船舶監(jiān)控智能語(yǔ)音提醒系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及船舶交通安全監(jiān)控系統(tǒng)，具體是一種對(duì)船舶航行動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，分析計(jì)算出危險(xiǎn)信息，并通過語(yǔ)音及其他方式提醒船舶駕駛?cè)藛T和交通安全監(jiān)控人員避免危險(xiǎn)的船舶監(jiān)控智能語(yǔ)音提醒系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，海上航行作業(yè)日益頻繁，船舶交通安全監(jiān)管壓力越來(lái)越大，為了減少海上交通事故，保證海洋清潔，船舶交通管理中心(以下簡(jiǎn)稱“VTS”)值班員需要連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控，當(dāng)船舶發(fā)生碰撞、誤入禁航區(qū)、接近礙航物和偏離航道等危險(xiǎn)時(shí)，值班員需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)情況，利用甚高頻系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱“VHF系統(tǒng)”)在規(guī)定頻道上喊話，提前預(yù)警，提醒船舶注意避免上述危險(xiǎn)，注意航行安全。但是靠人工監(jiān)控的方式，存在一些弊端，主要體現(xiàn)在VTS值班員長(zhǎng)時(shí)間集中精神容易產(chǎn)生疲勞且難免會(huì)有疏漏，另外值班員同一時(shí)間只能監(jiān)控小范圍水域，如果需要監(jiān)控大面積水域，需要大量的人力資源投入。
[0003]國(guó)際和國(guó)內(nèi)相關(guān)公司和科研機(jī)構(gòu)研發(fā)的基于AIS信息的船舶危險(xiǎn)信息提醒系統(tǒng)，雖然能夠計(jì)算出船舶航行危險(xiǎn)信息，但基本上沒有對(duì)這些危險(xiǎn)信息進(jìn)行分析整理和過濾篩選，存在大量的誤報(bào)警，有時(shí)候反而對(duì)會(huì)增加一些工作量，并且這些信息只是提供給VTS值班員，仍然需要值班員進(jìn)行核實(shí)，操作甚高頻VHF系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警，沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)提醒船舶的功能，沒有切實(shí)減輕值班人員負(fù)擔(dān)，提高工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在解決【背景技術(shù)】所述的上述問題，而提供一種船舶監(jiān)控智能語(yǔ)音提醒系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，以減輕值班員工作負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)在沒有人工干預(yù)的情況下，智能地對(duì)存在危險(xiǎn)的船舶進(jìn)行甚高頻語(yǔ)音或其他方式提醒，達(dá)到輔助VTS值班員監(jiān)控船舶航行動(dòng)態(tài)的目的。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:
一種船舶監(jiān)控智能語(yǔ)音提醒系統(tǒng)，包括:安裝在船舶上的船載AIS和船載VHF;安裝在陸地上的岸基AIS數(shù)據(jù)中心;VTS監(jiān)控中心及安裝在VTS監(jiān)控中心的VHF系統(tǒng);船載AIS與岸基AIS數(shù)據(jù)中心通過無(wú)線電波發(fā)送、接收AIS數(shù)據(jù)，岸基AIS數(shù)據(jù)中心與VTS監(jiān)控中心通過互聯(lián)網(wǎng)相連發(fā)送、接收AI S數(shù)據(jù)；
還包括VHF控制設(shè)備和音響設(shè)備，VHF控制設(shè)備集成安裝有VHF監(jiān)測(cè)模塊和VHF控制模塊;音響設(shè)備與VHF控制設(shè)備電連接；
VTS監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器或電腦主機(jī)內(nèi)置有:危險(xiǎn)信息計(jì)算分析模塊，船舶信息數(shù)據(jù)庫(kù)，語(yǔ)音生成模塊，危險(xiǎn)信息播發(fā)控制模塊，危險(xiǎn)信息AIS報(bào)文生成模塊，危險(xiǎn)信息顯示豐旲塊;
VTS監(jiān)控中心與VHF控制設(shè)備通過電腦串口連接，以通信方式發(fā)送、接收控制信號(hào)，并將其生成的語(yǔ)音信號(hào)發(fā)送至VHF控制設(shè)備；
VHF控制設(shè)備與VHF系統(tǒng)電連接，控制與檢測(cè)VHF系統(tǒng)的收發(fā)狀態(tài)并傳輸語(yǔ)音信號(hào)，VHF系統(tǒng)通過無(wú)線電波將語(yǔ)音信號(hào)傳輸至船載VHF。
