某海事艇船舶信息化綜合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

李家?guī)洠?汪 濤， 葛麗軍，王 磊,楊 吉

(1.江蘇省船舶設(shè)計(jì)研究所有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2.江蘇通洋船舶有限公司，江蘇 常州 213200)

0 引言

船舶信息管理系統(tǒng)主要功能是通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、現(xiàn)代通信、多媒體等技術(shù)來(lái)建立高效暢通的通信鏈路，系統(tǒng)管理全船的數(shù)據(jù)、資料和信息，同時(shí)提供高效的綜合指揮、巡航執(zhí)法、深海巡航搜救、船舶設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)處理、信息發(fā)布、多媒體通信、辦公娛樂(lè)等功能，為全船作業(yè)人員的辦公和生活提供便利。目前國(guó)內(nèi)的信息化管理系統(tǒng)還只是停留在整船自身狀態(tài)的研究[1-3]，對(duì)實(shí)現(xiàn)岸基協(xié)同指揮、岸基二級(jí)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)同步、協(xié)同調(diào)度指揮等功能研究甚少。因此，本著“以人為本”的指導(dǎo)思想，急切需要提高對(duì)船舶的自動(dòng)化程度的需求，使管理人員能方便快捷地?fù)挝沾暗母鞣矫娴膭?dòng)態(tài)信息，以便及時(shí)做出相應(yīng)的對(duì)策。

本文以某海事艇要求的船舶信息化技術(shù)指導(dǎo)意見書為基礎(chǔ)，對(duì)各功能進(jìn)行拓展，使設(shè)計(jì)的信息化管理系統(tǒng)內(nèi)容更加豐富、性能更加可靠、管理更加方便靈活。

1 船舶信息化綜合系統(tǒng)的概述

為滿足某海事艇海上搜救、海上執(zhí)法、巡邏、警戒、海陸空多方位綜合執(zhí)法搜救等功能，系統(tǒng)建設(shè)要以“適應(yīng)性、冗余性、經(jīng)濟(jì)性、安全性及匹配性”為設(shè)計(jì)原則，遵循各種船舶標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。船舶信息管理系統(tǒng)承擔(dān)某海事艇的網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)功能，以及與岸基調(diào)度指揮中心進(jìn)行協(xié)同調(diào)度指揮的任務(wù)，其具體內(nèi)容為：實(shí)現(xiàn)綜合調(diào)度指揮、綜合管理、生活保障以及現(xiàn)有海事業(yè)務(wù)系統(tǒng)訪問(wèn)等相關(guān)功能;通過(guò)衛(wèi)星通信、3G /4G公網(wǎng)無(wú)線通信與岸基中心進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)岸基協(xié)同指揮、岸基二級(jí)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)同步等功能。

本船的信息化管理系統(tǒng)分為4個(gè)模塊，分別為綜合指揮中心、綜合管理系統(tǒng)、生活保障系統(tǒng)、支持保障系統(tǒng)。信息化系統(tǒng)架構(gòu)圖見圖1。

圖1 信息化系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 綜合指揮中心

2.1 統(tǒng)一調(diào)度指揮平臺(tái)

統(tǒng)一調(diào)度指揮平臺(tái)提供以IP通信為基礎(chǔ)，采用數(shù)字化軟交換服務(wù)器作為核心，集多媒體交換、語(yǔ)音調(diào)度、視頻聯(lián)動(dòng)、電臺(tái)通信等融合一體，提供船舶動(dòng)態(tài)、區(qū)域警戒、船舶護(hù)航、智能輔助決策等核心功能，為監(jiān)管指揮提供強(qiáng)力支撐;基于海圖的圖形化操作界面，提供了強(qiáng)大的展現(xiàn)設(shè)計(jì)工具;智能聯(lián)動(dòng)統(tǒng)一指揮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效通信調(diào)度指揮平臺(tái)。

2.2 語(yǔ)音指揮調(diào)度

語(yǔ)音指揮調(diào)度系統(tǒng)解決指揮調(diào)度人員需要通過(guò)多種不同終端進(jìn)行單制式分散調(diào)度的問(wèn)題，其功能如下：

(1)語(yǔ)言的融合通信和統(tǒng)一指揮調(diào)度。

(2)實(shí)現(xiàn)指揮中心及駕駛室對(duì)相關(guān)多種語(yǔ)音終端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)指揮、各類語(yǔ)言終端的跨平臺(tái)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、語(yǔ)音會(huì)商指揮。

