1、.港口船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方案1. 電子海圖顯示系統(tǒng)概述電子海圖作為在港口區(qū)域航行與作業(yè)的船舶監(jiān)控的工作平臺(tái)，直觀快捷地向監(jiān)控管理人員提供船舶在港口的當(dāng)前位置和航行狀態(tài)。對(duì)船舶的航行的信息存儲(chǔ)，可以對(duì)船舶在港口區(qū)域的航行歷史狀態(tài)的查詢和再現(xiàn)，為船舶的監(jiān)控和管理提供強(qiáng)有力的保證。本系統(tǒng)的電子海圖數(shù)據(jù)平臺(tái)采用代表我國(guó)官方水道測(cè)量組織的權(quán)威電子矢量海圖數(shù)據(jù)，保證了電子海圖數(shù)據(jù)的合法性和準(zhǔn)確性，并且按照中華人民共和國(guó)電子海圖技術(shù)規(guī)范和IHO（國(guó)際航道測(cè)量組織）的S-52，S-57標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，完全支持漢字。在電子海圖系統(tǒng)的平臺(tái)上，結(jié)合岸基AIS系統(tǒng)（AISPORT）、AIS數(shù)據(jù)處理中心（AIS-Spa

2、ce），實(shí)現(xiàn)船舶基本信息管理、船舶動(dòng)態(tài)信息管理和船舶監(jiān)控報(bào)警等功能。電子海圖將作為AIS系統(tǒng)的工作平臺(tái)，轄區(qū)水域的AIS船舶數(shù)據(jù)可以直接疊加顯示在電子海圖上。系統(tǒng)的軟、硬件配置采用通用設(shè)備為主，便于用戶維護(hù)和設(shè)備的更新。電子海圖AIS的軟件操作平臺(tái)將采用Windows 2003/XP。硬件可采用通用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。2. 系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能框架圖如下圖所示，系統(tǒng)由岸基AIS設(shè)備（AISPORT）、AIS數(shù)據(jù)處理中心（AIS-Space）、船舶信息管理、船舶監(jiān)控報(bào)警、船舶動(dòng)態(tài)信息分發(fā)、港口視頻監(jiān)控系統(tǒng)接口和電子海圖綜合顯示軟件等組成。圖 21 系統(tǒng)功能框架岸基AIS設(shè)備（AISPORT）：在港口位置較

3、高的位置架設(shè)AIS基站的收發(fā)天線接收船載AIS設(shè)備發(fā)送的AIS動(dòng)態(tài)信息，AISPORT對(duì)船舶進(jìn)出港和靠泊的船舶動(dòng)態(tài)進(jìn)行采集。AIS數(shù)據(jù)處理中心（AIS-Space）：通過岸基AIS設(shè)備接受船舶AIS的信息可以獲得船舶的靜態(tài)信息，例如：船名、呼號(hào)、MMSI號(hào)等信息；船舶航行動(dòng)態(tài)，例如：航速、航向、轉(zhuǎn)向率等。將岸基AIS設(shè)備接收、采集的港口區(qū)域航行的船舶的AIS信息進(jìn)行解析后統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)，為后續(xù)的船舶監(jiān)控和管理功能提供數(shù)據(jù)庫支持。船舶信息管理：對(duì)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的AIS信息進(jìn)行分類整理，為電子海圖的綜合顯示提供信息支持。船舶監(jiān)控報(bào)警：對(duì)當(dāng)前港口區(qū)域的船舶進(jìn)行監(jiān)控，設(shè)置報(bào)警的條件，當(dāng)在港口區(qū)域航行或作

4、業(yè)船舶出現(xiàn)違反或滿足報(bào)警條件時(shí)，提供報(bào)警信息。在電子海圖綜合顯示界面上，向值班監(jiān)控人員進(jìn)行聲光報(bào)警。船舶動(dòng)態(tài)信息分發(fā)：對(duì)采集和存儲(chǔ)的船舶AIS信息進(jìn)行授權(quán)的信息查詢和分發(fā)，為系統(tǒng)的其他自系統(tǒng)提供船舶AIS信息，為將來的信息資源的共享和系統(tǒng)擴(kuò)展提供支持。港口視頻監(jiān)控系統(tǒng)接口：通過點(diǎn)擊海圖圖標(biāo)或船舶可以打開附近攝像機(jī)的監(jiān)控圖像，方便操作人員通過操控?cái)z像機(jī)觀察船舶及周邊環(huán)境。電子海圖綜合顯示：電子海圖綜合顯示基本功能包括航線設(shè)計(jì)、航向航跡監(jiān)測(cè)、歷史航跡顯示、航行自動(dòng)警報(bào)、快速查詢各種信息、船舶動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示等。2.1 電子海圖綜合顯示2.1.1 海圖顯示與控制1) 海圖顯示采用專業(yè)電子海圖數(shù)據(jù)的專業(yè)版

