谈视频通信技术舰船航行监控系统

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关键词：视频通信技术；舰船航行；航行异常；监控系统

引言

海上运输行业开始向大型化、智能化、信息化方向发展，舰船在海洋或江流中航行的过程中需要与航运企业单位和有关安全监管部门进行联系，防止因自然灾害或其他人为因素导致的事故，如何更加全面对舰船航行异常状态进行监控成为了航运企业与相关安全部门的迫切需求[1]。本文便应用视频通信技术实现对舰船航行异常状态的监控，将舰船航行异常监控推向智能化、数字化、精准化[2]。视频通信技术实现了舰船航行异常监控的数字化，使监控的数据结果能够达到更加精准的结果。视频通信技术还实现了监控的智能化，可以通过视频所传达的内容自动进行位置确定与分析[3]。传统的舰船航行异常监控系统主要是建立在舰船之中，通过舰船所发出的信号对舰船的位置与航行状态进行确定，这种监控方式比较被动，当舰船出现异常状态时不能及时向相关单位进行信号发送导致解决异常状态的时间延长，传统的系统在进行监视的过程中并不能较精准地对舰船进行判断，所获取的舰船信息较为滞后[4]。本文应用视频通信技术进行舰船航行异常状态的系统设计，从不同的角度解决传统的监控系统中存在的问题。

1视频通信技术的舰船航行异常监控系统总体构架

本文所设计的监控系统主要为了保证舰船的安全航行、动态监视运输燃料的舰船与保障舰船航行过程中产生的航行数据，利用视频通信技术构建1套完整的动态监视体系，可以将舰船的航行动态信息表现在电子海洋地图中，及时对舰船航行过程中的数据进行分析处理与储存，视频通信技术的舰船航行异常监控系统实现主要由信号变送器、工控机、舰船PLC、网络中心服务器等组成，系统的总体结构如图1所示。从图1可知，系统主要由监控系统、中心服务器、数据处理单元、信号接收装置等组成，使用专用服务器，在舰船的服务器与监控服务器之间设有安全防护设备，对于特别重要的数据采用磁盘阵列式储存方式，为视频通信技术的应用建立良好的数据环境。

2视频通信技术舰船航行异常监控系统硬件设计

2.1视频通信技术的信号变送器

视频通信技术需要对现场信息进行采集，由于现场环境不同，常常会出现频率、电压、相位、温度、功率等因素对现场信息采集信息进行干扰。为了更加真实反映监测对象的状态，本文采用信号变送器对测量的信号与机器信号接口进行匹配，能够使现场采集的信息在没有误差的情况下，通过信号变送器传达到监控现场。目前为止我国生产的信号变送器在安全格和性能方面不能够令人满意，当视频采集信息传达到接口电路中会出现测量误差，本文应用传感器、传感器和电路接口进行硬件组合，图2为本文组合的信号变送器电路图。在信号变送器中，温度传感器主要采用集成式的温度传感器，这种类型的传感器有着较高的测量精度并且能够对温度进行重复性测量，体积较小，热容量较低，方便装入到小型金属管中，使信号变送器性能与灵敏度得到提升。信号变送器中所采用的压力传感器中装有敏感性弹性元件和压电晶体，这种传感器主要利用电阻的不断变化原理制成，随着电阻的变换可以发出电阻信号，主要以电桥的形式进行信息输出。

2.2视频通信技术的舰船工控机

本文系统采用的舰船工控机选用ISP-521型号，CPU共4.8G，1G储存空间，工控机的底板接口中有2个总线插口，4个PCI线口插槽与2个CPU插槽，工控机的显示设备采用三星1202p型号的显示器，能够对屏幕中的信息数据与图像进行放大处理，主要在Windows系统中进行操作，还可以外接打印机并联网以满足信息高速处理。

