一种船舶航行监测系统
技术领域
本实用新型涉及船舶监测技术领域，更具体地说，它涉及一种船舶航行监测系统。
背景技术
我国航运船只正沿着大型化、综合化的方向发展，目前，船只自动化系统主要采用局域网来实现单条船只各种自动化设备的控制与运行状态监测，但缺乏对船只的远程实时监控能力，无法实现资源的优化配置与共享。
船舶的航行监控是个薄弱的环节，管理部门不能实时得到船舶的相关数据，海事监管部门也只有法规和现场监视，航运安全部门也只能通过气象分析和船舶人工提供的数据来掌握船舶的实时状态，导致工作人员不能及时获取船舶在航行时的实时数据。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种船舶航行监测系统，能够更好监测船舶航行安全状态以及船舶营运状态，实时掌握船舶的各类航行数据，将航行数据直观显示在显示屏并回传给后台管理系统上，为后台管理人员掌握全线各区域工作船舶工作情况，科学安排计划和任务提供可视化支持。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种船舶航行监测系统，包括船体；在所述船体上设置有供电组件；所述船体内设置有内舱；在所述船体与内舱均设置有视频采集模块；在所述内舱还设置有显示屏、控制模块、预警模块、用于采集船舶航行信息进行处理并得到航行数据的数据采集组件、用于将航行数据上传至后台管理系统的通信模块；所述控制模块分别与所述供电组件、显示屏、视频采集模块、预警模块、数据处理模块以及通信模块电连接。
进一步地，在所述船体上还设置有用于感应水域的水文气象信息的气象传感器；所述气象传感器电连接所述控制模块。
进一步地，所述数据采集组件包括用于获取船体实时位置信息的定位模块、用于检测船体内设备运行状态的检测组件、用于实时探测船体的水深的探测仪以及用于获取船体实时位置信息的定位装置；所述定位模块、检测组件、探测仪以及定位装置分别电连接所述控制模块。
进一步地，所述检测组件包括用于采集船体内设备的压力信号的压力传感器、用于采集船体内设备的转速信号的脉冲信号传感器以及检测船体内液位高度信号的液位传感器；所述压力传感器、脉冲信号传感器以及液位传感器分别电连接所述控制模块。
进一步地，在所述内舱的内部还设置有用于存储航行数据的存储器；所述存储器电连接所述控制模块。
进一步地，所述供电组件包括太阳能电池板和蓄电池；所述太阳能电池板设置在所述船体上；所述蓄电池设置在所述内舱；所述太阳能电池板与所述蓄电池电连接，所述蓄电池与所述控制模块电连接。
进一步地，在所述内舱的内部还设置有AIS系统；所述AIS系统包括AIS处理装置、AIS发送机和AIS接收机，所述AIS发送机和AIS接收机均与AIS处理装置电连接，所述AIS发送机与所述控制模块电连接。
进一步地，所述通信模块包括VHF通讯装置和VDES模块；所述VHF通讯装置、VDES模块分别与所述控制模块连接。
进一步地，所述通信模块为2G通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块、卫星通信模块、微波通信模块中的至少一种。
进一步地，所述视频采集模块为光学摄像头、光电摄像头、雷达摄像头、全景摄像头中的至少一种。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
1、本申请的船舶航行监测系统，通过视频采集模块可同时对船体四周的外部环境以及船体的内部环境进行采集得到实时视频；数据采集组件可采集船体的航行信息并得到航行数据，实时视频与航行数据通过显示屏进行显示，方便船舶上的工作人员根据船舶的实时状态对船舶进行准确的操作；实时视频与航行数据还可通过通信模块上传至后台管理系统，后台管理系统的工作人员可对航行船舶进行实时监测，实现船舶数据的实时上传与采集，为后台管理人员掌握全线各区域工作船舶工作情况，科学安排计划和任务提供可视化支持。以弥补目前船舶远程监控的不足，能进一步提高船舶的航行安全。
