智能航標作業(yè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設計研究論文
摘要：通過整合現(xiàn)有衛(wèi)星定位、船舶導航、航標基礎數(shù)據(jù)等技術，建設一個兼顧航標定位、作業(yè)導航、航標資料管理、作業(yè)信息共享的信息化平臺，將進一步提高航標作業(yè)的安全性、準確性和便利性。
關鍵詞：智能；航標作業(yè)；數(shù)據(jù)共享；電子海圖
“十三五”時期，在國家海洋強國戰(zhàn)略和轄區(qū)經(jīng)濟社會迅速發(fā)展的大背景下，轄區(qū)港口、海洋工程建設規(guī)模不斷擴大，導助航設施數(shù)量逐年增加，航標維護工作量也隨之增長。北海航海保障中心“十三五”規(guī)劃中明確提出“提升航標業(yè)務管理信息化水平，提升航標管理效率”的要求，為促進現(xiàn)代信息技術在航海保障服務領域的深度應用，建立基于互聯(lián)網(wǎng)絡的綜合航海保障體系，加強對信息數(shù)據(jù)的感知、傳輸和管理，綜合天津航標處轄區(qū)航標維護工作任務特點和航標維護設備能力情況，擬研究開發(fā)智能航標作業(yè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。
1.浮標作業(yè)現(xiàn)狀分析
隨著港口和海洋工程的發(fā)展，航標設置范圍不斷擴大，作業(yè)單位的作業(yè)地點更加分散，各作業(yè)單位的作業(yè)經(jīng)驗一般采取集中會議的方式進行交流，難以實時、全面的共享。原使用的作業(yè)系統(tǒng)普遍存在電子海圖較早失去現(xiàn)勢性、沒有電子海圖無法直觀查看作業(yè)軌跡以及需要人工錄入航標基礎數(shù)據(jù)和變動信息等問題，在增加一線工作量的同時，也容易產(chǎn)生人為失誤。在航標巡檢、拋設、更換、撤除、調(diào)整等作業(yè)過程中，現(xiàn)有操作方式需要人工將天線放置在船舶作業(yè)的具體位置，給作業(yè)人員造成安全隱患的同時，增加了工作難度�，F(xiàn)有GPS定位在船舶速度較低的情況下，無法準確判斷導航方向，需要作業(yè)人員結(jié)合其他導航設備提供的信息人工判斷方向，影響工作效率，限制了作業(yè)質(zhì)量的提升。
2.系統(tǒng)建設的必要性
�。�1）建立基于互聯(lián)網(wǎng)絡的航標作業(yè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，有助于加強對各作業(yè)單位作業(yè)信息數(shù)據(jù)的感知、傳輸和管理，實現(xiàn)各航標業(yè)務管理單位之間的作業(yè)信息的互聯(lián)互通，消除信息孤島，提高信息復用水平。（2）研發(fā)智能航標作業(yè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可有效將電子海圖、船舶通導數(shù)據(jù)、航標基礎數(shù)據(jù)庫等整合利用，提高航標作業(yè)的信息化程度，使操作者更直觀、更準確的完成航標任務作業(yè)的要求，在確保作業(yè)質(zhì)量的同時，減輕作業(yè)人員工作量。（3）海事“三化”中的“現(xiàn)代化”提出了“裝備良、技術先進、文化領先”的要求，研發(fā)智能航標作業(yè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)正是實現(xiàn)海事裝備現(xiàn)代化管理的重要手段和必由之路。目前，電子海圖、數(shù)據(jù)信息化共享等技術已逐漸成熟，為系統(tǒng)功能的實現(xiàn)奠定了基礎。
3.系統(tǒng)功能設計
本系統(tǒng)由航標基礎數(shù)據(jù)、電子海圖、船舶定位、航行記錄、作業(yè)管理等部分構(gòu)成，為作業(yè)船舶提供目標數(shù)據(jù)和精準定位、記錄航行軌跡、推薦航路等服務。系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)設計，分為服務器端和客戶端。系統(tǒng)硬件主要包括服務器、GPS天線、北斗天線，軟件主要包括數(shù)據(jù)庫、電子海圖、應用軟件等。
