談視頻通信技術(shù)艦船航行監(jiān)控系統(tǒng)

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關(guān)鍵詞：視頻通信技術(shù)；艦船航行；航行異常；監(jiān)控系統(tǒng)

引言

海上運(yùn)輸行業(yè)開始向大型化、智能化、信息化方向發(fā)展，艦船在海洋或江流中航行的過程中需要與航運(yùn)企業(yè)單位和有關(guān)安全監(jiān)管部門進(jìn)行聯(lián)系，防止因自然災(zāi)害或其他人為因素導(dǎo)致的事故，如何更加全面對艦船航行異常狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控成為了航運(yùn)企業(yè)與相關(guān)安全部門的迫切需求[1]。本文便應(yīng)用視頻通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對艦船航行異常狀態(tài)的監(jiān)控，將艦船航行異常監(jiān)控推向智能化、數(shù)字化、精準(zhǔn)化[2]。視頻通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了艦船航行異常監(jiān)控的數(shù)字化，使監(jiān)控的數(shù)據(jù)結(jié)果能夠達(dá)到更加精準(zhǔn)的結(jié)果。視頻通信技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控的智能化，可以通過視頻所傳達(dá)的內(nèi)容自動進(jìn)行位置確定與分析[3]。傳統(tǒng)的艦船航行異常監(jiān)控系統(tǒng)主要是建立在艦船之中，通過艦船所發(fā)出的信號對艦船的位置與航行狀態(tài)進(jìn)行確定，這種監(jiān)控方式比較被動，當(dāng)艦船出現(xiàn)異常狀態(tài)時不能及時向相關(guān)單位進(jìn)行信號發(fā)送導(dǎo)致解決異常狀態(tài)的時間延長，傳統(tǒng)的系統(tǒng)在進(jìn)行監(jiān)視的過程中并不能較精準(zhǔn)地對艦船進(jìn)行判斷，所獲取的艦船信息較為滯后[4]。本文應(yīng)用視頻通信技術(shù)進(jìn)行艦船航行異常狀態(tài)的系統(tǒng)設(shè)計，從不同的角度解決傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)中存在的問題。

1視頻通信技術(shù)的艦船航行異常監(jiān)控系統(tǒng)總體構(gòu)架

本文所設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)主要為了保證艦船的安全航行、動態(tài)監(jiān)視運(yùn)輸燃料的艦船與保障艦船航行過程中產(chǎn)生的航行數(shù)據(jù)，利用視頻通信技術(shù)構(gòu)建1套完整的動態(tài)監(jiān)視體系，可以將艦船的航行動態(tài)信息表現(xiàn)在電子海洋地圖中，及時對艦船航行過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理與儲存，視頻通信技術(shù)的艦船航行異常監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主要由信號變送器、工控機(jī)、艦船PLC、網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器等組成，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1可知，系統(tǒng)主要由監(jiān)控系統(tǒng)、中心服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理單元、信號接收裝置等組成，使用專用服務(wù)器，在艦船的服務(wù)器與監(jiān)控服務(wù)器之間設(shè)有安全防護(hù)設(shè)備，對于特別重要的數(shù)據(jù)采用磁盤陣列式儲存方式，為視頻通信技術(shù)的應(yīng)用建立良好的數(shù)據(jù)環(huán)境。

2視頻通信技術(shù)艦船航行異常監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1視頻通信技術(shù)的信號變送器

視頻通信技術(shù)需要對現(xiàn)場信息進(jìn)行采集，由于現(xiàn)場環(huán)境不同，常常會出現(xiàn)頻率、電壓、相位、溫度、功率等因素對現(xiàn)場信息采集信息進(jìn)行干擾。為了更加真實(shí)反映監(jiān)測對象的狀態(tài)，本文采用信號變送器對測量的信號與機(jī)器信號接口進(jìn)行匹配，能夠使現(xiàn)場采集的信息在沒有誤差的情況下，通過信號變送器傳達(dá)到監(jiān)控現(xiàn)場。目前為止我國生產(chǎn)的信號變送器在安全格和性能方面不能夠令人滿意，當(dāng)視頻采集信息傳達(dá)到接口電路中會出現(xiàn)測量誤差，本文應(yīng)用傳感器、傳感器和電路接口進(jìn)行硬件組合，圖2為本文組合的信號變送器電路圖。在信號變送器中，溫度傳感器主要采用集成式的溫度傳感器，這種類型的傳感器有著較高的測量精度并且能夠?qū)囟冗M(jìn)行重復(fù)性測量，體積較小，熱容量較低，方便裝入到小型金屬管中，使信號變送器性能與靈敏度得到提升。信號變送器中所采用的壓力傳感器中裝有敏感性彈性元件和壓電晶體，這種傳感器主要利用電阻的不斷變化原理制成，隨著電阻的變換可以發(fā)出電阻信號，主要以電橋的形式進(jìn)行信息輸出。

2.2視頻通信技術(shù)的艦船工控機(jī)

本文系統(tǒng)采用的艦船工控機(jī)選用ISP-521型號，CPU共4.8G，1G儲存空間，工控機(jī)的底板接口中有2個總線插口，4個PCI線口插槽與2個CPU插槽，工控機(jī)的顯示設(shè)備采用三星1202p型號的顯示器，能夠?qū)ζ聊恢械男畔?shù)據(jù)與圖像進(jìn)行放大處理，主要在Windows系統(tǒng)中進(jìn)行操作，還可以外接打印機(jī)并聯(lián)網(wǎng)以滿足信息高速處理。

