船舶航迹管理与跟踪系统设计

[摘 要] 在港区,如何对生产作业的船舶实施有效的动态跟踪管理,是每个有船单位都在努力解决的一个问题。全球卫星定位系统应用技术的不断普及,GPS船舶动态跟踪系统应运而生,较好地解决了这一问题。本文构建了某港轮驳公司基于GPS的船舶动态跟踪系统,介绍了系统的基本结构、工作原理、主要功能和运行情况。应用表明该系统运行稳定、操作简便,辅助公司的生产管理信息系统使用,有利于合理调度船舶,节省运营成本,监管船舶安全。

[关键词]船舶管理 跟踪 全球卫星定位系统

一、引言

轮驳公司主要肩负着为来港口的客货船舶提供靠离顶拖、接送人员、护航、水上消防、环境保护等船舶服务,某港口现拥有各类作业船舶30余艘。如何对生产作业的船舶实施有效的动态跟踪管理,是每个有船的单位都在努力探讨和解决的一个问题。随着科学技术的不断发展及全球卫星定位系统应用技术的不断普及,为船舶动态跟踪管理提供了一个理想的发展空间,GPS船舶动态跟踪系统应运而生,较好地解决了这一问题。

“GPS”是全球卫星定位系统的简称。GPS船舶动态跟踪系统(或称GPS船舶定位监测系统),是运用了先进的卫星定位、地理信息系统、通信、计算机数据处理功能等技术与设备构成的。可以对船舶(或车辆)的工作状况进行动态跟踪、监测。某港(集团)轮驳公司引进GPS技术开发船舶动态跟踪系统,用于港口作业、沿海运输的船舶动态跟踪管理,改变了过去对船舶作业时看不见,摸不着的管理模式,为公司的调度人员、安监人员、公司经理提供明显直观的船舶调度管理操作平台。

二、船舶航迹跟踪系统结构

1.系统构成

“GPS船舶动态跟踪系统”,是由船台(图1a)和岸台(图1b)两部分构成(见下图1)。

2.系统工作原理

公司调度管理人员需要跟踪某几条船的作业情况(也可全部),通过控制中心(岸台部分)发射控制信号,当相应船舶接到信号后:

⑴船台部分:GPS接收机,接收GPS卫星定位信号,获得船舶的位置、航向、航速等信息。通过VS-1数据转换器读取GPS接收的数据信息并进行编码、压缩、调制等处理使之变为无线信号再通过数传电台或SSB(单边带电台),自动地发送至岸台。

⑵岸台部分:调度中心利用数传电台、SSB接收机,对船台发送来的信号进行接收并传送给DP-1数据预处理器,DP-1数据预处理器对接收到的信号进行解调和数据处理使之变为计算机可读取的信息,计算机读取信息后,经过计算、坐标变换、数据筛选将船舶的位置标绘在以电子海图为背景的图形显示器上。同时,把船舶的经度、纬度、航向、航速、是否正常等信息在显示器上显示出来,使调度人员对该船舶的信息一目了然。

该系统启动时的主界面见下图2。

图2 系统启动主界面

3.系统的多机监控

该系统以公司局域网为依托,可实现多机同时监控、操作,目前在公司的电算室、总经理室等部门都装有船舶动态分监系统。分监系统示意图见图3。

三、航迹信息管理与跟踪

1.多目标动态数据的跟踪定位

该系统最多可同时自动跟踪定位的目标数为≤100艘作业船舶。岸台寻呼信号发送时间间隔可自行定义。也可通过船上的GPS接收机上的手动按钮,随时可以向岸台发出跟踪信号。

该系统跟踪的空间范围为数传电台、SSB的通信范围、并预留卫星通讯接口。

2. “GPS船舶动态跟踪系统”的电子海图功能

根据公司船舶作业的范围,在“GPS船舶动态跟踪系统”中所使用的背景海图主要为某港水域(包括:海河、新港港池及沽口锚地,见图4),也可显示中国沿海海域。该海图可放大、缩小。放大时可显示码头的区段号;缩小时可扩大显示海域的范围直至中国沿海海域。也可对海图实现漫游操作。当所跟踪的船舶的位置超出当前屏幕所显示的海图时,可自动切换海图,保证所跟踪的船舶始终在屏幕上显示。

3. 以电子海图为背景的船舶动态显示

(1)船舶动态跟踪:这是“GPS船舶动态跟踪系统”的基本功能,以电子海图为背景,用红色箭头显示监控船舶的地理位置并标出轮号(见图5)。图中的红色箭头方向就是船舶行驶的实际方向。

海河作业 新港港池作业 新港沽口锚地作业

图5 船舶动态跟踪

为使管理人员更详细了解动态跟踪的船舶状态,在主界面的状态条部分显示一些必要的信息,包括:船舶的经纬度、船舶号、定位时间、航向、航速、定位状态等信息(见图6)。

图6 状态条部分显示

在选择跟踪目标时,可选择一条船,也可选择多条船,也可全部选择作业的船舶。

(2)轨迹连线:用户有时候需要观察船舶的航行路线,使用此功能就可把跟踪船舶的航行路线在电子海图上自动标绘出来。

(3)航迹复示:用户需要对某条船舶某个时段的数据进行分析时,使用此功能,就可以对该船这个时段的工作状况进行演示。

在航迹复示时,如果需要也可在电子海图上标绘它的航行路线,与⑵的航迹显示相类似。

(4)港池超速报警及偏航报警:这两个报警的建立是从船舶航行安全方面考虑的。天津港航道狭窄,拖轮船速太快易发生事故。当系统监测到某拖轮超速行使(超出设定的值)时,系统会自动出现提示信息,提醒管理人员采取措施。

偏航报警与超速报警类似,如果对某船舶的航行路线设定后,当船舶遇到特殊情况而偏离此路线,系统会自动报警。

(5)GPS数据查询功能:可对单条船(多条船或全部船舶)某一时段进行查询。

(6)系统的其他功能,如:新建地图窗口、地图信息的管理、数据库的整理、距离的测量、基本信息的维护等。

四、 结束语

本文介绍了某港轮驳公司GPS船舶动态跟踪系统的基本结构、工作原理、主要功能和运行情况。该系统运行稳定、操作简便。该系统辅助公司的生产管理信息系统使用,对合理调度船舶,节省拖轮的运营成本,对船舶安全监管及进一步提升公司的管理水平都是十分重要的,并且取得了良好的经济效益和社会效益。

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