(3)實(shí)現(xiàn)對(duì)海上事件處置的統(tǒng)一指揮調(diào)度和應(yīng)急決策信息的快速傳達(dá)。

(4)實(shí)現(xiàn)對(duì)本船綜合內(nèi)通(含廣播、IP 電話)、衛(wèi)星電話、VHF電話、單邊帶電臺(tái)、航空電臺(tái)、漁業(yè)電臺(tái)、終端電腦或會(huì)議語(yǔ)音外設(shè)等多種語(yǔ)音系統(tǒng)和設(shè)備終端的接入、融合及語(yǔ)音指揮調(diào)度。

2.3 指揮系統(tǒng)通信平臺(tái)

指揮通信平臺(tái)采用VSAT (C波段)衛(wèi)星系統(tǒng)、VSAT (Ku波段)衛(wèi)星系統(tǒng)、海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)、3G /4G公網(wǎng)無(wú)線船站系統(tǒng)、船船無(wú)線寬帶通信系統(tǒng)以及船機(jī)高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)互為補(bǔ)充的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)寬帶通信，采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)外部通信資源的統(tǒng)一調(diào)度管理。

3 綜合管理系統(tǒng)

綜合管理系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)全船及系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)信息，以及任務(wù)相關(guān)執(zhí)法工具及采集設(shè)備狀態(tài)信息、船務(wù)信息、后勤保障信息等綜合信息的集成管理，包括信息的采集、傳輸、處理、存儲(chǔ)、綜合監(jiān)視及綜合管理。

3.1 船舶設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)

船舶設(shè)備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)用于在駕駛室及調(diào)度指揮中心通過(guò)船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行本船技術(shù)狀態(tài)信息的可視化綜合監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)全船及系統(tǒng)、設(shè)備的狀態(tài)信息，以及任務(wù)相關(guān)執(zhí)法工具及采集設(shè)備狀態(tài)信息的綜合信息管理。該系統(tǒng)主要內(nèi)容是對(duì)機(jī)艙重要設(shè)備、航行通導(dǎo)設(shè)備、其他重要設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控。

3.2 船務(wù)管理系統(tǒng)

船務(wù)管理系統(tǒng)由海事門戶軟件和船務(wù)管理軟件組成。海事門戶軟件具有收集功能，它是本船信息資源的綜合展現(xiàn)，在表現(xiàn)層為船務(wù)管理及辦公提供統(tǒng)一的、便捷的信息統(tǒng)一入口，為業(yè)務(wù)子網(wǎng)用戶提供一站制式的信息服務(wù)，支持用戶通過(guò)統(tǒng)一門戶網(wǎng)站訪問(wèn)岸端海事業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。船務(wù)管理系統(tǒng)的功能如下：

(1)實(shí)現(xiàn)全船船務(wù)管理的無(wú)紙化工作管理，是全船船務(wù)信息資源的綜合展現(xiàn)。

(2)實(shí)現(xiàn)船舶管理、船員管理、維護(hù)保養(yǎng)、修船管理、岸基協(xié)同管理、備件管理、材料物料管理、報(bào)表、報(bào)警及辦公助理、船岸數(shù)據(jù)同步管理、航行管理等功能。

(3)岸基端軟件能夠?qū)崿F(xiàn)船務(wù)申報(bào)流程在線審批功能。

3.3 遠(yuǎn)程輔助維修設(shè)備

遠(yuǎn)程輔助維修設(shè)備采用便攜式輔助維修工具實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)視頻信息、語(yǔ)音信息的采集，以及與遠(yuǎn)程終端軟件之間的在線視頻數(shù)據(jù)傳輸和雙向通訊，為本船提供遠(yuǎn)程在線輔助維修及保障支持，支持船與船無(wú)線寬帶通信單兵終端的接口，從而能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)視頻音頻信息的靈活采集及傳輸。

4 生活保障系統(tǒng)

4.1 船載IPTV系統(tǒng)

船載IPTV系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電視節(jié)目和自制節(jié)目播放及衛(wèi)星電視的接收和轉(zhuǎn)播，并提供公共信息發(fā)布及IPTV系統(tǒng)綜合管理功能。

