港口船舶动态监控系统建设方案详细.docx
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港口船舶动态监控系统建设方案详细
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的船舶监控的工作平台，直观快捷地向监控管理人员提供船舶在港口的当前位置和航行状态。
对船舶的航行的信息存储，可以对船舶在港口区域的航行历史状态的查询和再现，为船舶的监控和管理提供强有力的保证。
本系统的电子海图数据平台采用代表我国官方水道测量组织的权威电子矢量海图数据，保证了电子海图数据的合法性和准确性，并且按照《中华人民国电子海图技术规》和IHO（国际航道测量组织）的S-52，S-57标准进行设计，完全支持汉字。
在电子海图系统的平台上，结合岸基AIS系统（AISPORT）、AIS数据处理中心（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系统的工作平台，辖区水域的AIS船舶数据可以直接叠加显示在电子海图上。
系统的软、硬件配置采用通用设备为主，便于用户维护和设备的更新。
电子海图AIS的软件操作平台将采用Windows2003/XP。
硬件可采用通用的网络服务器。
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数据处理中心（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组成。
图21系统功能框架
岸基AIS设备（AISPORT）：
在港口位置较高的位置架设AIS基站的收发天线接收船载AIS设备发送的AIS动态信息，AISPORT对船舶进出港和靠泊的船舶动态进行采集。
AIS数据处理中心（AIS-Space）：
通过岸基AIS设备接受船舶AIS的信息可以获得船舶的静态信息，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设备接收、采集的港口区域航行的船舶的AIS信息进行解析后统一的数据库存储，为后续的船舶监控和管理功能提供数据库支持。
船舶信息管理：
对数据库存储的AIS信息进行分类整理，为电子海图的综合显示提供信息支持。
船舶监控报警：
对当前港口区域的船舶进行监控，设置报警的条件，当在港口区域航行或作业船舶出现违反或满足报警条件时，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：
对采集和存储的船舶AIS信息进行授权的信息查询和分发，为系统的其他自系统提供船舶AIS信息，为将来的信息资源的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的监控图像，方便操作人员通过操控摄像机观察船舶及周边环境。
电子海图综合显示：
电子海图综合显示基本功能包括航线设计、航向航迹监测、历史航迹显示、航行自动警报、快速查询各种信息、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的专业版电子海图信息平台，基于C/S（客户机/服务器）模式的电子海图应用系统，适合熟悉航海电子海图操作的用户使用，进行专业的船舶监控与管理。
图22海图显示
本系统同时提供基于GoogleMap的web版的船舶信息显示。
公司授权的办公用户都可以查询相关的船舶动态信息。
GoogleMap具有强大的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Web的GoogleMap显示
2）放大
海图放大包括三种方式。
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
海图缩小包括两种方式。
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的海图缩小到选定的区域中。
4）漫游
漫游功能可以切换显示界面中显示的海图区域。
如果是多图模式，那么切换到其它区域时，将自动切换显示该区域所对应的海图数据。
漫游包括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改变海图当前显示的区域，达到漫游效果。
5）显示模式选择
显示模式包括基础、标准、全部和自定义。
海图数据根据海图要素的重要性和要素类别，将海图分层若干层。
可根据实际需要显示指定的层。
图23海图分层显示
6）海图显示颜色方案控制。
按照IHOS52标准的要求海图提供白天、黎明、黄昏和夜晚四种海图配色方案。
如图2-4所示。
图24海图显示颜色方案
2.1.2海图作业
海图作业包括海图标绘、海图计算、要素拾取、航线设计、船位推算等功能。
1）海图标绘
海图标绘可以完成以下类型的标绘：
