远程监控系统在船舶中的应用
船舶智能监控系统的关键技术
船舶智能监控系统的关键技术在当今的航运领域，船舶智能监控系统正逐渐成为保障船舶安全航行、提高运营效率和优化管理的重要手段。
这些系统通过整合多种先进技术，实现对船舶运行状态、设备状况、环境因素等方面的实时监测和分析，为船员和岸基管理人员提供了全面、准确的信息支持。
那么，船舶智能监控系统究竟依靠哪些关键技术来实现其强大的功能呢？首先，传感器技术是船舶智能监控系统的基础。
各种各样的传感器被安装在船舶的各个部位，用于采集各种数据。
例如，压力传感器可以监测船舶的燃油压力和液压系统压力，温度传感器能够测量机舱内的温度以及设备的工作温度，位移传感器则用于检测船舶结构的变形情况。
还有速度传感器、位置传感器、风向风速传感器等等，它们共同为监控系统提供了原始的数据来源。
这些传感器不仅要具备高精度和高可靠性，还需要能够适应船舶复杂恶劣的工作环境，如高温、高湿、振动和电磁干扰等。
数据采集与传输技术也是至关重要的一环。
采集到的传感器数据需要经过有效的处理和整合，然后通过可靠的通信方式传输到监控中心。
在船舶上，常用的数据采集方式包括有线采集和无线采集。
有线采集具有稳定性高、传输速度快的优点，但布线较为复杂；无线采集则更加灵活方便，适用于一些难以布线的区域。
而在数据传输方面，卫星通信、无线网络通信以及船舶专用通信网络等技术被广泛应用。
卫星通信能够确保船舶在远洋航行时也能与岸基保持稳定的联系，但成本较高；无线网络通信则在近海和港口区域发挥着重要作用；船舶专用通信网络则针对船舶的特殊需求进行了优化，具有较强的抗干扰能力。
数据分析与处理技术是船舶智能监控系统的核心。
采集到的大量数据需要经过快速、准确的分析和处理，才能提取出有价值的信息。
这涉及到数据清洗、特征提取、模式识别、故障诊断等一系列技术。
例如，通过对发动机运行数据的分析，可以提前发现潜在的故障隐患；对船舶航行轨迹和姿态数据的处理，能够评估船舶的操纵性能和稳定性。
数据分析与处理不仅需要高效的算法和强大的计算能力，还需要结合船舶领域的专业知识和经验，以确保分析结果的准确性和可靠性。
AIS全球卫星定位系统在航海领域中的应用研究
AIS全球卫星定位系统在航海领域中的应用研究导言：航海是人类长久以来的重要交通方式，随着科技的发展和创新，卫星定位系统被广泛应用于航海领域。
其中，AIS（自动识别系统）全球卫星定位系统作为一项重要的技术，为船舶定位和导航提供了可靠的辅助手段。
本文将深入探讨AIS在航海领域中的应用研究，包括原理、功能和优势。
一、AIS全球卫星定位系统的原理AIS是船舶自动识别系统（Automatic Identification System）的简称。
它采用无线电波通信方式，通过卫星定位技术实时追踪船舶位置和相关信息，将其传输到管理中心和其他船只。
AIS系统由发射器和接收器两部分组成。
发射器将船舶信息发送到周围的接收器或卫星，接收器接收信息并将其传输到地面站或其他船舶。
AIS系统通过GPS定位技术，获取船舶的准确位置信息。
二、AIS全球卫星定位系统的功能1. 船舶定位与导航：AIS系统通过卫星定位技术，精确记录船舶的位置和轨迹，为船舶定位和导航提供准确的数据支持。
航海人员可以通过AIS系统了解周边船舶的位置和速度，从而避免碰撞和冲突。
2. 船舶管理与监控：AIS系统可以实时监控船舶的位置、航向和速度，管理人员可以随时了解船舶的状态，并根据需要调整航线。
此外，AIS系统还能够记录船舶的历史轨迹，为事故调查和航线规划提供数据参考。
3. 紧急救援与搜救：AIS系统可以发送SOS信号，向周围船只和海岸站发送求救信息。
