專(zhuān)利名稱(chēng)：船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種船舶監(jiān)測(cè)通信系統(tǒng)，尤其是涉及一種與陸地基站實(shí)時(shí)通信的 船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
從80年代末90年代初開(kāi)始，隨著微電腦技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)外有些科技工作者已 著手研究開(kāi)發(fā)船用黑匣子。但是，由于船舶結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝置差異較大以及信號(hào)提取難度較 大，尤其是早期船舶的設(shè)備自動(dòng)化程度很低，使得船用黑匣子的研制比航空器黑匣子的難 度大，研究成果進(jìn)展緩慢。1992年，英國(guó)的伯勞特吉脫公司(Broadgate)經(jīng)過(guò)多年研究，試制出VDR船用黑匣 子，在10艘商用運(yùn)輸船舶上試裝，使得船用黑匣子的研制有了較大的進(jìn)展。該黑匣子能記 錄日期和時(shí)間，還可記錄航向、舵角、主機(jī)動(dòng)作、聲音、雷達(dá)信號(hào)，船體應(yīng)力等數(shù)據(jù)，但該裝置 造價(jià)昂貴，沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，其它航海儀器研究部門(mén)也先后推出了一些船用 黑匣子，如勞氏船級(jí)社的船用黑匣子在集裝箱船舶上試用。美國(guó)和德國(guó)也有相似的成果出 現(xiàn)，但是這些設(shè)備主要在特定型號(hào)的船舶上安裝使用，尚未得到廣泛的應(yīng)用。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售不同類(lèi)型船用黑匣子，都是用于船舶發(fā)生事故沉沒(méi)后，通過(guò)打撈 上岸，用專(zhuān)用設(shè)備和軟件讀出黑匣子中的船舶數(shù)據(jù)，其功能均局限于船舶事故事后處理，無(wú) 法在出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候提前警告相關(guān)人員進(jìn)行處理，一旦出現(xiàn)事故，黑匣子損壞或丟失，由于 不具備船舶安全遠(yuǎn)程監(jiān)視功能，則無(wú)法得知船舶事故的真相；當(dāng)船舶發(fā)生航行困難時(shí)，岸上 管理人員無(wú)法從安裝普通黑匣子得到任何實(shí)質(zhì)性的信息，因而無(wú)法提供有效的遠(yuǎn)程技術(shù)指 導(dǎo)和幫助。中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2009年7月22日公開(kāi)了授權(quán)公告號(hào)為 CN201278158Y的專(zhuān)利文獻(xiàn)，名稱(chēng)為船載航行數(shù)據(jù)記錄儀，它由主控制箱連接電源箱、數(shù)據(jù)保 護(hù)容器、駕駛室報(bào)警單元、麥克風(fēng)單元組成；主控制箱連接計(jì)程儀、氣象儀、全球定位儀、羅 經(jīng)、測(cè)深儀和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。主控制箱包括主處理單元連接以太網(wǎng)、電源模塊、工業(yè)級(jí)CF 卡、視頻數(shù)據(jù)處理模塊和語(yǔ)音處理模塊。報(bào)警單元有遠(yuǎn)程顯示系統(tǒng)，報(bào)警單元包括指示器、 蜂鳴器、按鈕。麥克風(fēng)單元是接到主控制箱主機(jī)的語(yǔ)音處理模塊的音頻采集卡。系統(tǒng)采用 嵌入式無(wú)風(fēng)扇系統(tǒng)，操作系統(tǒng)采用嵌入式無(wú)硬盤(pán)操作系統(tǒng)。此方案的不足之處在于不能夠 與陸地進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，一旦發(fā)生沉船事故以后需要進(jìn)行打撈才能獲取存儲(chǔ)有船舶航行數(shù)據(jù) 的記錄儀。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的黑匣子不具有實(shí)時(shí)通信功能的不足之處， 提供了一種實(shí)時(shí)性好、具有長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)保存能力、可以及時(shí)了解船舶航行情況并對(duì)異常情 況給出預(yù)告的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。本實(shí)用新型針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的一種船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，包括船載部分、基站和服務(wù)器，船載部分包括監(jiān)控微機(jī)、主控制器、信號(hào) 處理電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、傳感器和船臺(tái)無(wú)線模塊，傳感器通過(guò)信號(hào)處理電路與主控制器連 接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備和監(jiān)控微機(jī)分別與主控制器連接，船臺(tái)無(wú)線模塊與監(jiān)控微機(jī)連接，基站設(shè) 置在沿海的陸地上，基站包含無(wú)線收發(fā)模塊，基站連接所述服務(wù)器。