Ø点标绘：
由用户输入或用鼠标在海图上选取一点用户选定的特殊符号进行标绘，点标绘可以包括标绘的时间和简短的文字描述；
Ø线标绘：
由用户输入或用鼠标在海图上连续两个或两个以上的点，将相邻两点用直线段和用户选择的线型连接。
线标绘可以包括标绘的时间和简短的文字描述；
Ø圆域标绘：
由用户输入圆心和半径或用鼠标在海图上选择一个矩形，用户可以选择线型、颜色和填充颜色、填充模式标绘出圆域。
圆域标绘可以包括标绘的时间和简短的文字描述；
Ø矩形标绘：
由用户输入或用鼠标在海图上选择两对角点，标绘出相应边与经纬线平行的矩形。
用户可以选择线型、颜色、填充颜色和填充模式标绘出矩形。
矩形标绘可以包括标绘的时间和简短的文字描述；
Ø任意形状多边形标绘：
由用户输入或用鼠标依次给定三个或三个以上的点，将各点依次用直线段连接，标绘出封闭的简单多边形。
用户可以选择线型、颜色、填充颜色和填充模式标绘出矩形。
多边形标绘可以包括标绘的时间和简短的文字描述；
Ø文字标注：
即在给定点处标注说明性文字。
图25海图标绘
Ø海图标绘共享
海图标绘信息使用数据库管理，只需专人进行标绘容进行维护。
根据标绘相关人员的不同，可分为公共标绘和私人标绘。
公共标绘对所有系统注册用户都可见，而私人标绘只对被授权用户有效。
Ø海图标绘有效期
对于每一个海图标绘对象，都可以设置其有效期。
该标绘只在有效期进行显示。
过期将自动删除。
2）海图计算
Ø两点间距离计算。
即计算任意给定两点间的恒向线距离和大圆距离；
Ø点到点的方位计算，即计算从一给定点到另一给定点的恒向线方位；
Ø多点间的距离计算。
即由用户依次给定多个（两个以上）点，分别计算相邻两点间的恒向线距离和从起点到终点的总的距离；
Ø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的方位和距离，计算未知点的地理坐标。
图26海图计算
3）要素拾取
可查询海图上任意位置的海图要素的详细属性信息。
包括该要素所在的位置、类型、所属层名和该要素的特有属性。
4）航线设计
航线设计用于为船舶航行制定可行的航线，并可自动计算船舶航行的时间表。
Ø用鼠标直接在电子海图上绘制转向点；
Ø通过手工输入转向点的坐标来设计航线；
Ø允许设置每段航线的航线偏移（XTE）；
Ø航线设计：
由计划速度计算预计到达时间（ETA），由预计到达时间计算航行速度；
Ø打印计划航线及转向点。
图27航线设计
5）船位推算
假设已知某个船舶的位置和航向航速，推算在未来的某个时间船舶可能出现的位置。
并在电子海图上标绘出起点和终点的位置。
2.1.3气象信息功能
对于来自不同气象预报部门的气象信息，分别以不同的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
台风信息的获取包括两种方式。
一是从气象部门获取气象预报文件，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。
目前台风信息的预报大都通过传真方式得到。
台风预报信息包括预报的台风名称，时间，当前位置、风力、风圈半径以及未来24，48和72小时的预报位置等。
如下图：
图28台风预报
在电子海图信息平台中，将标绘出活动台风的中心、风力、影响围、运动轨迹和未来去向等。
如下图：
图29台风预报的显示
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的相对位置关系。
以确保船舶和平台相对台风处于安全状态或及时做好防台准备。
对于所有船舶，如果该船的最新船位报告时间距离当前时间在24小时，则对该船的台风预警功能认为有效。
该船在显示时将同时标注根据最新船位报告的航速推算出的当前时间所在的船位。
对于平台，则无时间限制，始终以最新的位置作为当前位置。
如果船舶的最新位置落在台风当前的影响围，即提供预警提示，为防台措施提供信息支持。
2.1.4气象信息标绘
气象信息可以包括风、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件，本系统根据气象数据，将气象信息以图形化的方式显示在电子海图上。
如下图：
图210气象信息标绘
可以查询显示的气象信息的详细信息。
比如风的位置、风力和风向；浪的位置，浪高和浪的前进方向；等压线的等压值以及等压中心的等压值与位置等等。
2.1.5海图打印
支持所见即所得的打印。
在当前海图上或者指定的打印区域中显示的所有对象，包括海图、经纬线和航线等，都将全部实现打印功能。
3.船舶信息管理模块
3.1关于AIS的国际规
1999年10月国际海事组织（IMO）航行安全技术分委会举行第45次会议，对海上人命安全国际公约（SOLAS）第五章的修订意见草案进行最终审议。
经与会代表和专家审定，会议通过并形成了SOLAS公约新的第五章。
