1、项目八项目八 分析船运监控系统分析船运监控系统1 1掌握概述掌握概述1.1 1.1 船舶航行监控必要性船舶航行监控必要性自有海难记录以来的自有海难记录以来的200200年间，全球有年间，全球有100100多万艘大中型船舶沉没；多万艘大中型船舶沉没；近近2020年来，每年沉船事故平均年来，每年沉船事故平均242242艘艘152152万吨。万吨。20082008年年2 2月月7 7日，一艘往返日，一艘往返英国与爱尔兰的英国与爱尔兰的50005000吨级吨级货轮货轮RiverdanceRiverdance号，在英号，在英国西海岸遇暴风雨搁浅翻国西海岸遇暴风雨搁浅翻覆。覆。20072007年年1212
2、月月2323日，挪威一日，挪威一艘邮轮艘邮轮M/S ExplorerM/S Explorer，搁，搁浅在南极。浅在南极。20072007年年1 1月月1818日，英国一日，英国一艘集装箱轮艘集装箱轮MSC NapoliMSC Napoli，侧翻在位于，侧翻在位于大西洋和加勒比海之间的大西洋和加勒比海之间的英属维尔京群岛附近。英属维尔京群岛附近。1 1掌握概述掌握概述巴拿马散装船巴拿马散装船M/V New FlameM/V New Flame，20072007年年8 8月月1212日，在日，在直布罗陀海峡与一艘丹麦油轮相撞。直布罗陀海峡与一艘丹麦油轮相撞。1 1掌握概述掌握概述20062006年
3、年1212月月6 6日，装载着钻井日，装载着钻井平台平台Aleutian KeyAleutian Key号的荷兰号的荷兰半潜船半潜船Mighty Servant 3Mighty Servant 3号号在安哥拉在安哥拉LuandaLuanda港水域作业港水域作业时意外沉没。时意外沉没。20102010年年4 4月月2020日，美国墨西哥日，美国墨西哥湾湾“深水地平线深水地平线”钻井平台钻井平台发生爆炸，造成原油泄漏。发生爆炸，造成原油泄漏。20072007年年2 2月月2222日，印尼客运日，印尼客运渡轮渡轮Levina1Levina1，起火造成至，起火造成至少少5151人丧生。人丧生。3 3天
4、后沉没。天后沉没。1 1掌握概述掌握概述1 1掌握概述掌握概述20082008年年1212月月1717日日1212时时4343分左右，分左右，“振华振华4 4号号”从苏丹返航途径亚丁从苏丹返航途径亚丁湾水域时遭遇湾水域时遭遇2 2艘海盗船袭击。艘海盗船袭击。1 1掌握概述掌握概述20142014年年4 4月月1616日，载有日，载有476476人人的的“岁月岁月”号客船在韩国西号客船在韩国西南部海域沉没，遇难南部海域沉没，遇难284284人。人。1 1掌握概述掌握概述20152015年年6 6月月1 1日深夜载有日深夜载有458458人人的的“东方之星东方之星”客轮突遇龙客轮突遇龙卷风，在长江
5、监利水道段倾卷风，在长江监利水道段倾覆，覆，442442人遇难。人遇难。1 1掌握概述掌握概述船舶航行监控的实施者和服务对象船舶航行监控的实施者和服务对象 国际海事组织国际海事组织(IMO)(IMO)对航行于海上的船舶实施监控，提供应急救助对航行于海上的船舶实施监控，提供应急救助 服务；服务；港口国海事监管机构对沿海、沿江、航道上的所有船舶实施监控，港口国海事监管机构对沿海、沿江、航道上的所有船舶实施监控，进行船舶水上交通管理和航行执法；进行船舶水上交通管理和航行执法；船务公司对其所辖船舶实施监控，有效掌控船舶状态，进行船岸一船务公司对其所辖船舶实施监控，有效掌控船舶状态，进行船岸一 体化管理
