船舶監(jiān)控智能語音提醒系統(tǒng)及實現方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及船舶交通安全監(jiān)控系統(tǒng)，具體是一種對船舶航行動態(tài)進行監(jiān)控，分析計算出危險信息，并通過語音及其他方式提醒船舶駕駛人員和交通安全監(jiān)控人員避免危險的船舶監(jiān)控智能語音提醒系統(tǒng)及實現方法。
【背景技術】
[0002]近年來，海上航行作業(yè)日益頻繁，船舶交通安全監(jiān)管壓力越來越大，為了減少海上交通事故，保證海洋清潔，船舶交通管理中心(以下簡稱“VTS”)值班員需要連續(xù)長時間對船舶動態(tài)監(jiān)控，當船舶發(fā)生碰撞、誤入禁航區(qū)、接近礙航物和偏離航道等危險時，值班員需要及時發(fā)現危險情況，利用甚高頻系統(tǒng)(以下簡稱“VHF系統(tǒng)”)在規(guī)定頻道上喊話，提前預警，提醒船舶注意避免上述危險，注意航行安全。但是靠人工監(jiān)控的方式，存在一些弊端，主要體現在VTS值班員長時間集中精神容易產生疲勞且難免會有疏漏，另外值班員同一時間只能監(jiān)控小范圍水域，如果需要監(jiān)控大面積水域，需要大量的人力資源投入。
[0003]國際和國內相關公司和科研機構研發(fā)的基于AIS信息的船舶危險信息提醒系統(tǒng)，雖然能夠計算出船舶航行危險信息，但基本上沒有對這些危險信息進行分析整理和過濾篩選，存在大量的誤報警，有時候反而對會增加一些工作量，并且這些信息只是提供給VTS值班員，仍然需要值班員進行核實，操作甚高頻VHF系統(tǒng)發(fā)出預警，沒有實現自動提醒船舶的功能，沒有切實減輕值班人員負擔，提高工作效率。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明旨在解決【背景技術】所述的上述問題，而提供一種船舶監(jiān)控智能語音提醒系統(tǒng)及實現方法，以減輕值班員工作負擔，實現在沒有人工干預的情況下，智能地對存在危險的船舶進行甚高頻語音或其他方式提醒，達到輔助VTS值班員監(jiān)控船舶航行動態(tài)的目的。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案是:
一種船舶監(jiān)控智能語音提醒系統(tǒng)，包括:安裝在船舶上的船載AIS和船載VHF;安裝在陸地上的岸基AIS數據中心;VTS監(jiān)控中心及安裝在VTS監(jiān)控中心的VHF系統(tǒng);船載AIS與岸基AIS數據中心通過無線電波發(fā)送、接收AIS數據，岸基AIS數據中心與VTS監(jiān)控中心通過互聯網相連發(fā)送、接收AI S數據；
還包括VHF控制設備和音響設備，VHF控制設備集成安裝有VHF監(jiān)測模塊和VHF控制模塊;音響設備與VHF控制設備電連接；
VTS監(jiān)控中心的數據處理服務器或電腦主機內置有:危險信息計算分析模塊，船舶信息數據庫，語音生成模塊，危險信息播發(fā)控制模塊，危險信息AIS報文生成模塊，危險信息顯示豐旲塊;
VTS監(jiān)控中心與VHF控制設備通過電腦串口連接，以通信方式發(fā)送、接收控制信號，并將其生成的語音信號發(fā)送至VHF控制設備；
VHF控制設備與VHF系統(tǒng)電連接，控制與檢測VHF系統(tǒng)的收發(fā)狀態(tài)并傳輸語音信號，VHF系統(tǒng)通過無線電波將語音信號傳輸至船載VHF。
[0006]—種上述船舶監(jiān)控智能語音提醒系統(tǒng)的實現方法，按下述步驟進行:
步驟1，海上船舶通過船載AIS將本船的船舶信息，包括動態(tài)信息和靜態(tài)信息通過無線傳輸，以一種AIS報文的形式發(fā)送給岸基AIS數據中心；
步驟2，岸基AIS數據中心收集覆蓋區(qū)域內的所有船舶發(fā)送過來AIS船舶信息，通過AIS轉發(fā)服務器將船舶AIS信息以報文的形式轉發(fā)到互聯網中；
步驟3，VTS監(jiān)控中心的數據處理服務器或電腦主機通過互聯網接收來自岸基AIS數據中心的船舶AIS信息，即最初從海上船舶發(fā)送過來的AIS報文；
步驟4，VTS監(jiān)控中心的數據處理服務器或電腦主機的危險信息計算分析模塊首先將收到的AIS報文按照約定的規(guī)則進行解析，解析出可用的船舶信息，包括動態(tài)信息和靜態(tài)信息，然后將船舶的動態(tài)信息存入到數據處理服務器或電腦主機內存中，將船舶靜態(tài)信息存入到船舶信息數據庫中；
步驟5，危險信息計算分析模塊計算船舶動態(tài)信息中的經度和瑋度，判斷船舶是否在用戶限定的監(jiān)控區(qū)域內，若在監(jiān)控區(qū)域內，留在內存中備用，若不在，拋棄此部分的數據；
危險信息計算分析模塊在設定的時間內收集存儲在用戶監(jiān)控區(qū)域的船舶動靜態(tài)數據，計算監(jiān)控區(qū)域內存在哪些船舶；