当船舶遇到紧急情况或发生意外事件时，AIS系统能够迅速定位并提供帮助，提高搜救效率。
4. 海上交通管理：AIS系统通过实时监控船舶的位置和速度，提供海上交通状况的数据分析和预测。
基于这些数据，交通管理部门可以合理规划航线，避免拥堵和冲突，提高航行效率。
三、AIS全球卫星定位系统的优势1. 实时性：AIS系统能够实时追踪船舶位置和状态，提供实时数据。
这使得航海人员和管理人员能够迅速做出决策，应对紧急情况或调整航线。
谈AIS在海事管理中的应用
现代船舶朝着大型化、高速化方向发展，船舶数量和水域交通密度及危险货物装载量不断增加，海损事故时有发生，严重威胁船舶航行安全和海洋生态环境。
为了改变这种状况，国际海事组织在国际海上人命安全公约（ＳＯＬＡＳ公约）第五章船载航行系统和设备的配置中，增加了船舶自动识别系统ＡＩＳ。
具体规定了不同类型船舶的实施时间。
随着ＡＩＳ技术的不断发展，ＡＩＳ在海事管理中的应用不断扩展，其发挥的作用也不断增强。
１ＡＩＳ的功能ＩＭＯ在新修正的ＳＯＬＡＳ第５章和第１９条中规定了通用ＡＩＳ应具有如下功能：（１）自动向合适配备的岸台、其他船舶和航空器提供信息，包括船舶识别、类型、位置、航向、航速、航行状态和其他与安全有关的信息；（２）自动接收来自其他船舶的有关信息；（３）识别船只、检测和跟踪船舶；（４）与岸基设施交换数据；（５）简化信息交流和提供其他辅助信息以避免碰撞发生。
ＡＩＳ的出现给航海人员带来了航行的便利，使用它航海人员可以很方便地识别目标船舶的船名、航速、航向等等一些静态的和动态的参数，方便了船舶之间和船岸之间的通信联系，拓宽了海事交通管理信息网，提高了通信连接的成功率。
２ＡＩＳ在海事管理中的应用根据交通部海事局“十一五”规划，我国将建成覆盖沿海的ＡＩＳ网络。
由于ＡＩＳ网络用的是ＩＰ协议，这就使得ＡＩＳ网络与现有的信息网的基础设施集成时非常灵活。
系统可以安装成Ｉｎｔｅｒｎｅｔ或使用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，还可以安装成基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的虚拟专用网（ＶＰＮ），从而构成了以全部船舶ＡＩＳ为基础，以ＡＩＳ监控中心为核心，以海事ＡＩＳ网络为纽带，覆盖我国沿海的中国海事船舶交通管理信息网，成为中国海事信息网的重要组成部分，为实现海事管理的现代化提供了重要条件。
（１）拓宽海事管辖海域和协调能力。
通过ＡＩＳ网络，可以对沿岸主要航线的船舶进行交通管理，充分利用ＡＩＳ的监督和管理手段，实施交通安全统一管理和交通组织，提高船舶通航效率，对船舶污染海域的肇事船舶判断准确性提高，对船舶遇险搜救更加直接，扩大了船舶交通管理体系和周边协调管理。
船舶智能监控系统的技术架构
船舶智能监控系统的技术架构在当今的航运领域，船舶智能监控系统正逐渐成为保障船舶安全、提高运营效率的关键技术手段。
这一系统的技术架构涵盖了多个层面和组件，通过协同工作，实现对船舶的全面、实时、精准监控。
船舶智能监控系统的感知层是获取信息的基础。
在这一层面，各类传感器发挥着重要作用。
例如，安装在船舶各个关键部位的压力传感器，能够实时监测船体结构所承受的压力，从而及时发现潜在的结构损伤。
温度传感器则密切关注船舶动力系统、电气设备等的温度变化，防止过热引发故障。
还有速度传感器、位置传感器等，分别负责采集船舶的行驶速度和地理位置信息。
除了物理传感器，图像采集设备也是感知层的重要组成部分。