6、；体化管理；港务公司对其港口水域的船舶进行监控，保障港口安全。港务公司对其港口水域的船舶进行监控，保障港口安全。1 1掌握概述掌握概述1.2 1.2 懂得船舶航行监控技术发展懂得船舶航行监控技术发展 1973 1973年年IMOIMO提出决议案，提出决议案，19991999年年2 2月，月，GMDSSGMDSS在全球全面启用。与在全球全面启用。与 SOSSOS不同，不同，GMDSSGMDSS是一个船岸间全球海上移动无线电通信系统。它由卫星系统是一个船岸间全球海上移动无线电通信系统。它由卫星系统和地面无线电系统组成。能更迅速、更可靠地发出救难信息，还能以自和地面无线电系统组成。能更迅速、更可靠地
7、发出救难信息，还能以自动、半自动的方式取代以前的人工报警方式。动、半自动的方式取代以前的人工报警方式。全球海上遇险与安全系统全球海上遇险与安全系统（GMDSSGMDSSGlobal Maritime Distress and Safety SystemGlobal Maritime Distress and Safety System）1 1掌握概述掌握概述 1998 1998年年IMOIMO对将于对将于20022002年年7 7月生效的月生效的SOLASSOLAS公约中，增加了公约中，增加了“通用船载通用船载自动识别系统（自动识别系统（AISAIS）”和和“航行数据记录仪（航行数据记录仪（V
8、DRVDR）”，船舶强制性装，船舶强制性装备备AISAIS的时间表是：最迟的时间表是：最迟20082008年年7 7月月1 1日前，国际航线日前，国际航线300300总吨以上的船舶；总吨以上的船舶；国内航线客船及国内航线客船及500500总吨以上的船舶；安装总吨以上的船舶；安装AISAIS。船舶自动识别系统船舶自动识别系统（AISAISAutomatic Identification System)Automatic Identification System)AIS AIS设备的成本相对于雷达设备要设备的成本相对于雷达设备要低的多，然而它的低的多，然而它的“可视可视”范围却范围却几乎等于雷达
9、。为船舶提供一种有几乎等于雷达。为船舶提供一种有效的避碰措施，极大地增强雷达功效的避碰措施，极大地增强雷达功能。实现目标船的监控。能。实现目标船的监控。1 1掌握概述掌握概述 IMO IMO的的SOLASSOLAS公约要求，客船、客滚船以及公约要求，客船、客滚船以及20022002年年7 7月月1 1日以后新建造日以后新建造的的30003000总吨及以上所有其他船舶强制配载总吨及以上所有其他船舶强制配载VDRVDR。VDRVDR的主要功能是记录航的主要功能是记录航行设备数据、驾驶台声音以及其他与航行安全相关的数据，在船舶发生行设备数据、驾驶台声音以及其他与航行安全相关的数据，在船舶发生海难或事
10、故后，能够快速有效的取得相关证据。海难或事故后，能够快速有效的取得相关证据。船舶航行数据记录仪船舶航行数据记录仪（VDRVDRVoyage Data RecorderVoyage Data Recorder）一个一个VDRVDR具有三项基本功能：船舶具有三项基本功能：船舶静态信息固化、船舶动态信息和操静态信息固化、船舶动态信息和操作信息记录。作信息记录。VDRVDR一般由三部分组一般由三部分组成；数据存储单元、数据处理单元成；数据存储单元、数据处理单元和数据回放单元。和数据回放单元。1 1掌握概述掌握概述 2002 2002年年1212月月IMOIMO在缔约国政府会议上审议并通过了强制安装在缔