[0006]—種上述船舶監(jiān)控智能語(yǔ)音提醒系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，按下述步驟進(jìn)行:
步驟1，海上船舶通過船載AIS將本船的船舶信息，包括動(dòng)態(tài)信息和靜態(tài)信息通過無(wú)線傳輸，以一種AIS報(bào)文的形式發(fā)送給岸基AIS數(shù)據(jù)中心；
步驟2，岸基AIS數(shù)據(jù)中心收集覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有船舶發(fā)送過來(lái)AIS船舶信息，通過AIS轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器將船舶AIS信息以報(bào)文的形式轉(zhuǎn)發(fā)到互聯(lián)網(wǎng)中；
步驟3，VTS監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器或電腦主機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)接收來(lái)自岸基AIS數(shù)據(jù)中心的船舶AIS信息，即最初從海上船舶發(fā)送過來(lái)的AIS報(bào)文；
步驟4，VTS監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器或電腦主機(jī)的危險(xiǎn)信息計(jì)算分析模塊首先將收到的AIS報(bào)文按照約定的規(guī)則進(jìn)行解析，解析出可用的船舶信息，包括動(dòng)態(tài)信息和靜態(tài)信息，然后將船舶的動(dòng)態(tài)信息存入到數(shù)據(jù)處理服務(wù)器或電腦主機(jī)內(nèi)存中，將船舶靜態(tài)信息存入到船舶信息數(shù)據(jù)庫(kù)中；
步驟5，危險(xiǎn)信息計(jì)算分析模塊計(jì)算船舶動(dòng)態(tài)信息中的經(jīng)度和瑋度，判斷船舶是否在用戶限定的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，若在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，留在內(nèi)存中備用，若不在，拋棄此部分的數(shù)據(jù)；
危險(xiǎn)信息計(jì)算分析模塊在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)收集存儲(chǔ)在用戶監(jiān)控區(qū)域的船舶動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)，計(jì)算監(jiān)控區(qū)域內(nèi)存在哪些船舶；
危險(xiǎn)信息計(jì)算分析模塊生成危險(xiǎn)提醒信息，危險(xiǎn)提醒信息包括危險(xiǎn)碰撞提醒信息、接近礙航物危險(xiǎn)提醒信息、接近或進(jìn)入禁航區(qū)提醒信息、偏航提醒信息，危險(xiǎn)提醒信息交給語(yǔ)音生成模塊、危險(xiǎn)信息顯示模塊和危險(xiǎn)信息AIS報(bào)文生成模塊進(jìn)行處理；
步驟6，語(yǔ)音生成模塊根據(jù)船舶信息中船舶的國(guó)籍，生成中文或英文的語(yǔ)音模擬信號(hào)；語(yǔ)音模擬信號(hào)生成以后，危險(xiǎn)信息播發(fā)控制模塊會(huì)監(jiān)測(cè)之前是否已經(jīng)播發(fā)過此危險(xiǎn)信息，若沒有播發(fā)，危險(xiǎn)信息播發(fā)控制模塊會(huì)根據(jù)用戶的設(shè)定，選擇強(qiáng)制播發(fā)還是檢測(cè)播發(fā);若選定是強(qiáng)制播發(fā)，則直接執(zhí)行步驟8，選擇的是檢測(cè)播發(fā)，則執(zhí)行步驟7;
步驟7，VHF控制設(shè)備的VHF檢測(cè)模塊會(huì)檢測(cè)選定頻道是否有其他用戶正在使用，如果有用戶正在占用，會(huì)通知危險(xiǎn)信息播發(fā)控制模塊，系統(tǒng)會(huì)延時(shí)一段時(shí)間，然后重新執(zhí)行步驟7，直到頻道沒有其他用戶占用，進(jìn)入步驟8;
步驟8，VHF控制設(shè)備的VHF控制模塊開啟VTS監(jiān)控中心的VHF系統(tǒng)播發(fā)功能，VHF系統(tǒng)開始播發(fā)危險(xiǎn)提醒語(yǔ)音；
步驟9，船舶通過船載VHF接收危險(xiǎn)提醒語(yǔ)音信號(hào)，并采取行動(dòng)避免危險(xiǎn)；
步驟10，經(jīng)過危險(xiǎn)信息計(jì)算分析模塊的處理，危險(xiǎn)信息的相關(guān)信息被以文字和圖標(biāo)的樣式顯示在電腦屏幕上，供VTS值班人員查看，并在設(shè)定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)消除；