高清摄像头分布在船舶的甲板、机舱、驾驶舱等区域，为监控系统提供直观的视觉信息。
这些摄像头不仅能够实时捕捉船舶周围的环境状况，还能对船舶内部的设备运行状态和人员活动进行监控。
数据传输层在整个技术架构中起到了桥梁的作用。
它负责将感知层采集到的大量数据快速、稳定地传输至处理和分析层。
在现代船舶上，通常采用有线和无线相结合的传输方式。
有线传输具有稳定性高、传输速度快的优点，适用于船舶内部关键设备之间的数据传输。
而无线传输则为移动设备和远程监控提供了便利，使得船舶与岸基控制中心之间能够保持实时通信。
为了确保数据传输的可靠性和安全性，船舶智能监控系统通常采用多种网络协议和加密技术。
例如，TCP/IP 协议用于保证数据的有序传输，而SSL 加密技术则用于保护数据在传输过程中的机密性和完整性。
此外，还需要建立有效的数据缓存和纠错机制，以应对可能出现的网络中断或数据丢失情况。
处理和分析层是船舶智能监控系统的核心部分。
在这里，接收到的海量数据被进行筛选、整理和分析。
首先，数据清洗技术会去除掉噪声和无效数据，确保后续分析的准确性。
然后，通过数据融合算法，将来自不同传感器和数据源的数据进行整合，形成一个全面、统一的船舶状态视图。
在数据分析方面，运用了多种技术和方法。
智能化技术在航运管理中的应用
智能化技术在航运管理中的应用在当今全球化的经济格局下，航运业作为国际贸易的重要桥梁，其高效、安全、环保的运营至关重要。
随着科技的迅猛发展，智能化技术正逐渐渗透到航运管理的各个环节，为航运业带来了前所未有的变革和机遇。
智能化技术在航运管理中的应用，首先体现在船舶的智能化设计与建造上。
现代船舶采用了先进的传感器技术和自动化控制系统，能够实时监测船舶的各项运行参数，如船舶的位置、速度、航向、燃油消耗、机械设备的运行状况等。
这些数据通过卫星通信技术传输到岸基控制中心，使航运公司能够对船舶进行远程监控和管理。
此外，智能化的船舶设计还能够优化船舶的结构和性能，降低船舶的阻力，提高燃油效率，减少温室气体排放。
在航运物流管理方面，智能化技术也发挥着重要作用。
通过使用物联网技术，航运公司可以实现对货物的全程跟踪和监控。
从货物在发货地的装载、运输途中的状态，到货物在目的地的卸载，每一个环节都能够被实时记录和传输。
这不仅提高了货物运输的安全性和可靠性，还能够让客户随时了解货物的运输进度，提升了客户的满意度。
同时，智能化的物流管理系统还能够优化货物的装卸和仓储流程，提高港口的作业效率，减少船舶在港停留时间，降低运营成本。
智能导航系统是航运管理中另一个重要的智能化应用。
传统的导航系统主要依靠海图和雷达等设备，而智能化的导航系统则结合了卫星定位、电子海图、气象预报等多种信息，为船舶提供更加精确和全面的导航服务。
智能导航系统能够根据实时的气象和海况条件，自动规划最优的航线，避开危险区域，提高船舶航行的安全性和经济性。
此外，智能导航系统还具备自动避碰功能，能够及时发现附近的船舶和障碍物，并采取相应的避让措施，有效减少碰撞事故的发生。
智能化的船舶调度系统也是航运管理中的关键应用之一。
随着航运业务的不断增长，港口的拥堵问题日益严重。
智能化的船舶调度系统能够根据港口的作业能力、船舶的到港时间、货物的种类和数量等因素，对船舶的靠泊顺序和作业时间进行合理安排。
北斗导航系统在船舶海上航行中的应用研究
北斗导航系统在船舶海上航行中的应用研究北斗导航系统（Beidou Navigation System）是中国自主研发的全球卫星导航系统，主要用于提供航空、海洋、陆地等领域的位置、速度和时间信息。
在船舶海上航行中，北斗导航系统的应用研究具有重要意义，对提高航行安全性和效率起着重要推动作用。