2.3視頻通信技術(shù)的艦船

PLCPLC可以根據(jù)不同的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行模塊的選擇，本文系統(tǒng)根據(jù)艦船的運(yùn)行環(huán)境以及海洋中的特殊地理位置選用68個開關(guān)量輸入、52個開關(guān)量輸出、8個模擬量輸出、6個模擬量輸入，由于視頻通信技術(shù)對PLC的運(yùn)行可靠性要求較高，所以應(yīng)用西門子L-460型號PLC控制器作為PLC的整體運(yùn)行基礎(chǔ)，利用模塊的結(jié)構(gòu)對視頻中的信息進(jìn)行擴(kuò)展，創(chuàng)建更多種形式的指令，防止出現(xiàn)PLC數(shù)據(jù)卡頓現(xiàn)象還配置了如表1的模塊。

3視頻通信技術(shù)的艦船航行異常監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計

本文系統(tǒng)的軟件運(yùn)行程序操作可以脫離客戶端單獨(dú)運(yùn)行，能夠在其他平臺進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)資源配比，在下達(dá)邏輯指令、組織關(guān)系、信息驗(yàn)證等方面可以立即建立業(yè)務(wù)活動。本文軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源主要采用信號變送器進(jìn)行收集與處理，本文軟件系統(tǒng)設(shè)立周期性程序調(diào)節(jié)信號變送器的整體工作時間以便周期性采集創(chuàng)建動態(tài)數(shù)據(jù)，再應(yīng)用JSK方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理解析來獲取船艦的實(shí)時動態(tài)信息。根據(jù)艦船的運(yùn)行狀態(tài)特征，分別對海岸線、港口、臺風(fēng)、氣象等進(jìn)行項(xiàng)目信息集成處理，在電子海洋圖中體現(xiàn)，還可以通過查詢的方式對電子海洋圖中的有關(guān)信息進(jìn)行分析，通過視頻通信將艦船在電子海洋圖中的交通狀況進(jìn)行具體化顯示，實(shí)現(xiàn)對船艦的航行方向、航行速度和航行方位等基本信息進(jìn)行視頻顯示，當(dāng)船艦航行路線偏離航線時可以啟動自動報警，監(jiān)控客戶端便可以對船艦進(jìn)行調(diào)度指令下達(dá)。

4仿真實(shí)驗(yàn)

本文通過實(shí)驗(yàn)證明本文系統(tǒng)在艦船航行異常狀態(tài)下監(jiān)控效果優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)的效果，首先設(shè)定實(shí)驗(yàn)環(huán)境的參數(shù)值如表2所示。安裝2種系統(tǒng)的艦船具有2種類型的雷達(dá)遠(yuǎn)程控制功能，本文系統(tǒng)的艦船雷達(dá)屬于視頻顯示控制單元，傳統(tǒng)系統(tǒng)的艦船雷達(dá)數(shù)據(jù)數(shù)字傳達(dá)控制單元。視頻顯示控制單元在艦船航行的過程中實(shí)時地將周圍環(huán)境信息以圖像的方式傳達(dá)給操作端，數(shù)字傳達(dá)控制單元主要通過數(shù)據(jù)傳輸方式將航行基本信息傳入操作端信息接口中，本文系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)資源有動態(tài)、半動態(tài)2種，動態(tài)資源有艦船本體，拖動平臺等，半動態(tài)包括海洋、河流、其他參照物等，數(shù)據(jù)資源可以供指揮系統(tǒng)使用，同時艦船用戶也可以查看數(shù)據(jù)內(nèi)容。視頻信息可傳達(dá)海圖經(jīng)緯度，確認(rèn)航行參數(shù)使監(jiān)控艦船異常狀態(tài)更加可觀，通過拉大視頻顯示框可以改變視頻信息內(nèi)容的比例尺寸，精準(zhǔn)地對艦船航行位置做出判斷。傳統(tǒng)系統(tǒng)中的操作端只能通過艦船上一個時間段所發(fā)來的航行基本信息，通過對航行的基本信息作出預(yù)判來對艦船的航行異常進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)2艘艦船同時偏離航道處于異常航行狀態(tài)下時，對比兩系統(tǒng)所做出的反應(yīng)規(guī)劃如圖3所示。通過2種系統(tǒng)在顯示部分做出的時間與路徑方面的異常改善可以看出，本文系統(tǒng)優(yōu)先4分鐘做出航道偏離預(yù)警反應(yīng)并對未來航道進(jìn)行規(guī)劃并優(yōu)先于傳統(tǒng)系統(tǒng)指揮艦船駛?cè)胝：降?1min，相對于傳統(tǒng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)化與智能化。

5結(jié)語

本文主要應(yīng)用視頻通信技術(shù)進(jìn)行艦船航行異常監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，采用組合式的信號變送器、工控機(jī)、PLC等硬件為視頻通信建立良好的運(yùn)行環(huán)境，建立合理的軟件流程完成監(jiān)控任務(wù)，并通過對比實(shí)驗(yàn)證明本文設(shè)計的系統(tǒng)更優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)。

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作者：伍春霞 單位：重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院