统，如北斗卫星定位系统，都可以实现对船舶的定位，只要能够准确的对船舶进行定位，本发明对此不做进一步限制。
70.在本发明的一些实施例中，分析计算单元320包括电子计算机、微型计算机、单片机中的至少一种。
71.在上述实施例中，分析计算单元320可以根据船舶状态信息进行分析，判断出船舶此时的状态是否发生事故，分析计算单元320可以借助神经网络模型，将一段时间内的船舶状态信息输入至分析计算单元320即可进行分析，从而判断出船舶此时的状态是否发生事故，并在判断出船舶发生事故后，立刻控制事故报警单元330生成并发送报警信号给数据转移模块400。
72.在本发明的一些实施例中，临时存储模块200为机械硬盘。
73.在上述实施例中，临时存储模块200一般为临时存放区，临时存放区的容量大，成本低，在船舶进行长时间的远航时，可以长时间的保存大量的船舶状态信息，但是，其保存性能具有缺陷，对于重要的数据保存在临时存放区内具有数据丢失的危险，因此只能用来保留船舶航行的一般运行数据。
74.在本发明的一些实施例中，船舶黑匣子500为固态硬盘。
75.在上述实施例中，船舶黑匣子500一般为特制的用于数据保护的保护硬盘，具有读写速度快、防震抗摔性、低功耗、无噪音、工作温度范围大等优点，保护硬盘是使用闪存颗粒(即mp3、u盘等存储介质)制作而成，所以保护硬盘内部不存在任何机械部件，这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用，而且在发生碰撞和震荡时能够将数据丢失的可能性降到最小。大多数保护硬盘可在-10～70摄氏度工作。保护硬盘比同容量临时存放区体积小、重量轻。保护硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的相同，在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。其芯片的工作温度范围很宽(-40～85摄氏度)。
76.船舶黑匣子500的防震抗摔性和工作温度范围大的特点在船舶发生碰撞时的恶劣环境中，可以作为船舶黑匣子500安全的保护船舶状态数据，避免数据丢失，以便在后续对于船舶碰撞进行分析。
77.请参阅图2，图2为本发明提供的船舶航行数据的保存方法的一实施例的流程示意图，第二方面，本发明还提供了一种船舶航行数据的保存方法，应用于如上述实现方式中的任一项的船舶航行数据的保存系统，所述方法包括：
78.s201、通过数据采集模块实时采集船舶航行数据，并将采集到的船舶航行数据发送至临时存储模块进行保存；
79.s202、基于事故检测模块，根据临时存储模块保存的船舶航行数据分析船舶是否出现事故；
80.s203、当船舶发生事故时，通过数据转移模块确定待转移的船舶航行数据的采集时间范围；
81.s204、基于采集时间范围，将采集时间范围所对应的船舶航行数据从临时存储模块转移至船舶黑匣子。
82.在上述实施例中，数据通过多传感器实时采集船舶运行的数据，并根据船舶运行数据判断船舶的运行状态，在船舶的运行状态正常时，将采集到的数据发送给临时存放区进行保存，而当船舶的运行状态异常时，则将采集到的数据发送至保护硬盘中进行保存。
83.采集的船舶数据具有多种不同类型的数据，其中包括了船舶的振动数据，通过船舶的振动数据和预设的振动阈值来判断船舶的运行状态是否异常，并在船舶运行状态异常时进行数据转移。
84.在船舶运行状态异常时，还需要将不同类型的数据进行分开存储，根据不同数据的数据量划分存储空间，将对应的数据存储至对应的存储空间内，并在船舶运行状态异常后，将后续采集的数据直接存储至保护硬盘的对应存储空间内。
85.在将临时存放区中的数据转移至保护硬盘中时，遵循出栈的方式进行存储，将采集到的数据按照采集的时间，从船舶的运行状态异常开始，往后预设时间内的数据都将传输至保护硬盘中，也即越晚采集的数据越需要传输至保护硬盘中，越早采集到的数据越有可能被舍弃。
86.综上，本实施例提供的一种船舶航行数据的保存系统及方法，该系统包括：数据采集模块100、临时存储模块200、事故检测模块300、数据转移模块400和船舶黑匣子500；其中，所述数据采集模块100与所述临时存储模块200连接，所述临时存储模块200分别与所述
事故检测模块300、所述数据转移模块400和所述船舶黑匣子500连接，所述事故检测模块300还与所述数据转移模块400连接；其中，所述数据采集模块100用于实时采集船舶航行数据；所述临时存储模块200用于临时保存所述船舶航行数据；所述事故检测模块300用于根据所述船舶航行数据判断船舶是否出现碰撞；所述数据转移模块400用于当所述事故检测模块300判断船舶发生碰撞时，将预设时间范围内的所述船舶航行数据转移至所述船舶黑匣子500；所述船舶黑匣子500用于永久保存转移后的所述船舶航行数据。本发明涉及一种船舶航行数据的保存系统及方法，数据采集模块100对船舶的航行状态数据进行实时采集后保存至临时存储模块200中，由事故检测模块300根据临时存储模块200中存储的航行状态数据来判断船舶是否发生了事故，在船舶发生事故时，通过数据转移模块400将部分船舶数据转移至船舶黑匣子500进行保存，避免因船舶剧烈晃动造成硬盘损坏，从而引起数据丢失的问题。