2、本申请的检测系统，当后台管理系统的工作人员在监测过程中发现船舶可能存在危险情况时，可通过通信模块将预警信息回传至船体上，并通过预警模块进行提醒，安全性能更高。
附图说明
图1是本实用新型组装时的结构示意图；
图2是本实用新型的电路框架图。
图中：1、船体；2、内舱；3、供电组件；31、太阳能电池板；32、蓄电池；4、视频采集模块；5、显示屏；6、控制模块；7、预警模块；8、数据采集组件；81、检测组件；811、压力传感器；812、脉冲信号传感器；813、液位传感器；82、探测仪；83、定位装置；9、通信模块；91、VHF通讯装置；92、VDES模块；10、气象传感器；11、AIS系统；111、AIS处理装置；112、AIS发送机；113、AIS接收机；12、存储器。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供了一种船舶航行监测系统,如图1和图2所示，一种船舶航行监测系统，包括船体1；在所述船体1上设置有供电组件3；所述船体1内设置有内舱2；在所述船体1与内舱2均设置有视频采集模块4；在所述内舱2还设置有显示屏5、控制模块6、预警模块7、用于采集船舶航行信息进行处理并得到航行数据的数据采集组件8、用于将航行数据上传至后台管理系统的通信模块9；所述控制模块6分别与所述供电组件3、显示屏5、视频采集模块4、预警模块7、数据处理模块以及通信模块9电连接。
通过视频采集模块4可对同时船体1四周的外部环境以及船体1内部环境进行采集得到实时视频；船体1上的视频采集模块4可实时监控船体1的外部情况；例如水面上出现船舶靠近、人员落水、偷渡、货损等情况，以及船体1自身的船舶机况和液面数据存在异常情况时；设置在内舱2的视频采集模块4可对船体1内的内部环境进行监控，例如船舶航行中驾驶台或者轮机部出现岗位缺员，或者舱室出现烟雾，或者船舶舱外工作人员没有穿着救生衣等视频可识别的安全隐患情况；方便后台管理系统的工作人员及时发出预警和提醒，能有效减少意外事件的发生。
数据采集组件8可采集船体1的航行信息并得到航行数据，实时视频与航行数据通过显示屏5进行显示，方便船舶上的工作人员根据船舶的实时状态对船舶进行准确的操作；实时视频与航行数据还可通过通信模块9上传至后台管理系统，后台管理系统的工作人员可对航行船舶进行实时监测，实现船舶数据的实时上传与采集，为后台管理人员掌握全线各区域工作船舶工作情况，科学安排计划和任务提供可视化支持。以弥补目前船舶远程监控的不足，能进一步提高船舶的航行安全。
通过视频采集模块4采集船体1周边环境的实时画面，其中船体1周边环境具体设为多少半径范围内的周边环境可根据实地情况而定，例如设置以船体1为中心的周边半径1-5km的圆周区域为船体1的周边环境，对周边环境区域内的变化进行重点监测。
本申请可将视频采集模块4采集船体1周边环境的实时画面实施展示在显示屏5上，方便工作人员根据显示屏5上的实时画面作出更加准确的航行操作；同时显示屏5可将后台管理系统回传的预警信息、新的航行时间规划图、合适的锚地、障碍物的位置等关键信息进行显示，对船体1上的工作人员而言，能从显示屏5更加直观地观察到船体1的实时状态以及前方可能存在的危险，能进一步提高船舶的航行安全。
其中，控制模块6可以采用现有的单片机实现，如单片机或STM32系列芯片等；视频采集模块4进可采用现有的视频监控装置或视频监控系统。例如光学摄像头、光电摄像头、雷达摄像头、全景摄像头中的一种或多种组合，能采集船体1周边环境的实时画面并上传至显示屏5以及后台管理系统，既能方便船体1上的工作人员操作船体的航行，也能供后台管理系统的工作人员根据船体1周边环境的实时画面，为船体1的航行提供更加合理准确的航行建议，以弥补目前船舶远程监控的不足，能进一步提高船舶的航行安全。