1.船舶定位与导航。
北斗导航系统可以通过北斗卫星定位，为船舶提供准确的位置信息，帮助船员确定船舶的当前位置和航向，并提供导航指引，从而实现船舶的精确定位和导航，提高航行安全性。
2.船舶通信与信息传输。
北斗导航系统不仅可以实现船舶与船舶之间的通信，还可以实现船舶与岸基设施之间的通信，提供信息传输功能。
船舶可以通过北斗导航系统进行航行信息的交互，如航行计划、天气信息、海图数据等，从而实现远程通信和信息共享，提高航行的效率和准确性。
3.船舶监控与管理。
北斗导航系统可以实现对船舶的远程监控和管理。
通过北斗导航系统，船舶可以将实时数据传输到岸基设施，进行船舶状况的监测和管理，包括船舶的位置、速度、姿态、燃油消耗等信息，从而提供船舶运行状态的实时监控，及时发现问题并做出相应处理，提高船舶的安全管理水平。
4.船舶应急救援与遇险报警。
北斗导航系统可以提供船舶的应急救援和遇险报警功能。
当船舶遇到紧急情况时，可以通过北斗导航系统发送紧急救援信号，及时通知相关救援部门，并提供准确的船舶位置信息，从而促进救援的及时性和准确性，保障船舶和人员的安全。
最近几年来，北斗导航系统在船舶海上航行中的应用研究取得了显著进展。
中国船舶及海洋工程设计研究院等科研机构开展了一系列北斗导航系统在船舶航行中的应用研究项目。
研究成果包括开发了船舶北斗导航系统的硬件和软件设备，实现了船舶航行的准确定位和导航，提高了航行的安全性；研究了船舶北斗通信系统的设计和实施，实现了船舶和岸基设施之间的信息传输，提高了航行的效率；研究了船舶北斗监控与管理系统，实现了船舶运行状态的实时监控和管理。
船舶物联网技术的应用与前景展望
船舶物联网技术的应用与前景展望随着科技的不断进步和航运行业的快速发展，船舶物联网技术逐渐成为船舶运营和管理的新趋势。
船舶物联网技术的应用为船舶提供了更高效、智能化的运营方式，并为航运行业带来了许多机遇和挑战。
本文将探讨船舶物联网技术的应用领域以及其前景展望。
一、船舶物联网技术的应用领域1. 航行安全监测与管理船舶物联网技术可以通过连接船舶传感器和监控设备，实现对船舶的实时监测和分析。
例如，通过安装传感器监测船舶的载荷、船体结构、油耗等指标，可以实时了解船舶的运行状态，并进行预测性维护，提高航行的安全性和可靠性。
2. 货物追踪与管理船舶物联网技术可以应用于货物追踪与管理，实现对船上货物的实时监控和定位。
通过物联网技术，货主和船舶运营方可以随时了解货物的运输状态和位置，确保货物的安全运输，并提高货物运输的可追溯性和透明度。
3. 能源效率提升船舶物联网技术可以帮助船舶优化能源消耗，提高能源效率。
通过连接船舶的动力系统和能源设备，采集实时数据并进行分析，可以优化船舶的能源管理，例如调整航速、航线等，从而降低燃料消耗、减少碳排放。
4. 智能维护与管理船舶物联网技术可以实现对船舶设备和机械的智能维护和管理。
通过传感器和数据采集系统，可以监测船舶设备的工作状态和健康状况，并进行故障预测和远程维护。
这可以提高船舶的可用性和维修效率，减少停航时间和维修成本。
二、船舶物联网技术的前景展望船舶物联网技术将在航运行业中发挥越来越重要的作用，并具有广阔的发展前景。
1. 提高航行安全和环境保护水平船舶物联网技术可以实现对船舶的全程监测和管理，有助于提高航行安全水平，减少事故发生的风险。
同时，通过优化船舶的能源消耗和碳排放，可以减少对环境的影响，推动航运行业向可持续发展方向转变。
2. 促进航运业务的数字化转型船舶物联网技术的广泛应用将促进航运业务的数字化转型。