11、约国政府会议上审议并通过了强制安装SSASSSAS，纳，纳入入SOLASSOLAS公约。从事国际海域航行的船舶必须安装公约。从事国际海域航行的船舶必须安装SSASSSAS，并自，并自20042004年年7 7月月1 1日起生效。日起生效。船舶保安警报系统船舶保安警报系统（SSASSSASShip Security Alert SystemShip Security Alert System）系统自动向主管当局指定的相系统自动向主管当局指定的相关部门发送警报。不向任何其关部门发送警报。不向任何其他船舶发送船舶治安警报；也他船舶发送船舶治安警报；也不会由此启动船上任何其他警不会由此启动船上任何其他
12、警报。报。1 1掌握概述掌握概述 VTS VTS具备监视水域船舶运动并对船舶提供信息、建议和指示的手段，具备监视水域船舶运动并对船舶提供信息、建议和指示的手段，它能与船舶相互作用并能有效控制船舶交通流，从而在获得最大的港口它能与船舶相互作用并能有效控制船舶交通流，从而在获得最大的港口营运效益同时使船舶交通事故和环境污染的风险减至最小。营运效益同时使船舶交通事故和环境污染的风险减至最小。船舶交通管理系统船舶交通管理系统（VTSVTSVessel Traffic ServicesVessel Traffic Services）2 2理解船舶远程监控的基本原理与实现方法理解船舶远程监控的基本原理与实
13、现方法 2.1 2.1 认识船舶驾驶台设备及其网络系统认识船舶驾驶台设备及其网络系统 综合桥楼系统（综合桥楼系统（IBS Integrated bridge systemIBS Integrated bridge system）综合了计算机技术、网络技术、控制技术、信息处理综合了计算机技术、网络技术、控制技术、信息处理技术等，将船上的各种导航技术等，将船上的各种导航/助航、操作控制和雷达助航、操作控制和雷达避碰等电子设备通过计算机网络有机地组合起来，实避碰等电子设备通过计算机网络有机地组合起来，实现船舶自动化航行。现船舶自动化航行。雷达雷达导航导航电子海图电子海图中央控制台中央控制台航线设计航
14、线设计电子海图电子海图自动操舵仪自动操舵仪GPS/AIS系统系统海图桌海图桌机舱监控机舱监控报警系统报警系统航行数航行数据记录据记录电航仪器电航仪器航运航运优化系统优化系统海上遇险海上遇险和安全系统和安全系统 机舱网关机舱网关机舱控制台机舱控制台2 2认识船舶远程监控的基本原理与实现方法认识船舶远程监控的基本原理与实现方法 2 2认识船舶远程监控的基本原理与实现方法认识船舶远程监控的基本原理与实现方法 从导航从导航/助航设备、机舱自动化设备中获取监控数据：助航设备、机舱自动化设备中获取监控数据：导航导航/助航设备，具备助航设备，具备IEC-61162IEC-61162数据通信接口标准数据通信接
15、口标准 （AISAIS、VDRVDR、SSASSSAS、风速仪、计程仪、回声仪等）、风速仪、计程仪、回声仪等）机舱自动化设备，目前无统一接口标准，数据获取难度较大机舱自动化设备，目前无统一接口标准，数据获取难度较大 （机舱集中监视报警系统、机舱单元自动化系统）（机舱集中监视报警系统、机舱单元自动化系统）2.2 2.2 数据采集数据采集2 2认识船舶远程监控的基本原理与实现方法认识船舶远程监控的基本原理与实现方法 AIS/GPSAIS/GPS AIS AIS将船舶标识信息、位置信息、运动参数和航行状态等与安全有将船舶标识信息、位置信息、运动参数和航行状态等与安全有关的数据，通过信道建立无线通信数