傳感器采集船舶的航行 數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路處理以后傳遞給主控制器，主控制器將信號(hào)傳遞給監(jiān)控微機(jī)并存 儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中，監(jiān)控微機(jī)通過(guò)船臺(tái)無(wú)線模塊將船舶航行數(shù)據(jù)和船只靜態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給 基站，基站將接收到的信號(hào)發(fā)送到服務(wù)器，監(jiān)控人員可以在服務(wù)器和基站看到船只的實(shí)時(shí) 狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)可以馬上做出預(yù)告，讓船只脫離危險(xiǎn)，當(dāng)險(xiǎn)情發(fā)送時(shí)監(jiān)控人員可以 馬上找出異常來(lái)源和船舶位置，及時(shí)進(jìn)行援救或給出自救方案。作為優(yōu)選，船臺(tái)無(wú)線模塊和無(wú)線收發(fā)模塊包含230MHz數(shù)字傳輸電路。采用230MHz 頻段進(jìn)行通訊，既可以滿(mǎn)足近海區(qū)域船舶和陸地的雙向通訊，也避免了衛(wèi)星等通訊方式的
高昂費(fèi)用。作為優(yōu)選，傳感器包括數(shù)字傳感器和模擬傳感器。傳感器設(shè)置在船體的門(mén)、發(fā)動(dòng) 機(jī)、油門(mén)、船舵部位。數(shù)字傳感器用于水密門(mén)、防火門(mén)、操作指令等信號(hào)的感應(yīng)監(jiān)測(cè)，模擬傳 感器用于船體應(yīng)力、船速、輪機(jī)轉(zhuǎn)速、音頻等信號(hào)的感應(yīng)監(jiān)測(cè)。作為優(yōu)選，主控制器連接雷達(dá)、GPS和語(yǔ)音系統(tǒng)。主控制器可以將雷達(dá)信號(hào)、船舶 位置通過(guò)監(jiān)控微機(jī)和船臺(tái)無(wú)線模塊傳遞給基站，借助于語(yǔ)音系統(tǒng)，基站或服務(wù)器監(jiān)控人員 可以直接與船上人員進(jìn)行語(yǔ)音交流。作為優(yōu)選，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備包括主存儲(chǔ)器和備份存儲(chǔ)器。采用兩套存儲(chǔ)器可以充分 保證數(shù)據(jù)的完整性，提高數(shù)據(jù)的安全性。作為優(yōu)選，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備為黑匣子?，F(xiàn)有技術(shù)下，船用黑匣子具有良好的防水、防 火性能，能夠良好保障所存數(shù)據(jù)的完整。作為優(yōu)選，服務(wù)器包含存儲(chǔ)容量大于100GB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。一般黑匣子只能存 儲(chǔ)船只出事前12個(gè)小時(shí)的記錄，而航行數(shù)據(jù)傳遞到服務(wù)器上以后借助于大容量的數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)設(shè)備可以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ)，存儲(chǔ)時(shí)間可達(dá)一年之久。作為優(yōu)選，服務(wù)器通過(guò)公共電話交換網(wǎng)連接有監(jiān)控終端。監(jiān)控終端可以設(shè)置在船 舶公司和船員家中。船舶公司可以實(shí)時(shí)得到船舶的航行信息或查詢(xún)以前的航行記錄并與船 員進(jìn)行交流。船員家人可以直接與船員進(jìn)行溝通。作為優(yōu)選，信號(hào)處理電路由80C196單片機(jī)構(gòu)成。采用80C196單片機(jī)具有價(jià)格低 廉、技術(shù)成熟、軟件開(kāi)發(fā)方便等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的有益效果是解決了目前船用黑匣子無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題，可以 將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，還能通過(guò)無(wú)線通訊設(shè)備將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)到服務(wù)器上進(jìn)行存 儲(chǔ)。通過(guò)相應(yīng)的客戶(hù)端可以對(duì)船舶的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，企業(yè)通過(guò)本系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān) 控船舶的航行狀態(tài)和船舶使用的電子電氣設(shè)備的情況，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)船舶上各個(gè)電器的問(wèn) 題，有效的幫助企業(yè)對(duì)船舶進(jìn)行維護(hù)。對(duì)于管理部門(mén)來(lái)說(shuō)它能為管理部門(mén)調(diào)查事故節(jié)省時(shí) 間，當(dāng)船舶出現(xiàn)事故時(shí)可以馬上通過(guò)查看客戶(hù)端調(diào)查在船舶出事前12個(gè)小時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，能 為海事事故處理提供有效及時(shí)的幫助，減少打撈黑匣子所花費(fèi)的人力和物力。