所述预警模块7可以是系统电流预警、电压预警、蜂鸣器、振动马达或指示灯中的一种或多种组合；例如当水面上出现船舶靠近、人员落水、偷渡、货损等情况，或者水面的水文气象、船体1的通航环境存在安全隐患时，以及船体1自身的船舶机况和液面数据存在异常情况时；或者船舶航行中驾驶台或者轮机部出现岗位缺员，或者舱室出现烟雾，或者船舶舱外工作人员没有穿着救生衣等视频可识别的安全隐患情况，可进行系统预警。假如工作人员没有及时发现，则后台管理系统的工作人员可通过预警模块7对船体发出预警信息，并通过通信模块9及时与船体1上的工作人员进行通信，为船体1的航行提供更加合理准确的航行建议。
其中，如图1和图2所示，所述供电组件3包括太阳能电池板31和蓄电池32；所述太阳能电池板31设置在所述船体1上；所述蓄电池32设置在所述内舱2；所述太阳能电池板31与所述蓄电池32电连接，所述蓄电池32与所述控制模块6电连接。
船舶在水面航行时，如遇突发状况，例如船体1上存在供电不足的情况，可通过在船体1上设置有太阳能电池板31，太阳能电池板31能够在航行过程中将太阳能进行收集并转化为电能，并通过蓄电池32将电能进行存储，方便蓄电池32可对控制模块6、数据采集组件8、预警模块7以及通信模块9进行供电，确保监测系统的正常工作，将太阳能转化为电能，还可大大减少能源损耗。
进一步地，如图1和图2所示，在所述船体1上还设置有用于感应水域的水文气象信息的气象传感器10；所述气象传感器10电连接所述控制模块6。
通过设置有气象传感器10，能够对水域上的温度、湿度、气压、风速以及风向进行实时感应，并将感应到的数据发送到控制模块6，控制模块6根据水面上的温度、湿度、气压、风速、风向控制船体1的航速以及实时调整船体1的航行计划；例如船体1顺沿风方向航行时，可对船体1的航速适当减速；沿逆风方向航行时，可对船体1的航速适当加速以确保船舶的正常航行，有利于减少船体1在航行过程中的能源损耗；还可根据风的大小及方向作出更加准确的航行选择，例如风速过大可能会引起较大的水浪，从而影响船体1的航行；此时，可根据气象传感器10感应到的风速大小，结合后台管理人员给出的建议，作出更加安全的选择。
进一步地，如图2所示，在所述内舱2的内部还设置有AIS系统11；所述AIS系统11包括AIS处理装置111、AIS发送机112和AIS接收机113，所述AIS发送机112和AIS接收机113均与AIS处理装置111电连接，所述AIS发送机112与所述控制模块6电连接。
AIS发送机112用以将船体1的航行信息发送至后台管理系统，AIS接收机113用以接收来至后台管理系统的回传信息，如后台管理系统对船体1发出的预警和导航等重要信息，AIS接收机113获取的信息，通过AIS处理装置111将信息传递给AIS发送机112，AIS发送机112再将信息传递给船体1上的工作人员，实现船舶数据的实时上传与采集，以弥补目前船舶远程监控的不足，能进一步提高船舶的航行安全。
进一步地，如图2所示，所述数据采集组件8包括用于获取船体1实时位置信息的定位模块、用于检测船体1内设备运行状态的检测组件81、用于实时探测船体1的水深的探测仪82以及用于获取船体1实时位置信息的定位装置83；所述定位模块、检测组件81、探测仪82以及定位装置83分别电连接所述控制模块6。
