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基于便携式AIS设备的小型渔船救助系统

更新时间:2016-07-05

表1:CM X 7042芯片主要参数及应用

特征支持AIS和DSC数据格式和CSCDMA操作灵活的渠道配置:并行接收通道RX1和RX2AIS发送通道TX 4 x (10bit) DAC 2 x (10bit) ADC 2 x RF辐射合成器(仅限CMX7032)工作电压3-3.6v,并具备省电模式应用半双工GMSK和FSK调制解调器支持AIS Class B标准专用的CSTDMA(载波监听时分多址);满足B类船舶自动识别转发器市场要求;支持载波侦听信道接入(CSTDMA)操作;支持SOTDMA(自组织时分多址)格式

随着船舶自动识别系统(Automatic Identidication System,即AIS)设备终端的广泛使用,使得海上航行安全性以及运营效率得到大幅度的提升,船舶海上发生意外事故的频率明显降低。但对于小型渔船救助系统,其发展进程缓慢,内河小型船只以及沿近海小型渔船AIS安装、使用问题显著,安全问题突出,不利于小型船只的安全、高效航行与运营。主要表现为:针对质量小于100总吨的内河船只以及小于300总吨的沿海船只,海事局未发布强制安装AIS系统的规定;小型渔船受船舶电源、AIS系统安装环境等条件的限制,无法配备有效的救助设备。如何解决小型渔船高效生产经营的安全性问题,是当前各级部门亟待解决的重点。

针对小型渔船救助系统发展缓慢,其安全运营得不到保障的现状,本文从便携角度出发,结合AIS技术基础,针对小型渔船进行救助系统的研究,实现小型渔船的导航、避碰以及安全救助,解决大船舶救助系统结构复杂,成本高昂,不适于小型渔船安装使用的问题。

加强创新团队建设和创新人才培养。今年上半年,由院工会、团委推动,相继成立了由技术专家领衔组建的“劳模创新工作室”和“青年创新工作室”,分别致力于鄂尔多斯盆地致密低渗气藏勘探开发重点难点的攻关及致密气藏精细描述等相关勘探开发技术方面的创新攻关。

1 AIS小型渔船救助系统分析

1.1 AIS工作原理

AIS是船舶数字助航装备以及系统的统一称谓,其主要组成部分为船载装备和基站设施。通过定位系统,实现船舶动态信息(如航速、航向)以及静态信息(船舶编号、类型)的组合封装,并通过近海水域船舶及海岸基站等在VHF频道以SOTDMA方式传播,以便海水域船舶及海岸基站实时掌控船舶信息,实现船舶互相协调、及时避让以及安全救助。AIS系统主要由数据采集、信号处理与系统控制、信息输出以及VHF四部分组成。

1.2 AIS系统需求分析

1.2.1 功耗需求

实时监管平台主要实现针对船舶动态的实时监控,其主要对象是大型船舶的AIS终端、小型渔船手机终端等不同类型的AIS目标。

1.2.2 通信和识别需求

现有AIS系统仅能实现动力60马力以上且安装AIS设备的大型船舶-大型船舶以及大型船舶-海岸基站之间的通信、识别,小型船舶因动力不足等原因,未安装AIS系统,因而无法实现与大型船舶及基站之间的通信、识别,易发生被碰危险,使得海事的实施监管以及应急救助等难以及时展开,难以保证船舶,尤其小型船舶的安全运行,应借助便携式AIS的通信功能,实现危急情况的及时通讯。

1.2.3 容量需求

AIS收发装置包含船舶动态以及静态信息,需要一定的空间容量,为保证系统正常运行,需保证信道利用以及系统阻塞控制在合理范围,而单个AIS基站容量较小,约为300-500,因此,为满足收发装置容量需求,应对系统容量进行合理设计,保留一定余量,满足系统运行要求。