通过实时数据采集和分析，船舶运营方可以更好地了解和掌握船舶运行情况，提高运营效率和管理水平。
PPP协议在GPRS远程监控系统中的应用
作者简介 ： 宋文广 （９ ９一） 男 。 士研究生 ， １７ ， 硕 讲师 。 从事计算机检 测与 控制方面的研 究； 周斌 ， ， 男 硕士， 高级工程师 ， 事 自动化控 制方面的 从 研究 ； 李敏， 博士 ， 女， 教授 ， 学科带头人 。 从事嵌 入式 系统开发 、 企业信 息 化 、 能信 息处 理 的 研 究 ； 洪 亮 。 。 士 ， 程 师 ， 事 仪 器 、 表 、 智 刘 男 硕 工 从 仪 工业 自动化方面 的研究。 基金项 目： 湖北省教育厅（ Ａ类） 重点项 目（ 目编号 ： ２０ １０ １ ； 项 Ｄ ０ ７ ２０ ）长 江 大 学 科研 发 展 基 金 资 助 团 队项 目 收稿 日期 ：０ ８— ４—２ ８ ６ ） ２０ ０ ２ｆ１ ７
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远程监控系统在船舶中的应用
发表时间：2017-11-20T10:03:24.520Z 来源：《电力设备》2017年第20期作者：徐东琪[导读] 摘要：远程监控系统是船舶中不可缺少的一种应用系统，其对于船舶的安全行驶有着重要影响，而传统的自动识别系统不能通过基站实现船舶的预警指挥和动态监控，已经无法满足船舶发展需求。
（扬帆集团大神州造船有限公司 316000）摘要：远程监控系统是船舶中不可缺少的一种应用系统，其对于船舶的安全行驶有着重要影响，而传统的自动识别系统不能通过基站实现船舶的预警指挥和动态监控，已经无法满足船舶发展需求。
而北斗AIS系统在船舶中的应用优势非常明显，有效提高了远程监控准确性，并且确保了数据更新频率，为了充分发挥北斗AIS系统作用，应加大对这种系统的分析研究，全面提高船舶航行安全性。
本文分析了卫
星AIS系统应用存在的问题，阐述了远程监控系统在船舶中的应用。
关键词：远程监控系统；船舶；应用 AIS（船舶自动识别接收系统）是一种集信息技术、网络技术、现代通信等为一体的航海信息系统，在各种船舶中应用广泛。
随着海上船舶数量越来越多，船舶之间的碰撞事故发生率也不断提高，为了确保船舶行驶的有序性和安全性，必须加强船舶的远程动态监控，针对当前AIS系统应用存在的局限性，进一步加快技术发展，完善北斗AIS系统应用。
一、卫星AIS系统应用存在的问题
卫星AIS系统在应用中，船舶通过向卫星发送AIS报文信息，卫星经过接收和解码，发送给地球站相关管理机构，使其全面掌握船舶航海信息，从而全面监控船舶航行。
从卫星通信业务角度来说，卫星AIS系统是一种非实时通信系统，其对于船舶的位置覆盖具有间断性，在实际应用中存在以下问题：
1、报文冲突
报文冲突严重影响了卫星接收AIS数据的准确性，特别是在船舶行驶的高密度区域，其信息通信能力大幅度降低。
卫星AIS系统主要采用VHF通信，处于156~164MHz频率范围内，和海上其它通信频率非常接近，随着海上船舶数量越来越多，船舶之间的信号传输干扰越来越强，这使得卫星AIS系统信号接收能力越来越差。
2、船舶信息更新速度较慢
船舶信息更新速度较慢主要是由于以下两方面原因：一方面，卫星运行速度非常快，围绕地球绕行一圈的时间是115min，而船舶信号发送频率间隔为12s，因此卫星往往难以捕获到船舶发送的信号；另一方面，卫星数量有限，卫星经过较长时间才能达到某些海域上空。
3、AIS信息发送频率不合理
船舶发送AIS信息频率不合理这使得卫星AIS信息不完整，船舶行驶过程中航程AIS信息每次发送时间间隔6min，但是在船舶上空时间卫星掠过时间只有几秒，因此有时卫星只能获取船舶动态信息，不能获取航程信息。