危險信息計算分析模塊生成危險提醒信息，危險提醒信息包括危險碰撞提醒信息、接近礙航物危險提醒信息、接近或進入禁航區(qū)提醒信息、偏航提醒信息，危險提醒信息交給語音生成模塊、危險信息顯示模塊和危險信息AIS報文生成模塊進行處理；
步驟6，語音生成模塊根據船舶信息中船舶的國籍，生成中文或英文的語音模擬信號；語音模擬信號生成以后，危險信息播發(fā)控制模塊會監(jiān)測之前是否已經播發(fā)過此危險信息，若沒有播發(fā)，危險信息播發(fā)控制模塊會根據用戶的設定，選擇強制播發(fā)還是檢測播發(fā);若選定是強制播發(fā)，則直接執(zhí)行步驟8，選擇的是檢測播發(fā)，則執(zhí)行步驟7;
步驟7，VHF控制設備的VHF檢測模塊會檢測選定頻道是否有其他用戶正在使用，如果有用戶正在占用，會通知危險信息播發(fā)控制模塊，系統(tǒng)會延時一段時間，然后重新執(zhí)行步驟7，直到頻道沒有其他用戶占用，進入步驟8;
步驟8，VHF控制設備的VHF控制模塊開啟VTS監(jiān)控中心的VHF系統(tǒng)播發(fā)功能，VHF系統(tǒng)開始播發(fā)危險提醒語音；
步驟9，船舶通過船載VHF接收危險提醒語音信號，并采取行動避免危險；
步驟10，經過危險信息計算分析模塊的處理，危險信息的相關信息被以文字和圖標的樣式顯示在電腦屏幕上，供VTS值班人員查看，并在設定時間內自動消除；
步驟11，危險信息AIS報文處理模塊將危險信息轉換為AIS消息報文，通過互聯網傳輸到岸基AIS數據中心的AIS轉發(fā)服務器；
步驟12，岸基AIS數據中心將收到的AIS危險信息報文通過其AIS系統(tǒng)以無線傳輸的方式發(fā)送至船載AIS;
步驟13，船載AIS接收來自岸基AIS數據中心的AIS危險信息報文，經過解析通知船舶駕駛人員。
[0007]采用上述技術方案的本發(fā)明，與現有技術相比，其有益效果是:
開創(chuàng)性地采用自動向船舶發(fā)送語音提醒信息，或者文本提醒信息的方式，達到提醒船舶駕駛人員和值班人員的目的，整個過程最大程度模擬VTS人員值班的過程，能夠實現提醒智能化，無需人工操作。
[0008]作為優(yōu)選，本發(fā)明更進一步的技術方案是:
步驟4中，所述的動態(tài)信息包括船舶用戶ID即MMSI碼、船舶位置經度、瑋度、航速、實際航向和地面航線信息，所述的靜態(tài)信息包括船舶用戶ID即MMSI碼、呼號、船名、船舶和貨物類型、船舶尺寸、吃水信息。
[0009]步驟5中所述的危險碰撞提醒信息的生成方法是:
危險信息計算分析模塊根據船舶的經瑋度信息，計算監(jiān)控區(qū)域內每兩條船舶的距離，距離如果小于設定值，計算兩船之間的相對方位，根據兩船的相對方位、航向、航速、位置經瑋度，計算出危險碰撞提醒信息的評價指標:最小會遇距離DCPA和最小會遇時間TCPA，如果DCPA和TCPA在設定的范圍內，代表兩船之間存在碰撞危險；
如果兩船之間存在碰撞危險，危險信息計算分析模塊會從船舶信息數據庫中找出船舶的靜態(tài)信息，確定兩船的船名、船舶類型、船舶的國籍信息；
根據兩船的靜態(tài)信息和用戶設定的規(guī)則進行過濾和篩選，剔除正?？坎醋鳂I(yè)或者船舶活動導致的碰撞危險信息，屏蔽特殊船舶間的碰撞危險信息，提供用戶的需要的船舶碰撞危險提醒信息。
[0010]步驟5中所述的接近礙航物危險提醒信息的生成方法是:
用戶需要預先設定礙航物的位置或區(qū)域，提供礙航物的位置經瑋度或者范圍；
危險信息計算分析模塊根據收集到的監(jiān)控區(qū)域的船舶的動態(tài)信息，計算所有船舶與礙航物之間的距離，若距離在設定范圍內，計算船舶將要通過礙航物最近時的距離，和從現在航行到與礙航物最近時的位置的時間，如果這兩個指標都在設定的范圍內，代表此船存在接近礙航物危險；
如果船舶存在接近礙航物危險，危險信息分析模塊會從船舶信息數據庫中找出船舶的靜態(tài)信息，確定船舶的船名、船舶類型、船舶的國籍信息，屏蔽不需要的船舶接近礙航物危險信息，進而生成用戶需要的礙航物危險提醒信息。
[0011]步驟5中所述的接近或進入禁航區(qū)提醒信息的生成方法是:
用戶需要設定禁航區(qū)的范圍，危險信息計算分析模塊根據船舶的位置經瑋度信息計算船舶是否處在或接近禁航區(qū)的區(qū)域內，若處在或接近區(qū)域，則代表船舶已經進入或接近禁航區(qū)危險；
如果船舶存在進入或接近禁航區(qū)危險，危險信息計算分析模塊會從船舶信息數據庫中找出該船舶的靜態(tài)信息，確定該船的船名、船舶類型、船舶的國籍信息，屏蔽允許進入禁航區(qū)的船舶，進而生成進入或接近禁航區(qū)危險提醒信息。
[0012]步驟5中所述的偏航提醒信息的生成方法是:
預先設定航道、水道或者其他限制安全區(qū)域的位置范圍，危險信息計算分析模塊根據船舶的位置經瑋度、航向、航速，計算船舶是否在航道、水道或者其他限制安全區(qū)域的位置范圍內，若不在此范圍