圖1是本實(shí)用新型的一種船載部分原理框圖；圖2是本實(shí)用新型的一種基站、服務(wù)器和監(jiān)控終端連接示意圖；圖中1、數(shù)字傳感器，2、模擬傳感器，3、信號(hào)處理電路，4、主存儲(chǔ)器，5、備份存儲(chǔ) 器，6、主控制器，7、監(jiān)控微機(jī)，8、船臺(tái)無(wú)線模塊，9、基站，10、服務(wù)器，11、公共電話交換網(wǎng)， 12、監(jiān)控終端。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說(shuō)明。實(shí)施例本實(shí)施例的一種船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，包括船載部分、基站9、服務(wù)器 10和監(jiān)控終端12。船載部分如圖1所示，包括傳感器、信號(hào)處理電路3、主控制器6、數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)設(shè)備、監(jiān)控微機(jī)7和船臺(tái)無(wú)線模塊8。傳感器設(shè)置在船體各個(gè)需要監(jiān)測(cè)的位置，包括數(shù)字 傳感器1和模擬信號(hào)傳感器2，數(shù)字傳感器監(jiān)測(cè)水密門(mén)、防火門(mén)、操作指令等信號(hào)，模擬傳感 器監(jiān)測(cè)船體應(yīng)力、船速、輪機(jī)轉(zhuǎn)速、音頻等信號(hào)。信號(hào)處理電路3以90C196單片機(jī)為主體， 安裝在傳感器的附近，完成信號(hào)的調(diào)理和轉(zhuǎn)換。單片機(jī)監(jiān)測(cè)各傳感器的狀態(tài)，并定時(shí)將數(shù)據(jù) 傳送給主控制器6。如果操作動(dòng)作或設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化(例如車(chē)鐘指令、油門(mén)、轉(zhuǎn)速、舵 角的變化)，單片機(jī)將及時(shí)向主控制器6傳送信息并跟蹤監(jiān)測(cè)和記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。對(duì)于 要求A/D轉(zhuǎn)換頻率較高的信號(hào)(例如音頻信號(hào)的采集)，系統(tǒng)采用了獨(dú)立的專(zhuān)用信號(hào)采集 電路。通信接口控制主控制器與信號(hào)處理電路3、專(zhuān)用信號(hào)采集電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備以及監(jiān) 控微機(jī)7之間的數(shù)據(jù)傳遞。通信接口主要有RS232接口、RS485接口和CAN總線接口。主控制器6控制系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)、分析處理數(shù)據(jù)、保存和備份數(shù)據(jù)以及自檢、故障示 警等。主控制器6具有RS232接口可以與船舶系統(tǒng)的監(jiān)控微機(jī)7實(shí)時(shí)傳遞數(shù)據(jù)，并在監(jiān)控 微機(jī)7上顯示船舶靜態(tài)數(shù)據(jù)和船舶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。監(jiān)控微機(jī)7在收到岸上的基站9發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)回傳信號(hào)后，將船舶靜態(tài)數(shù)據(jù)、船舶動(dòng) 態(tài)數(shù)據(jù)、音頻、雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)壓縮分包，通過(guò)船臺(tái)無(wú)線模塊8發(fā)射出去。岸上由若干通訊基站9組成DDN網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)要求最遠(yuǎn)船岸通訊距離不超過(guò)200 海里。本技術(shù)方案是在230MHZ數(shù)字傳輸專(zhuān)用頻段上，研發(fā)的一種超遠(yuǎn)距離的數(shù)字通訊技 術(shù)。其核心技術(shù)由數(shù)字化基帶技術(shù)、超低噪聲高靈敏度窄帶分集接收技術(shù)、發(fā)射高速啟動(dòng)抗 互調(diào)發(fā)射技術(shù)、監(jiān)控有線接入技術(shù)等多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)組成。本方案為船舶提供速率達(dá)9. 6kbps 數(shù)據(jù)、文本文件的岸與船雙向數(shù)據(jù)通訊、GPS船舶位置信息實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、導(dǎo)航港監(jiān)與船舶的調(diào) 度語(yǔ)音服務(wù)、應(yīng)急報(bào)警雙向語(yǔ)音服務(wù)等多項(xiàng)業(yè)務(wù)。在被呼海域內(nèi)的船舶的監(jiān)控微機(jī)7在收到岸上基站9發(fā)出的呼叫信號(hào)后，將船舶 靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)壓縮分包，根據(jù)系統(tǒng)的呼叫編碼算法，依序排隊(duì)上報(bào)船舶的信息。在網(wǎng) 絡(luò)信號(hào)覆蓋內(nèi)的船舶，船臺(tái)無(wú)線模塊8根據(jù)GPS的定位信息，在航行過(guò)程中自動(dòng)搜索所在的 基站9，總監(jiān)控中心根據(jù)海圖數(shù)據(jù)更新船舶所在的基站9。各基站9服務(wù)的海區(qū)在工程設(shè)計(jì) 時(shí)己作了規(guī)定，船舶在航行過(guò)程中因海區(qū)的變化而改變當(dāng)前的服務(wù)基站9，不同的基站9工 作頻率是不同的，各基站9的呼叫及數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)總監(jiān)控中心的服務(wù)器10控制，此工作方 式類(lèi)似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的工作方式。該網(wǎng)絡(luò)作為監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的通訊時(shí)，由于GPS數(shù)據(jù)信息一般小 于120Bit，每個(gè)基站9在一秒內(nèi)可服務(wù)20只船，每個(gè)基站9在5分鐘內(nèi)可完成6000條船的GPS數(shù)據(jù)服務(wù)。船舶終端臺(tái)是依系統(tǒng)基站9下行的呼叫，船舶對(duì)應(yīng)上報(bào)消息。由于基站 9是雙工方式工作的，可在5分鐘內(nèi)對(duì)數(shù)千船舶完成一個(gè)數(shù)據(jù)回傳。 