在这个于2002年7月1日生效的新五章第四条“船载航行系统和设备的配备要求和运行标准”中，扩大了原先的设备系统配备要求围。
其中较为重要的自动化航行设备有“通用船载自动识别系统AIS”和“航线数据记录仪VDR”。
IMO海安会第73届会议于2000年12月5日通过了SOLAS74公约修正案，修正案已于2002年7月1日生效。
根据SOLAS74公约修正案第五章的规定，所有300及300以上总吨并从事国际航行的船舶和500及500以上总吨非国际航行的货船以及不限尺度的客船，将强制配备船载自动识别系统（AIS）设备，最后安装期限如下：
1.2002年7月1日及以后建造的船舶，应于建造完工前安装；
2.2002年7月1日以前建造的从事国际航行的客船，应不晚于2003年7月1日安装；
3.2002年7月1日以前建造的从事国际航行的散装液货船，应于2003年7月1日或之后进行的第一次设备安全检验之前安装；
4.除客船、散装液货船以外，2002年7月1日以前建造并从事国际航行的50,000总吨及以上吨位的船舶，应不晚于2004年7月1日安装；
5.除客船、散装液货船以外，2002年7月1日以前建造并从事国际航行的10,000总吨以上且低于50,000总吨的船舶，应不晚于2005年7月1日安装；
6.除客船、散装液货船以外，2002年7月1日以前建造并从事国际航行的3,000总吨以上且低于10,000总吨的船舶，应不晚于2006年7月1日安装；
7.除客船、散装液货船以外，2002年7月1日以前建造并从事国际航行的300总吨以上且低于3,000总吨的船舶，应不晚于2007年7月1日安装；
8.2002年7月1日以前建造的从事国航行的船舶，应不晚于2008年7月1日安装。
3.2通过AIS获取船舶的动态信息
本系统可以通过在港口位置较高的位置架设AIS基站的收发天线接收船载AIS设备发送的AIS动态信息。
在船舶上安装AIS设备（参见3.1节IMOSOLAS公约的有关规定），可以获取船舶AIS的动态信息。
静态信息：
IMO编码（如有）、呼号和船名、船的长度和宽度、船的类型、定位天线在船上的位置。
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）。
航行相关信息：
船舶吃水、危险货物类型、目的港和预计到达时间、航行计划（选用项）、简明的安全信息。
从AIS接收机和AIS设备获取的AIS信息包括：
✧MMSInumber（MMSI）
✧Navigationalstatus（航行状态）
✧Rateofturn（ROT）（转向率）
✧Speedoverground（SOG）（对地航速）
✧Longitude（经度）
✧Latitude（纬度）
✧Courseoverground（COG）（对地航向）
✧Trueheading（船首真方向）
✧IMOnumber（IMO）
✧Callsign（呼叫）
✧Name（船舶名称）
✧Typeofshipandcargotype（船舶和货物类型）
✧Dimension/referenceforposition（尺寸/参考位置）
包含船舶的长度和宽度，以及电子定位设备在船舶上的位置。
✧Typeofelectronicpositionfixingdevice（电子定位固定设备类型）
✧Estimatedtimeofarrival（预计抵达时间）
✧Maximumpresentstaticdraught（最大吃水）
✧Destination（目的地）
图31Ais信息显示
图32Ais信息查询
3.3基于电子海图的船舶信息查询
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，以图形方式显示船舶的船舶位置信息，需要时还可以显示速度矢量线，也可以同时显示名称（或呼号）、航向、航速等。
4.2区域监控
针对特定的区域，监控船舶和区域的位置关系，一旦船舶进入或者离开此区域则进行报警提示。
特定的区域可以是多边形、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，如果最新获取的两个船位分别位于报警区域和外，则进行区域报警。
4.3船舶动态信息查询
通过岸基AIS采集的船舶信息，可查询其动态信息。
图41船舶动态信息显示
4.4航迹推算
对已知其计划航线的船舶、可根据其计划航线和最近报告的位置、航速、航向、推算出当前船位或未来某时刻应到达的位置。
4.5会遇计算
针对用户指定的两条船舶，根据其最新报告的位置、航向和航速，计算两条船可能会遇的位置和时间。
并在海图上绘制出相遇的位置。
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，并根据相应授权进行摄像机云台控制，用于实时观察船舶或码头动态。
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