16、据链路，实现移动目标之间的应关的数据，通过信道建立无线通信数据链路，实现移动目标之间的应答），广播给周围的船舶，实现对本海区船舶的识别和监视。答），广播给周围的船舶，实现对本海区船舶的识别和监视。AISAIS可以获取的信息：可以获取的信息：静态信息：静态信息：IMOIMO编号、呼号和船名、船长和船宽、船舶类编号、呼号和船名、船长和船宽、船舶类 型、船上使用的定位天线的位置。型、船上使用的定位天线的位置。动态信息：带有精度指示和完整性状态的船位、时间、航向、动态信息：带有精度指示和完整性状态的船位、时间、航向、速度、航行状态等。速度、航行状态等。与航次有关的信息：船舶吃水、危险货物类型、目的港和
17、预计与航次有关的信息：船舶吃水、危险货物类型、目的港和预计 到港时间。到港时间。与安全有关的信息：短信息。与安全有关的信息：短信息。2 2认识船舶远程监控的基本原理与实现方法认识船舶远程监控的基本原理与实现方法 船舶航行数据记录仪船舶航行数据记录仪（VDRVDRVoyage Data RecorderVoyage Data Recorder）VDRVDR可以获取的信息：可以获取的信息：操作信息：主机油门操作信息：主机油门/螺距操作、转舵操作和实际舵角、推进器、螺距操作、转舵操作和实际舵角、推进器、侧推器等数据。侧推器等数据。船舶状态信息：主机转速、航迹向、航速、船位、船体开口状船舶状态信息：主
18、机转速、航迹向、航速、船位、船体开口状况、水密门和防火门状况、船体应力、风向风速、水深等数据。况、水密门和防火门状况、船体应力、风向风速、水深等数据。图像信息：每图像信息：每15s15s一帧的雷达图像。一帧的雷达图像。语音信息：驾驶室内语音，内部通信、船舵令、广播系统和声语音信息：驾驶室内语音，内部通信、船舵令、广播系统和声 响报警的声音，无线电话通信的声音。响报警的声音，无线电话通信的声音。2 2认识船舶远程监控的基本原理与实现方法认识船舶远程监控的基本原理与实现方法 船舶保安警报系统船舶保安警报系统（SSASSSASShip Security Alert SystemShip Securi
19、ty Alert System）双重作用：双重作用：紧急状况下提供警报功能，紧急状况下提供警报功能，SSASSSAS可自动将报警信息可自动将报警信息EmailEmail形式发形式发 至用户指定的信箱，同时在界面上明显标注报警船舶的位置，至用户指定的信箱，同时在界面上明显标注报警船舶的位置，并增加报警船舶的船位报告频率。并增加报警船舶的船位报告频率。正常状况下正常状况下SSASSSAS为船舶公司提供船舶动态监控功能，使公司管为船舶公司提供船舶动态监控功能，使公司管 理人员实时了解本公司船舶在全球海域的航行动态。理人员实时了解本公司船舶在全球海域的航行动态。2 2认识船舶远程监控的基本原理与实现方
20、法认识船舶远程监控的基本原理与实现方法 机舱自动化系统包括：机舱自动化系统包括：报警与监视系统；辅机设备控制系统；电站管理系统；推进控制系报警与监视系统；辅机设备控制系统；电站管理系统；推进控制系统；货舱监控系统；空调系统；火警系统等。这些系统通过计算机网络统；货舱监控系统；空调系统；火警系统等。这些系统通过计算机网络连接起来，满足了开放性和可扩展性的要求。连接起来，满足了开放性和可扩展性的要求。从机舱自动化系统中提取从机舱自动化系统中提取8 8类数据：类数据：1 1）主机系统数据；）主机系统数据；2 2）燃油系统）燃油系统数据；数据；3 3）冷却水系统数据；）冷却水系统数据；4 4）滑油系统
21、数据；）滑油系统数据；5 5）排气系统数据；）排气系统数据；6 6）电站系统数据；电站系统数据；7 7）锅炉系统数据；）锅炉系统数据；8 8）泵类系统数据。）泵类系统数据。2 2认识船舶远程监控的基本原理与实现方法认识船舶远程监控的基本原理与实现方法 2.3 2.3 数据传输数据传输国际海事卫星（国际海事卫星（InmarsatInmarsat）1979 1979年成立国际组织年成立国际组织INMARSATINMARSAT，直接成员国，直接成员国8989个，总部在伦敦。个，总部在伦敦。19991999年变为商业公司，提供海事、航空、陆地移动卫星通信和信息服务。年变为商业公司，提供海事、航空、陆地