步驟11，危險(xiǎn)信息AIS報(bào)文處理模塊將危險(xiǎn)信息轉(zhuǎn)換為AIS消息報(bào)文，通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)桨痘鵄IS數(shù)據(jù)中心的AIS轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器；
步驟12，岸基AIS數(shù)據(jù)中心將收到的AIS危險(xiǎn)信息報(bào)文通過其AIS系統(tǒng)以無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送至船載AIS;
步驟13，船載AIS接收來(lái)自岸基AIS數(shù)據(jù)中心的AIS危險(xiǎn)信息報(bào)文，經(jīng)過解析通知船舶駕駛?cè)藛T。
[0007]采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:
開創(chuàng)性地采用自動(dòng)向船舶發(fā)送語(yǔ)音提醒信息，或者文本提醒信息的方式，達(dá)到提醒船舶駕駛?cè)藛T和值班人員的目的，整個(gè)過程最大程度模擬VTS人員值班的過程，能夠?qū)崿F(xiàn)提醒智能化，無(wú)需人工操作。
[0008]作為優(yōu)選，本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:
步驟4中，所述的動(dòng)態(tài)信息包括船舶用戶ID即MMSI碼、船舶位置經(jīng)度、瑋度、航速、實(shí)際航向和地面航線信息，所述的靜態(tài)信息包括船舶用戶ID即MMSI碼、呼號(hào)、船名、船舶和貨物類型、船舶尺寸、吃水信息。
[0009]步驟5中所述的危險(xiǎn)碰撞提醒信息的生成方法是:
危險(xiǎn)信息計(jì)算分析模塊根據(jù)船舶的經(jīng)瑋度信息，計(jì)算監(jiān)控區(qū)域內(nèi)每?jī)蓷l船舶的距離，距離如果小于設(shè)定值，計(jì)算兩船之間的相對(duì)方位，根據(jù)兩船的相對(duì)方位、航向、航速、位置經(jīng)瑋度，計(jì)算出危險(xiǎn)碰撞提醒信息的評(píng)價(jià)指標(biāo):最小會(huì)遇距離DCPA和最小會(huì)遇時(shí)間TCPA，如果DCPA和TCPA在設(shè)定的范圍內(nèi)，代表兩船之間存在碰撞危險(xiǎn)；
如果兩船之間存在碰撞危險(xiǎn)，危險(xiǎn)信息計(jì)算分析模塊會(huì)從船舶信息數(shù)據(jù)庫(kù)中找出船舶的靜態(tài)信息，確定兩船的船名、船舶類型、船舶的國(guó)籍信息；
根據(jù)兩船的靜態(tài)信息和用戶設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行過濾和篩選，剔除正?？坎醋鳂I(yè)或者船舶活動(dòng)導(dǎo)致的碰撞危險(xiǎn)信息，屏蔽特殊船舶間的碰撞危險(xiǎn)信息，提供用戶的需要的船舶碰撞危險(xiǎn)提醒信息。
[0010]步驟5中所述的接近礙航物危險(xiǎn)提醒信息的生成方法是:
用戶需要預(yù)先設(shè)定礙航物的位置或區(qū)域，提供礙航物的位置經(jīng)瑋度或者范圍；
危險(xiǎn)信息計(jì)算分析模塊根據(jù)收集到的監(jiān)控區(qū)域的船舶的動(dòng)態(tài)信息，計(jì)算所有船舶與礙航物之間的距離，若距離在設(shè)定范圍內(nèi)，計(jì)算船舶將要通過礙航物最近時(shí)的距離，和從現(xiàn)在航行到與礙航物最近時(shí)的位置的時(shí)間，如果這兩個(gè)指標(biāo)都在設(shè)定的范圍內(nèi)，代表此船存在接近礙航物危險(xiǎn)；
如果船舶存在接近礙航物危險(xiǎn)，危險(xiǎn)信息分析模塊會(huì)從船舶信息數(shù)據(jù)庫(kù)中找出船舶的靜態(tài)信息，確定船舶的船名、船舶類型、船舶的國(guó)籍信息，屏蔽不需要的船舶接近礙航物危險(xiǎn)信息，進(jìn)而生成用戶需要的礙航物危險(xiǎn)提醒信息。
[0011]步驟5中所述的接近或進(jìn)入禁航區(qū)提醒信息的生成方法是:
用戶需要設(shè)定禁航區(qū)的范圍，危險(xiǎn)信息計(jì)算分析模塊根據(jù)船舶的位置經(jīng)瑋度信息計(jì)算船舶是否處在或接近禁航區(qū)的區(qū)域內(nèi)，若處在或接近區(qū)域，則代表船舶已經(jīng)進(jìn)入或接近禁航區(qū)危險(xiǎn)；
如果船舶存在進(jìn)入或接近禁航區(qū)危險(xiǎn)，危險(xiǎn)信息計(jì)算分析模塊會(huì)從船舶信息數(shù)據(jù)庫(kù)中找出該船舶的靜態(tài)信息，確定該船的船名、船舶類型、船舶的國(guó)籍信息，屏蔽允許進(jìn)入禁航區(qū)的船舶，進(jìn)而生成進(jìn)入或接近禁航區(qū)危險(xiǎn)提醒信息。
[0012]步驟5中所述的偏航提醒信息的生成方法是:
預(yù)先設(shè)定航道、水道或者其他限制安全區(qū)域的位置范圍，危險(xiǎn)信息計(jì)算分析模塊根據(jù)船舶的位置經(jīng)瑋度、航向、航速，計(jì)算船舶是否在航道、水道或者其他限制安全區(qū)域的位置范圍內(nèi)，若不在此范圍