其中，探测仪82可采用现有的探测仪82，在本申请中，利用探测仪82能够实时探测船体1的水深，取保船体1的航行安全；定位装置83可以为雷达装置、GPS定位装置83或者北斗定位装置83中的一种多多种组合，当船体1航行过程出现紧急情况时，定位装置83以获取船体1的位置，定位装置83可将船体1的当前位置信息传输给控制模块6，控制模块6通过AIS系统11以及通信模块9传输给附近区域的后台管理系统；可快速对船体1及其周边地区进行定位，可加快突发状况的应变速度，进一步提高工作效率。
进一步地，如图2所示，所述检测组件81包括用于采集船体1内设备的压力信号的压力传感器811、用于采集船体1内设备的转速信号的脉冲信号传感器812以及检测船体1内液位高度信号的液位传感器813；所述压力传感器811、脉冲信号传感器812以及液位传感器813分别电连接所述控制模块6。
检测组件81用于采集船体1航行时船体1内设备的各项实时数据，其中利用液位传感器813检测船体1内油舱、水舱、压载舱以及污水舱的液位高度，在液位高度低于预设阈值时，通过预警模块7对工作人员作出提醒；通过压力传感器811和脉冲信号传感器812实时监测船体1内多个设备的运转情况，如：发动机的转速和排温；油舱内的油温、油压、负荷等关系船舶航行的关键数据；还可以实时监视船舶的应力状态等数据；通过液位传感器813、压力传感器811以及脉冲信号传感器812采集设备将各个舱内的航行数据进行采集并汇总，经过数据处理后送给本船的AIS系统11和通信模块9发送给后台管理系统，作为海事监管部门的数据源。
进一步地，如图2所示，在所述内舱2的内部还设置有用于存储航行数据的存储器12；所述存储器12电连接所述控制模块6。
将工作船舶的各种历史航行数据，如航行时间数据、船舶燃油消耗数据等上传至存储器12内进行存储并上传至后台管理系统；对于后台管理系统而言，在实际工作中，可根据工作船舶的航行计划、水上的实时气象水文预测信息、船舶航行信息和船舶环境信息，结合后台管理系统的历史数据库中存储的历史船舶航行数据，对船舶及其运行环境进行预测得到潜在危险信息。
例如：通过后台管理系统的历史数据库中存储的历史航行数据，可以筛选出航行路线上的事故多发路段，当船舶航行到事故多发路段时，可将预测得到的可能存在的危险信息回传给船体1内，并通过电子航道图在显示屏5上进行展示，可直观实时查看船舶状态，包括路线的事故多发路段、障碍物、锚地等地点或状态显示，方便船上人员根据实际情况进行准确操作，以减少事故的发生。
本申请的监测系统支持对进入重点水域的重点船舶进行监测以及提醒；并支持调用附近的视频图像对船舶航行情况进行监控。
进一步地，如图2所示，所述通信模块9包括VHF通讯装置91和VDES模块92；所述VHF通讯装置91、VDES模块92分别与所述控制模块6连接。船体1能够通过VHF通讯装置91与后台管理系统进行通讯，可将船体1的航行数据传输给后台管理系统，同时可方便船体1接收管理系统的回传指令进行对应的动作；VDES模块92增加了特殊应用报文和宽带甚高频数据交换功能，与VHF通讯装置91配合使用，不仅可以提高通信的时间和准确性，还可以有效缓解AIS系统11数据通信的压力，以达到更及时更准确的通信交流；为保护船舶航行安全提供有效的辅助手段，实现船舶数据的实时上传与采集，以弥补目前船舶远程监控的不足，能进一步提高船舶的航行安全。
进一步地，所述通信模块9为2G通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块、卫星通信模块、微波通信模块中的至少一种。可实现船舶数据的实时上传与采集。
本实用新型的船舶航行监测系统，能够更好监测船舶航行安全状态以及船舶营运状态，实时掌握船舶的各类航行数据，将航行数据直观显示在显示屏5并回传给后台管理系统上，为后台管理人员掌握全线各区域工作船舶工作情况，科学安排计划和任务提供可视化支持。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