5、電子海圖信息平臺(tái)，基于C/S(客戶機(jī)/服務(wù)器)模式的電子海圖應(yīng)用系統(tǒng)，適合熟悉航海電子海圖操作的用戶使用，進(jìn)行專業(yè)的船舶監(jiān)控與管理。圖 22海圖顯示本系統(tǒng)同時(shí)提供基于Google Map的web版的船舶信息顯示。公司內(nèi)授權(quán)的辦公用戶都可以查詢相關(guān)的船舶動(dòng)態(tài)信息。Google Map具有強(qiáng)大的陸地詳細(xì)信息顯示與查詢功能，支持地圖顯示、地形顯示和衛(wèi)星照片顯示等功能，如下圖所示。圖 23 基于Web的Google Map顯示2) 放大海圖放大包括三種方式。開窗放大將選定區(qū)域放大到整個(gè)顯示界面；中心放大以當(dāng)前顯示界面中心點(diǎn)為中心進(jìn)行比例尺放大；3) 縮小海圖縮小包括兩種方式。中心縮小與中心放大相對(duì)，以

6、當(dāng)前顯示界面中心點(diǎn)為中心進(jìn)行比例尺縮??；區(qū)域縮小將當(dāng)前顯示界面區(qū)域的海圖縮小到選定的區(qū)域中。4) 漫游漫游功能可以切換顯示界面中顯示的海圖區(qū)域。如果是多圖模式，那么切換到其它區(qū)域時(shí)，將自動(dòng)切換顯示該區(qū)域所對(duì)應(yīng)的海圖數(shù)據(jù)。漫游包括中心漫游和拖動(dòng)漫游。中心漫游指海圖以指定點(diǎn)為中心進(jìn)行顯示；拖動(dòng)漫游可以拖拉方式改變海圖當(dāng)前顯示的區(qū)域，達(dá)到漫游效果。5) 顯示模式選擇顯示模式包括基礎(chǔ)、標(biāo)準(zhǔn)、全部和自定義。海圖數(shù)據(jù)根據(jù)海圖要素的重要性和要素類別，將海圖分層若干層?？筛鶕?jù)實(shí)際需要顯示指定的層。圖 24海圖分層顯示6) 海圖顯示顏色方案控制。按照IHO S52標(biāo)準(zhǔn)的要求海圖提供白天、黎明、黃昏和夜晚四種海圖

7、配色方案。如圖2-4所示。圖 25海圖顯示顏色方案2.1.2 海圖作業(yè)海圖作業(yè)包括海圖標(biāo)繪、海圖計(jì)算、要素拾取、航線設(shè)計(jì)、船位推算等功能。1) 海圖標(biāo)繪l 海圖標(biāo)繪可以完成以下類型的標(biāo)繪： 點(diǎn)標(biāo)繪：由用戶輸入或用鼠標(biāo)在海圖上選取一點(diǎn)用戶選定的特殊符號(hào)進(jìn)行標(biāo)繪，點(diǎn)標(biāo)繪可以包括標(biāo)繪的時(shí)間和簡(jiǎn)短的文字描述； 線標(biāo)繪：由用戶輸入或用鼠標(biāo)在海圖上連續(xù)兩個(gè)或兩個(gè)以上的點(diǎn)，將相鄰兩點(diǎn)用直線段和用戶選擇的線型連接。線標(biāo)繪可以包括標(biāo)繪的時(shí)間和簡(jiǎn)短的文字描述； 圓域標(biāo)繪：由用戶輸入圓心和半徑或用鼠標(biāo)在海圖上選擇一個(gè)矩形，用戶可以選擇線型、顏色和填充顏色、填充模式標(biāo)繪出圓域。圓域標(biāo)繪可以包括標(biāo)繪的時(shí)間和簡(jiǎn)短的文字描