�。�1）航標基礎數(shù)據(jù)本系統(tǒng)所需的航標基礎數(shù)據(jù)從“全國沿海航標基礎數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（航標處版）”中獲取，包括航標名稱、航標編號、坐標、燈質(zhì)等信息。本系統(tǒng)對航標基礎數(shù)據(jù)沒有修改權限，通過移動網(wǎng)絡從“全國沿海航標基礎數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（航標處版）”單向同步所需數(shù)據(jù)，確保本系統(tǒng)應用的航標基礎數(shù)據(jù)是最新的。在沒有公網(wǎng)信號覆蓋的情況下，可通過U盤進行航標基礎數(shù)據(jù)的拷貝。作業(yè)完成后，變動的航標基礎數(shù)據(jù)按照《航標基礎數(shù)據(jù)庫維護須知》的相關要求，由航標管理站更新至“全國沿海航標基礎數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（航標處版）”。
�。�2）船舶定位同時安裝GPS天線和北斗天線，并接入船舶電羅經(jīng)和本船對地航速等信號，系統(tǒng)自動修正定位天線與航標作業(yè)位置之間的誤差，經(jīng)數(shù)字化后顯示到客戶端，為駕駛員快速提供精準的坐標和航向，解決以往人工核準信息的困難，使作業(yè)過程更加簡便，提高作業(yè)效率。
�。�3）電子海圖電子海圖在服務器端更新，通過互聯(lián)網(wǎng)或U盤由服務器端單向?qū)肟蛻舳�，導入的新海圖與客戶端中已存在的海圖自動拼接顯示。
（4）航行記錄GPS和北斗船載終端按照設定的.時間間隔，將船舶的坐標、航向、航速等動態(tài)信息實時傳送至管理平臺上，船舶駕駛?cè)藛T通過管理平臺即可掌握船舶的實時運行狀態(tài)。管理平臺自動記錄船舶航行的動態(tài)數(shù)據(jù)，并可進行航行軌跡的回放和導出。軌跡回放區(qū)域可根據(jù)起始時間和結(jié)束時間、作業(yè)目標、作業(yè)類型進行篩選。顯示軌跡形式分為列表模式或海圖模式。列表形式顯示包括時間、速度、船舶方向、航標方向、經(jīng)緯度。海圖模式以海圖為基礎，在海圖上更直觀的顯示船舶運行的軌跡和船舶的相關信息，可按選擇的倍速進行回放，同時可導出靜態(tài)圖片和動態(tài)圖像。
�。�5）作業(yè)管理
�、僮鳂I(yè)目標獲取。一是本系統(tǒng)服務器從“兩個平臺”服務器中獲取作業(yè)目標的數(shù)據(jù)后，同步至船載終端；二是手動將作業(yè)目標數(shù)據(jù)錄入船載終端。
�、跀�(shù)據(jù)共享。作業(yè)完成后，利用移動網(wǎng)絡或U盤在服務器端與船載終端之間進行數(shù)據(jù)同步，不再限于作業(yè)總結(jié)會上口述交流，為船舶駕駛員之間及時分享作業(yè)經(jīng)驗提供便利。
�、酆铰吠扑]。考慮船舶作業(yè)效率和安全性，需為駕駛員提供直觀、安全的航線。駕駛員可根據(jù)經(jīng)驗手動預設航線、根據(jù)需要選擇自動記錄的歷史航線，或者由平臺智能推薦航線。平臺根據(jù)駕駛員選擇的要素（如作業(yè)時長優(yōu)先、節(jié)能減排優(yōu)先、危險點優(yōu)先）后進行數(shù)據(jù)分析，推薦最佳航線，在行駛過程中提示航速、航向以及淺點、沉船和轉(zhuǎn)向點等信息，為航行提供更豐富的參考數(shù)據(jù)。
4.結(jié)束語
本系統(tǒng)建成后，各作業(yè)單位可以實時分享航標作業(yè)經(jīng)驗，減輕一線作業(yè)人員在航標作業(yè)過程中對作業(yè)數(shù)據(jù)的搜集、設計、定位操作、任務記錄和整理工作量，顯著提高作業(yè)效率，提升作業(yè)安全性。該系統(tǒng)經(jīng)試運行完善后，可推廣至海區(qū)各作業(yè)船舶和航標管理站。
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