2 系统功能及结构设计

本文对信息网络与AIS进行技术融合,采用能手机与AIS硬件模块相结合形式,实现基于AIS的小型船舶防撞、实时监控以及应急救助等应用目的,满足相关技术标准要求,实现性和操作性较强。其主要组成部分为:AIS中转基站、数据互换装置、AIS实时监管系统以及便携终端四部分组成。

2.1 系统架构

2.1.1 AIS中转基站

AIS中转基站与相关海事部门AIS基站有所区别,其主要功能是AIS数据的接受、中转,对船舶AIS和手机终端AIS进行结合,主要功能为:接收船舶AIS数据并借助无线或有线局域网络将数据发送至数据的中转装置,与此同时,数据中转装置将船舶AIS数据传动中转基站,转发基站通过VHF,以广播形式进行信息传送以便周围船舶接收信息。

大型船舶AIS----小型船舶便携AIS

改变传统“填鸭式”教学方法,采取更加具有创造性,能激发学生潜能和求知欲望的教学方式.灵活应用启发式、探究式、讨论式和参与式等多种教学方法,鼓励学生独立思考、自由探索、勇于创新,践行学思结合、知行统一.

2.1.2 数据互换装置

AIS转发基站在满足系统容量需求的同时,扩大通信覆盖范围,进而实现大、小船舶之间的即时通信,保障小型渔船的安全运营。

从目前来看,各地市都拥有住房公积金管理权,而属地管理政策导致资金流动性差,在很大程度上制约了住房公积金融资工作[1]。受审批流程、可用余额不足等因素影响,各地公积金贷款办理时间普遍较长,排队放款已经成为常态。专家多次表示,按照现行模式,我国当前的住房公积金制度是不可持续的。为解决这一难题,2015年11月,国务院和住建部起草了修订稿的《住房公积金管理条例》,首次对开展住房公积金证券化业务进行了松绑。

安装了便携终端的小型渔船,可以通过AIS自组网的特性进行通信和安全识别,其数据流程如下:

通过汽轮机回热系统优化,提高了机组部分负荷工况给水温度,同时增加了1级回热系统,使汽轮机回热系统总级数达到9级,两方面共同作用提升了机组循环热效率,使机组在部分负荷工况的运行热经济性大为改善[15](见表3)。

这种承载自然力的雕塑常常是以金属杆联结金属片构成一个基本单元,然后几个单元间再借用杠杆原理彼此联结,由于受到不同平衡点及金属丝长度与金属片重量等因素的影响,微风吹来,金属片便随风缓缓移动。并且,每个金属片运动的速度并不相同。因此,在风力作用下,它们或急或缓改变着空间中各个单元的组合,有时也借由变换的光影,带来一种在规则中无序运动的感受。考尔德的活动雕塑像是一种反应宇宙的数学法则的艺术,在随风飘动、闪烁的雕塑中似乎又带有对宇宙运行的思考,始终有一种神秘的平衡力量约束着这一切随风飘动。

小型船舶便携AIS----小型船舶便携AIS

根据山东省墙夼水库由既独立又相互连通的东西两个水库组成等特点,分析调洪演算理论方法,给出水面线数学模型和算法,建立双库调洪演算的计算模型,改变了以往只能双库合并调算计算最高洪水位的情况,实现了东西两库联合调算,使得调算出的洪水位更合理,更可靠。由此调算的成果,被应用到墙夼水库大坝安全鉴定设计洪水复核报告中,其洪水复核报告成果已得到了山东省水利厅专家组的一致认可,通过了评审验收。

为满足数据应用要求,并充分利用大数据提高对小型渔船救助的覆盖率和成功率,系统同时增加数据互换装置。该系统装置主要功能为:对船船只等海上航行实体的系统数据与便携终端数据进行格式转换、数据结合,进而实现对船只动态、静态资料的日常管理,满足后期海量数据解析与处理要求。数据主要实现流程如下:

大型船舶AIS----数据中转装置----小型船舶便携AIS

小型船舶便携AIS----数据中转装置----大型船舶便携AIS

小型通讯设备是AIS终端的主要载体,通过定制手机中置入AIS模块硬件模块实现便携终端的设计。

2.1.3 AIS实时监管系统

目前海上AIS收发信机工作时使用船电或太阳能充电,可保证系统稳定运行,为防止电量不足影响设备工作,在进行便携设备设计时,应限制设备收发信号的功耗,应尽可能选择低功耗方案,实现系统的稳定持续运行。

2.1.4 便携终端

“嗯,我先简单讲讲基本的术语,你懂了这个,再看那个表就明白了。”老贾耐心地当起了孟导古钱币的启蒙老师,“古代人铸币各个朝代虽然略有差异,但是有些规律是大同小异的。你看你的钱里不是有大有小吗?这是古代用来区分面额大小的一种手段。虽然……”

小型船舶便携AIS----数据中转装置----小型船舶便携AIS

2.2 AIS模块功能实现

2.2.1 实时通讯功能实现

矿井采用立斜井多水平开拓,生产集中在二、三水平,二水平标高-240m,三水平标高-517m。现主要生产采区为二水平戊三采区、三水平戊一上山采区、戊二下山采区、戊一下山采区、丁二采区。采掘工作面数目满足《煤矿安全规程》规定。存在采区接替紧张局面,二水平戊三采区、三水平戊一上山采区即将于近3年内结束,正在开发的有2个采区,即三水平戊一上山采区、三水平下延戊二上山采区。

为满足大量数据处理及低功耗的要求,本文的便携式系统采用ARM嵌入式控制芯片SMT32F103CBT6,该芯片适用于零下40至80摄氏度的温度区间,供电电压低,特殊的停机、待机以及睡眠模式等保证其低功耗,同时,该芯片拥有7通道DMA控制器。在低功耗、瞬时启动以及多唤醒事件中可达到最佳平衡状态。

2.2.2 北斗定位功能实现

本文选用NEO-6M作为定位模块,通过将接收到的北斗信号进行转换,通过功率放大器进行信号放大,进而对信号进行处理。分析北斗卫星导航位置信息,可实时计算小型渔船的时间、速度以及具体位置。

2.2.3 无线发送功能实现

为保证救助系统的有效性,通过嵌入硬件AIS模块的方式,实现在小型渔船遇险时将其信息发送至附近船舶或港岸基台,即时通信,保证救援开展的及时性、高效性,无线发送功能主要实现:AIS无线信号发送,距离6海里(半径);AIS无线信号搜索接受,距离4海里(半径)。AIS无线发送模块采用CM X 7042 芯片,实现AIS报文的接收和发送。其相关参数如表1所示。

3 系统应用

经实际调查、研讨,本文开发出适用小型渔船的便携式AIS系统,终端可实现AIS无线通信功能通话语音/短信功能,系统可实现通讯交互、搜索显示、报警通知以及周边搜救等功能。

通过手机嵌入硬件AIS模块的方式,保证船舶在没有3G/4G甚至基站信号的情况下,借助其自组网的特性,仍可实现通信。船舶不论大小,在其安全范围内均可互相识别,及时通讯,避免碰撞事故的发生,保证事故发生率。本文设计的AIS系统增加了中转基站和数据互换装置,对基站容量进行了扩容,同时可以记录相关的数据,可以从整个系统的角度多渠道对渔船险情提前通知,并对救援行动进行整体调度,提高救援效率。

4 结论

本文设计的便携式AIS小型渔船救助系统结合定位技术,采用AIS硬件模块嵌入智能手机的方式,利用AIS系统的自组网特性,不依赖3G/4G网络通信同时保证不同船舶之间及时通讯,针对航海区域大型船舶较多,小型船舶动力不足难以安装AIS系统等问题,实现技术创新,为小型船舶海上航行提供了安全保障。

白城市棚膜经济发展总体态势良好,但也存在一些亟待解决的问题。白城市农民自我投入能力有限、各类扶持项目资金所占比重低,导致棚室建设资金缺口较大。农民缺少有效抵押物,贷款成本高、难度大。

参考文献

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陈榕魁
《电子技术与软件工程》2018年第10期文献

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