船舶數(shù)據(jù)回傳后，通過(guò)DDN網(wǎng)絡(luò)存入服務(wù)器10中。服務(wù)器10具有存儲(chǔ)容量為 200GB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，可以將船舶航行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)一年之久。監(jiān)控中心管理人員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)看 到各條船的靜態(tài)數(shù)據(jù)(船名呼號(hào)、國(guó)際編碼、船類(lèi)、船籍港、船長(zhǎng)與船寬、總噸位與凈噸位、推 進(jìn)器種類(lèi)與額定轉(zhuǎn)速、所有人地址)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)(日期和時(shí)間、船位、船速、艘向、回聲探測(cè)、 駕駛室主報(bào)警、操舵指令和響應(yīng)、主機(jī)操作和指令、船體開(kāi)口狀態(tài)、水密門(mén)和防火門(mén)狀態(tài)、加 速度和船體應(yīng)力、風(fēng)速和風(fēng)向)，以及聽(tīng)到船舶的聲音和看到指定船舶的雷達(dá)圖像，并且可 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向指定船舶發(fā)出指令，進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。船舶公司可通過(guò)公共電話交換網(wǎng)11借助監(jiān)控終 端12用VDRPLAYER軟件遠(yuǎn)程看到船舶情況，船員家人也可以通過(guò)監(jiān)控終端12直接與船員 進(jìn)行交流。
權(quán)利要求1.一種船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，包括船載部分、基站和服務(wù)器，其特征在于，所述船載 部分包括監(jiān)控微機(jī)、主控制器、信號(hào)處理電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、傳感器和船臺(tái)無(wú)線模塊，所述 傳感器通過(guò)所述信號(hào)處理電路與所述主控制器連接，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備和所述監(jiān)控微機(jī)分 別與所述主控制器連接，所述船臺(tái)無(wú)線模塊與所述監(jiān)控微機(jī)連接，所述基站設(shè)置于沿海的 陸地上，所述基站包含無(wú)線收發(fā)模塊，所述基站連接所述服務(wù)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述船臺(tái)無(wú)線模塊和 所述無(wú)線收發(fā)模塊包含230MHz數(shù)字傳輸電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器包括數(shù)字 傳感器和模擬傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器設(shè)置在 船體的門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)、油門(mén)、船舵部位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制器連接雷 達(dá)、GPS和語(yǔ)音系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備包 括主存儲(chǔ)器和備份存儲(chǔ)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備 為黑匣子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)器包含存儲(chǔ) 容量大于100GB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)器通過(guò)公 共電話交換網(wǎng)連接有監(jiān)控終端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理電路由 80C196單片機(jī)構(gòu)成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，旨在提供一種能夠?qū)崟r(shí)將航行數(shù)據(jù)上傳到陸地上的服務(wù)器上的船舶航行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。它包括船載部分、基站和服務(wù)器，船載部分包括監(jiān)控微機(jī)、主控制器、信號(hào)處理電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、傳感器和船臺(tái)無(wú)線模塊，傳感器通過(guò)信號(hào)處理電路與主控制器連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備和監(jiān)控微機(jī)分別與主控制器連接，船臺(tái)無(wú)線模塊與監(jiān)控微機(jī)連接，基站設(shè)置在沿海的陸地上，基站包含無(wú)線收發(fā)模塊，基站連接所述服務(wù)器。航行數(shù)據(jù)經(jīng)船載部分傳遞到基站和服務(wù)器進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)，監(jiān)控人員可以在服務(wù)器和基站看到船只的實(shí)時(shí)狀態(tài)。本實(shí)用新型適用于近海船舶航行數(shù)據(jù)的記錄。
文檔編號(hào)G11C7/16GK201780609SQ201020175108
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者戚戎, 白植湖, 黃大康 申請(qǐng)人:浙江省交通科學(xué)研究所;浙江思拓信息工程有限公司