2.3视频通信技术的舰船

PLCPLC可以根据不同的运行环境进行模块的选择，本文系统根据舰船的运行环境以及海洋中的特殊地理位置选用68个开关量输入、52个开关量输出、8个模拟量输出、6个模拟量输入，由于视频通信技术对PLC的运行可靠性要求较高，所以应用西门子L-460型号PLC控制器作为PLC的整体运行基础，利用模块的结构对视频中的信息进行扩展，创建更多种形式的指令，防止出现PLC数据卡顿现象还配置了如表1的模块。

3视频通信技术的舰船航行异常监控系统软件设计

本文系统的软件运行程序操作可以脱离客户端单独运行，能够在其他平台进行有关数据资源配比，在下达逻辑指令、组织关系、信息验证等方面可以立即建立业务活动。本文软件系统的数据来源主要采用信号变送器进行收集与处理，本文软件系统设立周期性程序调节信号变送器的整体工作时间以便周期性采集创建动态数据，再应用JSK方法对数据进行处理解析来获取船舰的实时动态信息。根据舰船的运行状态特征，分别对海岸线、港口、台风、气象等进行项目信息集成处理，在电子海洋图中体现，还可以通过查询的方式对电子海洋图中的有关信息进行分析，通过视频通信将舰船在电子海洋图中的交通状况进行具体化显示，实现对船舰的航行方向、航行速度和航行方位等基本信息进行视频显示，当船舰航行路线偏离航线时可以启动自动报警，监控客户端便可以对船舰进行调度指令下达。

4仿真实验

本文通过实验证明本文系统在舰船航行异常状态下监控效果优于传统系统的效果，首先设定实验环境的参数值如表2所示。安装2种系统的舰船具有2种类型的雷达远程控制功能，本文系统的舰船雷达属于视频显示控制单元，传统系统的舰船雷达数据数字传达控制单元。视频显示控制单元在舰船航行的过程中实时地将周围环境信息以图像的方式传达给操作端，数字传达控制单元主要通过数据传输方式将航行基本信息传入操作端信息接口中，本文系统所采集的数据资源有动态、半动态2种，动态资源有舰船本体，拖动平台等，半动态包括海洋、河流、其他参照物等，数据资源可以供指挥系统使用，同时舰船用户也可以查看数据内容。视频信息可传达海图经纬度，确认航行参数使监控舰船异常状态更加可观，通过拉大视频显示框可以改变视频信息内容的比例尺寸，精准地对舰船航行位置做出判断。传统系统中的操作端只能通过舰船上一个时间段所发来的航行基本信息，通过对航行的基本信息作出预判来对舰船的航行异常进行监控。当2艘舰船同时偏离航道处于异常航行状态下时，对比两系统所做出的反应规划如图3所示。通过2种系统在显示部分做出的时间与路径方面的异常改善可以看出，本文系统优先4分钟做出航道偏离预警反应并对未来航道进行规划并优先于传统系统指挥舰船驶入正常航道81min，相对于传统系统实现了精准化与智能化。

5结语

本文主要应用视频通信技术进行舰船航行异常监控系统设计，采用组合式的信号变送器、工控机、PLC等硬件为视频通信建立良好的运行环境，建立合理的软件流程完成监控任务，并通过对比实验证明本文设计的系统更优于传统系统。

参考文献：

[1]胡正平,张敏姣,李淑芳,等.智能视频监控系统中行人再识别技术研究综述[J].燕山大学学报,2019,43(5):377–393.

[2]陈于涛,曹诗杰,李东亮,等.舰船中央冷却系统多智能体自治控制[J].国防科技大学学报,2019,41(3):119–124.

[3]朱冠良.嵌入式技术船舶实时监控系统[J].舰船科学技术,2017(22):166–168.

[4]余亚磊,苏荣彬,冯旭,等.基于速变LOS的无人船反步自适应路径跟踪控制[J].中国舰船研究,2019,14(3):163–171.

作者：伍春霞 单位：重庆科创职业学院