4、信息安全性不足
卫星探测AIS信息是一种开放性服务，和点对点系统相比，卫星AIS系统应用中，在船舶中配置A类设备，然后可以快速接收到AIS信息，但是这使得AIS信息安全性不足，并且用户可自有获取船舶AIS信息，包括军事用途、商业用途等，这也严重影响了船舶安保。
二、远程监控系统在船舶中的应用
1、LRIT系统应用
LRIT（远程识别跟踪系统）主要是从AIS提取船舶的时间、船位、识别码等数据，然后利用高频设备、海上遇险搜救系统，LRIT数据在固定时间间隔内发送，利用计算机系统处理LRIT数据，远程跟踪和识别船舶。
根据IMO要求，LRIT在应用中，其具有定位功能，还可以连接定位设备，并且其将数据信息发送到陆地基站，有效提高了信息安全，不会发生盗用篡改或者泄露，定时自动发送数据信息，300海里内AIS信息每小时发送一次，300海里以外AIS信息每四个小时发送一次。
2、北斗系统应用
考虑到AIS通信距离有限，继GLONASS、GPS系统以后，我国自主研发的北斗卫星导航系统具有通信、定位功能，其在船舶中的应用，通过AIS设备将周围船舶和本船的AIS信息，利用核心处理器进行压缩、过滤、分类等处理，然后输送到北斗终端，然后按照通信协议利用北斗通信模块将AIS信息转发到陆地监控中心。
北斗AIS系统充分结合了AIS系统和北斗系统的应用功能，利用核心处理器结合AIS终端和北斗系统，通过北斗网络将AIS信息传送到基站。
北斗AIS系统利用北斗卫星实现AIS信息中转，彻底解决了AIS系统通信距离有限的问题，实现船舶行驶动态监控，并且AIS终端接收的信息经过核心处理器进行处理，然后传送到北斗终端中，有效确保了信息安全性和完整性，使陆地指挥人员全面掌握船舶状态。
同时，由于船舶AIS数据量非常大，大量的周围船舶AIS信息是无用信息，这就必须进行适当的分类过滤，将有效信息选取出来，可以采用以下方法：其一，距离限制法，根据上级指令和船舶任务要求，根据VHF信号广播距离，搜索AIS信息区域，对远距离的其它船舶AIS 信息进行过滤，然后将AIS信息传送到陆地指挥中心；其二，时间限制法，若船舶处于抛锚停泊状态，不需要转发AIS信息，利用时间限制，将这个时间段以内的船舶AIS信息过滤掉，根据一定时间间隔阈值，选择和该船舶AIS比较相近的信息，发送过程中把这些信息过滤掉；其三，舷角限制法，对船舶舷角大小进行限制，然后对相应角度其它船舶AIS信息实现获取，使陆地指挥中心全面掌握船舶动向，为之后的指挥监控作参考，避免船舶之间发生碰撞事故。
另外，北斗AIS系统的信号压缩处理，经过分类过滤以后AIS信息极大地缩减，但是如果船舶密度较高时，无法满足北斗信道容量，必须要进行信号压缩处理，经过编码压缩处理以后数据不仅要确保一定误码率，而且满足北斗信道容量，避免影响信息识别。
同时，结合北容信道容量，选择合适算法，为了确保其时效性，应选择合适压缩比，若数据量不多，可采用快速压缩算法，提高更新频率，若数据量较多，要确保更新频率，还要严格控制误码率，选择最佳压缩比。
结束语
AIS系统通信距离有限，其在船舶中的应用无法满足全面监控需求，而北斗AIS系统具有短报文通信和快速定位功能，运行稳定、可靠，保密性和安全性更高，解决了传统AIS系统保密性差、更新频率慢、信息量少等问题，在未来发展中应积极完善和发展北斗AIS系统，全面动态地进行船舶的远程监控。
参考文献：
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