8、述； 矩形標(biāo)繪：由用戶輸入或用鼠標(biāo)在海圖上選擇兩對(duì)角點(diǎn)，標(biāo)繪出相應(yīng)邊與經(jīng)緯線平行的矩形。用戶可以選擇線型、顏色、填充顏色和填充模式標(biāo)繪出矩形。矩形標(biāo)繪可以包括標(biāo)繪的時(shí)間和簡(jiǎn)短的文字描述； 任意形狀多邊形標(biāo)繪：由用戶輸入或用鼠標(biāo)依次給定三個(gè)或三個(gè)以上的點(diǎn)，將各點(diǎn)依次用直線段連接，標(biāo)繪出封閉的簡(jiǎn)單多邊形。用戶可以選擇線型、顏色、填充顏色和填充模式標(biāo)繪出矩形。多邊形標(biāo)繪可以包括標(biāo)繪的時(shí)間和簡(jiǎn)短的文字描述； 文字標(biāo)注：即在給定點(diǎn)處標(biāo)注說明性文字。圖 26 海圖標(biāo)繪 海圖標(biāo)繪共享海圖標(biāo)繪信息使用數(shù)據(jù)庫管理，只需專人進(jìn)行標(biāo)繪內(nèi)容進(jìn)行維護(hù)。根據(jù)標(biāo)繪相關(guān)人員的不同，可分為公共標(biāo)繪和私人標(biāo)繪。公共標(biāo)繪對(duì)所有系統(tǒng)

9、注冊(cè)用戶都可見，而私人標(biāo)繪只對(duì)被授權(quán)用戶有效。 海圖標(biāo)繪有效期對(duì)于每一個(gè)海圖標(biāo)繪對(duì)象，都可以設(shè)置其有效期。該標(biāo)繪只在有效期內(nèi)進(jìn)行顯示。過期將自動(dòng)刪除。2) 海圖計(jì)算 兩點(diǎn)間距離計(jì)算。即計(jì)算任意給定兩點(diǎn)間的恒向線距離和大圓距離； 點(diǎn)到點(diǎn)的方位計(jì)算，即計(jì)算從一給定點(diǎn)到另一給定點(diǎn)的恒向線方位； 多點(diǎn)間的距離計(jì)算。即由用戶依次給定多個(gè)（兩個(gè)以上）點(diǎn)，分別計(jì)算相鄰兩點(diǎn)間的恒向線距離和從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總的距離； 方位距離位置計(jì)算。即給定從某個(gè)未知位置點(diǎn)到某個(gè)已知位置點(diǎn)的方位和距離，計(jì)算未知點(diǎn)的地理坐標(biāo)。圖 27海圖計(jì)算3) 要素拾取可查詢海圖上任意位置的海圖要素的詳細(xì)屬性信息。包括該要素所在的位置、類型、所

10、屬層名和該要素的特有屬性。4) 航線設(shè)計(jì)航線設(shè)計(jì)用于為船舶航行制定可行的航線，并可自動(dòng)計(jì)算船舶航行的時(shí)間表。 用鼠標(biāo)直接在電子海圖上繪制轉(zhuǎn)向點(diǎn)； 通過手工輸入轉(zhuǎn)向點(diǎn)的坐標(biāo)來設(shè)計(jì)航線； 允許設(shè)置每段航線的航線偏移（XTE）； 航線設(shè)計(jì)：由計(jì)劃速度計(jì)算預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間（ETA)，由預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間計(jì)算航行速度 ； 打印計(jì)劃航線及轉(zhuǎn)向點(diǎn)。圖 28航線設(shè)計(jì)5) 船位推算假設(shè)已知某個(gè)船舶的位置和航向航速，推算在未來的某個(gè)時(shí)間船舶可能出現(xiàn)的位置。并在電子海圖上標(biāo)繪出起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置。2.1.3 氣象信息功能對(duì)于來自不同氣象預(yù)報(bào)部門的氣象信息，分別以不同的方式標(biāo)繪于海圖之上。氣象信息分為臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)信息和氣象預(yù)報(bào)信息。