22、移动卫星通信和信息服务。是船舶遇险安全通信的主要支持系统，并承担陆地应急通信和灾害救助是船舶遇险安全通信的主要支持系统，并承担陆地应急通信和灾害救助通信。通信。INMARSAT INMARSAT将全球分为四个区域，有将全球分为四个区域，有9 9颗卫星覆盖全球。向航海、航空颗卫星覆盖全球。向航海、航空和海上工业提供遇险和安全通信服务。和海上工业提供遇险和安全通信服务。2 2认识船舶远程监控的基本原理与实现方法认识船舶远程监控的基本原理与实现方法 新一代北斗卫星导航系统计划由新一代北斗卫星导航系统计划由3535颗卫星组成颗卫星组成：5 5颗静止轨道卫星颗静止轨道卫星 3 3颗倾斜同步轨道卫星颗倾斜
23、同步轨道卫星 27 27颗中地球轨道卫星颗中地球轨道卫星至至今已发射了今已发射了2020多多颗颗。20202020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。四大功能：四大功能：（1 1）短报文：北斗系统用户终端具有双向报文通信功能）短报文：北斗系统用户终端具有双向报文通信功能（2 2）授时：可向用户提供）授时：可向用户提供20ns-100ns20ns-100ns时间同步精度时间同步精度（3 3）定位：水平精度）定位：水平精度100100米，设立标校站之后为米，设立标校站之后为2020米米（4 4）系统容纳的最大用户数：）系统容纳的最大用户数：5400005
24、40000户户/小时小时2 2认识船舶远程监控的基本原理与实现方法认识船舶远程监控的基本原理与实现方法 GPRS/CDMAGPRS/CDMA移动通信移动通信 内河、湖库区、港口、沿海等内河、湖库区、港口、沿海等GPRS/CDMAGPRS/CDMA能够覆盖的水域，作为船岸能够覆盖的水域，作为船岸通信传输的工具。通信传输的工具。当数据流量较大时，可以几个模块捆绑运行。当数据流量较大时，可以几个模块捆绑运行。2 2认识船舶远程监控的基本原理与实现方法认识船舶远程监控的基本原理与实现方法 2.4 2.4 数据应用数据应用在线监控在线监控在线监控主要以可视化图表表示：在线监控主要以可视化图表表示：电子海
25、图（或电子内河江图），显示船舶航行数据；电子海图（或电子内河江图），显示船舶航行数据；组态软件或专用软件，显示机舱运行状态数据；组态软件或专用软件，显示机舱运行状态数据；视频软件，显示视频图像。视频软件，显示视频图像。2 2认识船舶远程监控的基本原理与实现方法认识船舶远程监控的基本原理与实现方法 电子海图（电子江图）电子海图（电子江图）电子海图显示与信息系统（电子海图显示与信息系统（ECDISECDISElectronic Chart Display&Electronic Chart Display&Information System Information System）被认为是继）被认为
26、是继ARPAARPA雷达之后在船舶导航方面又一项雷达之后在船舶导航方面又一项伟大的技术革命。现已发展成为一种新型的船舶导航系统和辅助决策系伟大的技术革命。现已发展成为一种新型的船舶导航系统和辅助决策系统，它不仅能连续给出船位，还能提供和综合与航海有关的各种信息。统，它不仅能连续给出船位，还能提供和综合与航海有关的各种信息。2 2认识船舶远程监控的基本原理与实现方法认识船舶远程监控的基本原理与实现方法 船舶管理船舶管理船舶监控数据作为船务公司对其所辖船舶管理的重要依据。船舶监控数据作为船务公司对其所辖船舶管理的重要依据。海务管理海务管理 船舶调度与决策船舶调度与决策机务管理机务管理 机舱设备状态