87.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种船舶航行数据的保存系统，其特征在于，包括：数据采集模块、临时存储模块、事故检测模块、数据转移模块和船舶黑匣子；其中，所述数据采集模块与所述临时存储模块连接，所述临时存储模块分别与所述事故检测模块、所述数据转移模块和所述船舶黑匣子连接，所述事故检测模块还与所述数据转移模块连接；其中，所述数据采集模块用于实时采集船舶航行数据；所述临时存储模块用于临时保存所述船舶航行数据；所述事故检测模块用于根据所述船舶航行数据判断船舶是否出现碰撞；所述数据转移模块用于当所述事故检测模块判断船舶发生碰撞时，将预设时间范围内的所述船舶航行数据转移至所述船舶黑匣子；所述船舶黑匣子用于永久保存转移后的所述船舶航行数据。2.根据权利要求1所述的船舶航行数据的保存系统，其特征在于，所述船舶航行数据包括运行状态数据和运行位置数据；所述数据采集模块包括：传感器单元和船舶定位单元；其中，所述传感器单元用于通过若干种传感器采集船舶的运行状态数据；所述船舶定位单元用于对船舶进行定位确定船舶的运行位置数据。3.根据权利要求2所述的船舶航行数据的保存系统，其特征在于，所述事故检测模块包括：数据提取单元、分析计算单元和事故报警单元；所述数据提取单元、所述分析计算单元和所述事故报警单元依次连接；其中，所述数据提取单元用于按照预设周期提取所述运行状态数据；所述分析计算单元用于根据提取的所述运行状态数据进行分析计算，判断船舶是否发生了事故；所述事故报警单元用于当船舶发生事故时生成报警信号，并将所述报警信号发送至所述数据转移模块。4.根据权利要求3所述的船舶航行数据的保存系统，其特征在于，所述数据转移模块包括：时间定位单元和数据查找单元；所述时间定位单元和所述数据查找单元连接；其中，所述时间定位单元用于在接收所述报警信号后确定待转移数据的采集时间；所述数据查找单元用于根据所述采集时间查找所述船舶航行数据并发送至所述船舶黑匣子。5.根据权利要求2所述的船舶航行数据的保存系统，其特征在于，所述传感器单元包括温度传感器，压力传感器，烟雾传感器，水位传感器中的至少一种。6.根据权利要求2所述的船舶航行数据的保存系统，其特征在于，所述船舶定位单元包括卫星定位系统、船用雷达中的至少一种。7.根据权利要求3所述的船舶航行数据的保存系统，其特征在于，所述分析计算单元包括电子计算机、微型计算机、单片机中的至少一种。8.根据权利要求1所述的船舶航行数据的保存系统，其特征在于，所述临时存储模块为机械硬盘。9.根据权利要求1所述的船舶航行数据的保存系统，其特征在于，所述船舶黑匣子为固态硬盘。10.一种船舶航行数据的保存方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任一项所述的船舶航行数据的保存系统，所述方法包括：
通过所述数据采集模块实时采集船舶航行数据，并将采集到的所述船舶航行数据发送至所述临时存储模块进行保存；基于所述事故检测模块，根据所述临时存储模块保存的所述船舶航行数据分析船舶是否出现事故；当船舶发生事故时，通过所述数据转移模块确定待转移的船舶航行数据的采集时间范围；基于所述采集时间范围，将所述采集时间范围所对应的船舶航行数据从所述临时存储模块转移至所述船舶黑匣子。

技术总结
本发明涉及一种船舶航行数据的保存系统及方法，该系统包括：数据采集模块、临时存储模块、事故检测模块、数据转移模块和船舶黑匣子；其中，所述数据采集模块用于实时采集船舶航行数据；所述临时存储模块用于临时保存所述船舶航行数据；所述事故检测模块用于根据所述船舶航行数据判断船舶是否出现碰撞；所述数据转移模块用于当所述事故检测模块判断船舶发生碰撞时，将预设时间范围内的所述船舶航行数据转移至所述船舶黑匣子；所述船舶黑匣子用于永久保存转移后的所述船舶航行数据。本发明涉及一种船舶航行数据的保存系统及方法，在船舶发生事故时，将部分船舶数据转移至船舶黑匣子，避免因船舶剧烈晃动造成硬盘损坏，从而引起数据丢失的问题。丢失的问题。丢失的问题。


技术研发人员：李晓彬 胡宏涛 陈威 李俊 潘晋 宋召军 张宇 倪岳 解为蒙 郭佳凯
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/7/22