11、2.1.3.1 臺(tái)風(fēng)標(biāo)繪臺(tái)風(fēng)信息的獲取包括兩種方式。一是從氣象部門獲取氣象預(yù)報(bào)文件，系統(tǒng)直接解析氣象數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫；二是從氣象部門獲取氣象傳真，通過臺(tái)風(fēng)信息輸入界面手工輸入。目前臺(tái)風(fēng)信息的預(yù)報(bào)大都通過傳真方式得到。臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)信息包括預(yù)報(bào)的臺(tái)風(fēng)名稱，時(shí)間，當(dāng)前位置、風(fēng)力、風(fēng)圈半徑以及未來24，48和72小時(shí)的預(yù)報(bào)位置等。如下圖：圖 29 臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)在電子海圖信息平臺(tái)中，將標(biāo)繪出活動(dòng)臺(tái)風(fēng)的中心、風(fēng)力、影響范圍、運(yùn)動(dòng)軌跡和未來去向等。如下圖：圖 210臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)的顯示2.1.3.2 臺(tái)風(fēng)預(yù)警對(duì)于當(dāng)前活動(dòng)臺(tái)風(fēng)，需要實(shí)時(shí)關(guān)注船舶和平臺(tái)與臺(tái)風(fēng)的相對(duì)位置關(guān)系。以確保船舶和平臺(tái)相對(duì)臺(tái)風(fēng)處于安全狀態(tài)或及時(shí)做好防臺(tái)準(zhǔn)備

12、。對(duì)于所有船舶，如果該船的最新船位報(bào)告時(shí)間距離當(dāng)前時(shí)間在24小時(shí)內(nèi)，則對(duì)該船的臺(tái)風(fēng)預(yù)警功能認(rèn)為有效。該船在顯示時(shí)將同時(shí)標(biāo)注根據(jù)最新船位報(bào)告的航速推算出的當(dāng)前時(shí)間所在的船位。對(duì)于平臺(tái)，則無時(shí)間限制，始終以最新的位置作為當(dāng)前位置。如果船舶的最新位置落在臺(tái)風(fēng)當(dāng)前的影響范圍內(nèi)，即提供預(yù)警提示，為防臺(tái)措施提供信息支持。2.1.4 氣象信息標(biāo)繪氣象信息可以包括風(fēng)、浪和氣壓等信息。通過從氣象發(fā)布部門獲取氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)文件，本系統(tǒng)根據(jù)氣象數(shù)據(jù)，將氣象信息以圖形化的方式顯示在電子海圖上。如下圖：圖 211氣象信息標(biāo)繪可以查詢顯示的氣象信息的詳細(xì)信息。比如風(fēng)的位置、風(fēng)力和風(fēng)向；浪的位置，浪高和浪的前進(jìn)方向；等壓線的

13、等壓值以及等壓中心的等壓值與位置等等。2.1.5 海圖打印支持所見即所得的打印。在當(dāng)前海圖上或者指定的打印區(qū)域中顯示的所有對(duì)象，包括海圖、經(jīng)緯線和航線等，都將全部實(shí)現(xiàn)打印功能。3. 船舶信息管理模塊3.1 關(guān)于AIS的國(guó)際規(guī)范1999年10月國(guó)際海事組織（IMO）航行安全技術(shù)分委會(huì)舉行第45次會(huì)議，對(duì)海上人命安全國(guó)際公約（SOLAS）第五章的修訂意見草案進(jìn)行最終審議。經(jīng)與會(huì)代表和專家審定，會(huì)議通過并形成了SOLAS公約新的第五章。在這個(gè)于2002年7月1日生效的新五章第四條“船載航行系統(tǒng)和設(shè)備的配備要求和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)”中，擴(kuò)大了原先的設(shè)備系統(tǒng)配備要求范圍。其中較為重要的自動(dòng)化航行設(shè)備有“通用船載自

14、動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)AIS”和“航線數(shù)據(jù)記錄儀VDR”。IMO海安會(huì)第73屆會(huì)議于2000年12月5日通過了SOLAS74公約修正案，修正案已于2002年7月1日生效。根據(jù)SOLAS74公約修正案第五章的規(guī)定，所有300及300以上總噸并從事國(guó)際航行的船舶和500及500以上總噸非國(guó)際航行的貨船以及不限尺度的客船，將強(qiáng)制配備船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）設(shè)備，最后安裝期限如下：1. 2002年7月1日及以后建造的船舶，應(yīng)于建造完工前安裝；2. 2002年7月1日以前建造的從事國(guó)際航行的客船，應(yīng)不晚于2003年7月1日安裝；3. 2002年7月1日以前建造的從事國(guó)際航行的散裝液貨船，應(yīng)于2003年7月1日或之