27、评估，设备远程维护支持，节能监控机舱设备状态评估，设备远程维护支持，节能监控3 3理解内河船舶监控技术理解内河船舶监控技术主要以船舶安全航行监控为主，其结构是：主要以船舶安全航行监控为主，其结构是：船端船端GPS/AIS+GPRS/CDMA+GPS/AIS+GPRS/CDMA+岸端监控软件；岸端监控软件；船端船端GPS/AIS+GPS/AIS+北斗卫星北斗卫星+岸端监控软件；岸端监控软件；船端船端RFID+RFID+岸端监控软件。岸端监控软件。当需要监控机舱设备时，须增加机舱数据采集装置。当需要监控机舱设备时，须增加机舱数据采集装置。基于北斗基于北斗/世广卫星的船舶实时远程监控系统的组成框架，
28、系统按世广卫星的船舶实时远程监控系统的组成框架，系统按照其功能可分为三大部分：航行船舶船载系统、卫星通信系统、陆上监照其功能可分为三大部分：航行船舶船载系统、卫星通信系统、陆上监控中心系统。控中心系统。通信服务器GIS服务器Web服务器监控终端监控终端监控终端VPN卫星营运公司北斗卫星航行船舶海事局监控指挥中心DDN远程监控终端远程监控终端远程监控终端监控指挥分中心世广卫星航行船舶船载分中心GPS利用北斗利用北斗/世广卫世广卫星完成双向数据传星完成双向数据传输功能，集船舶定输功能，集船舶定位与数据传输于一位与数据传输于一体，实现船位监控、体，实现船位监控、自动预警、遇险报自动预警、遇险报警与救
29、助、指挥等。警与救助、指挥等。3 3理解内河船舶监控技术理解内河船舶监控技术国家重大科技支撑项目：国家重大科技支撑项目：综合智能交通技术集成应用示范综合智能交通技术集成应用示范 远洋船舶及货物运输在线监控系统远洋船舶及货物运输在线监控系统4 4理解远洋船舶监控技术理解远洋船舶监控技术主要以船舶安全和船岸一体化管理为主主要以船舶安全和船岸一体化管理为主。（1 1）方案）方案 4 4理解远洋船舶监控技术理解远洋船舶监控技术（2 2）数据采集）数据采集4 4理解远洋船舶监控技术理解远洋船舶监控技术（2 2）数据处理与传输）数据处理与传输 4 4理解远洋船舶监控技术理解远洋船舶监控技术（3 3）岸端数
30、据应用）岸端数据应用4 4理解远洋船舶监控技术理解远洋船舶监控技术（4 4）机舱监控界面）机舱监控界面4 4理解远洋船舶监控技术理解远洋船舶监控技术中国极地研究中心中国极地研究中心 极地考察站极地考察站/船远程监控船远程监控4 4理解远洋船舶监控技术理解远洋船舶监控技术（1 1）方案）方案 4 4理解远洋船舶监控技术理解远洋船舶监控技术（2 2）四站一船监控）四站一船监控中山站(1989.2)69o22S/76o23E长城站(1985.2)62o13S/58o58W昆仑站(2009.1)80o25S/77o07E考察船设备实时监控系统：考察船设备实时监控系统：船舶航行动态监控船舶航行动态监控主
31、机系统监控主机系统监控电站系统监控电站系统监控锅炉系统监控锅炉系统监控考察站设备实时监控：考察站设备实时监控：发电系统监控发电系统监控 水系统监控水系统监控 燃油锅炉监控燃油锅炉监控 科研与生活区温度与火警监控科研与生活区温度与火警监控 油料存储监控油料存储监控 移动目标监控（车辆、人员）移动目标监控（车辆、人员）泰山站(2014.2)73o51S/76o58E4 4理解远洋船舶监控技术理解远洋船舶监控技术人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