15、后進(jìn)行的第一次設(shè)備安全檢驗(yàn)之前安裝；4. 除客船、散裝液貨船以外，2002年7月1日以前建造并從事國(guó)際航行的50,000總噸及以上噸位的船舶，應(yīng)不晚于2004年7月1日安裝；5. 除客船、散裝液貨船以外，2002年7月1日以前建造并從事國(guó)際航行的10,000總噸以上且低于50,000總噸的船舶，應(yīng)不晚于2005年7月1日安裝；6. 除客船、散裝液貨船以外，2002年7月1日以前建造并從事國(guó)際航行的3,000總噸以上且低于10,000總噸的船舶，應(yīng)不晚于2006年7月1日安裝；7. 除客船、散裝液貨船以外，2002年7月1日以前建造并從事國(guó)際航行的300總噸以上且低于3,000總噸的船舶，應(yīng)不晚

16、于2007年7月1日安裝；8. 2002年7月1日以前建造的從事國(guó)內(nèi)航行的船舶，應(yīng)不晚于2008年7月1日安裝。3.2 通過AIS獲取船舶的動(dòng)態(tài)信息本系統(tǒng)可以通過在港口位置較高的位置架設(shè)AIS基站的收發(fā)天線接收船載AIS設(shè)備發(fā)送的AIS動(dòng)態(tài)信息。在船舶上安裝AIS設(shè)備（參見3.1節(jié)IMO SOLAS公約的有關(guān)規(guī)定），可以獲取船舶AIS的動(dòng)態(tài)信息。靜態(tài)信息：IMO編碼(如有)、呼號(hào)和船名、船的長(zhǎng)度和寬度、船的類型、定位天線在船上的位置。動(dòng)態(tài)信息：船位、國(guó)際協(xié)調(diào)時(shí)、對(duì)地航向、對(duì)地航速、航跡向、航行狀態(tài)、轉(zhuǎn)向率、橫傾角(選用項(xiàng))、縱傾和橫擺(選用項(xiàng))。航行相關(guān)信息：船舶吃水、危險(xiǎn)貨物類型、目的港和預(yù)

17、計(jì)到達(dá)時(shí)間、航行計(jì)劃(選用項(xiàng))、簡(jiǎn)明的安全信息。從AIS接收機(jī)和AIS設(shè)備獲取的AIS信息包括： MMSI number（MMSI號(hào)碼） Navigational status（航行狀態(tài)） Rate of turn（ROT）（轉(zhuǎn)向率） Speed over ground（SOG）（對(duì)地航速） Longitude（經(jīng)度） Latitude（緯度） Course over ground（COG）（對(duì)地航向） True heading（船首真方向） IMO number（IMO號(hào)碼） Call sign（呼叫號(hào)碼） Name（船舶名稱） Type of ship and cargo type（船舶和

18、貨物類型） Dimension/reference for position（尺寸/參考位置）包含船舶的長(zhǎng)度和寬度，以及電子定位設(shè)備在船舶上的位置。 Type of electronic position fixing device（電子定位固定設(shè)備類型） Estimated time of arrival（預(yù)計(jì)抵達(dá)時(shí)間） Maximum present static draught（最大吃水） Destination（目的地）圖 31 Ais信息顯示圖 32 Ais信息查詢3.3 基于電子海圖的船舶信息查詢圖 33 船舶基本信息查詢與顯示4. 船舶監(jiān)控報(bào)警模塊4.1 船位顯示在當(dāng)前海圖或選定海域內(nèi)，以圖形方式顯示船舶的船舶位置信息，需要時(shí)還可以顯示速度矢量線，也可以同時(shí)顯示名稱（或呼號(hào)）、航向、航速等。4.2 區(qū)域監(jiān)控針對(duì)特定的區(qū)域，監(jiān)控船舶和區(qū)域的位置關(guān)系，一旦船舶進(jìn)入或者離開此區(qū)域則進(jìn)行報(bào)警提示。特定的區(qū)域可以是多邊形、矩形和扇形區(qū)域。在電子海圖系統(tǒng)中以特殊標(biāo)志進(jìn)行顯示