衛(wèi)星接收設(shè)備能夠接收C波段及Ku波段衛(wèi)星電視信號(hào)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)IP協(xié)議向用戶終端實(shí)時(shí)提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式數(shù)字媒體服務(wù)的寬帶增值業(yè)務(wù)。

4.2 上網(wǎng)管理系統(tǒng)

上網(wǎng)管理系統(tǒng)作用是監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)聊天、上外網(wǎng)權(quán)限、郵件、網(wǎng)絡(luò)下載等行為。

5 支持保障系統(tǒng)

5.1 綜合布線系統(tǒng)

綜合布線系統(tǒng)包括本船網(wǎng)絡(luò)線纜、線纜兩端的設(shè)備(配線架、用戶區(qū)模塊和面板等)以及設(shè)備之間的跳接和管理(設(shè)備間跳線)。

5.2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

全船網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作原理為：全船采用星型或環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)布點(diǎn)均接入中心交換機(jī)，連接服務(wù)器、用戶終端和其他節(jié)點(diǎn)設(shè)備。在互聯(lián)網(wǎng)接入端口部署硬件防火墻。系統(tǒng)主要承載與船舶操作、巡航執(zhí)法活動(dòng)相關(guān)的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、存儲(chǔ)管理，其主要功能為：

(1)支持綜合監(jiān)控、遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)協(xié)同以及網(wǎng)絡(luò)安全管理等功能。

(2)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星寬帶和3G /4G 網(wǎng)絡(luò)接入功能的自動(dòng)切換(優(yōu)先使用3G /4G 網(wǎng)絡(luò))。

5.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要采用數(shù)字IP高清攝像機(jī)，其主要功能為：

(1)實(shí)現(xiàn)船上所有重要位置的實(shí)時(shí)監(jiān)控和影像記錄。

(2)實(shí)現(xiàn)所有視頻信息的顯示、存儲(chǔ)，并能夠檢索回放。

(3)陸地上的授權(quán)用戶通過(guò)4G 網(wǎng)絡(luò)連接船舶計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使用客戶端軟件或?yàn)g覽器連接船上的視頻服務(wù)器，多畫面/單畫面觀看船上的攝像機(jī)圖像。

(4)視頻監(jiān)視系統(tǒng)通過(guò)RJ45接口接入局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視系統(tǒng)的傳輸和共享。

5.4 視頻會(huì)議系統(tǒng)

視頻會(huì)議系統(tǒng)通過(guò)在會(huì)議室的視頻和音頻采集設(shè)備，經(jīng)過(guò)衛(wèi)星寬帶通過(guò)音頻解碼設(shè)備轉(zhuǎn)換為聲音，由會(huì)議室擴(kuò)音設(shè)備輸出。

通過(guò)服務(wù)器的HDMI 接口和USB接口，由電視顯示單元顯示視頻。同時(shí)該視頻會(huì)議系統(tǒng)能夠與海事局岸基視頻會(huì)議系統(tǒng)兼容，實(shí)現(xiàn)互通。視頻會(huì)議通過(guò)衛(wèi)星寬帶通信實(shí)現(xiàn)視頻和音頻信號(hào)的傳輸，保證信息的暢通。

信息化系統(tǒng)與本船其他系統(tǒng)設(shè)備之間存在的接口有:導(dǎo)航系統(tǒng)接口、通信系統(tǒng)接口、機(jī)電綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口、液位遙測(cè)系統(tǒng)接口、損管監(jiān)控系統(tǒng)接口、航空保障系統(tǒng)接口、本船執(zhí)法工具接口。另外，還應(yīng)充分考慮系統(tǒng)接口的預(yù)留，保證系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。駕駛室、搜救指揮中心和網(wǎng)絡(luò)機(jī)房除現(xiàn)有接口的實(shí)現(xiàn)外，硬件系統(tǒng)還應(yīng)為所有的數(shù)據(jù)接口、通訊接口預(yù)留不小于10%的余量。軟件系統(tǒng)應(yīng)充分適應(yīng)當(dāng)前可能存在的接口擴(kuò)展對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的影晌。

6 結(jié)論

實(shí)船使用后發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)如下：

( 1 )拓展了管理功能，實(shí)現(xiàn)岸基協(xié)同指揮、岸基二級(jí)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)同步、協(xié)同調(diào)度指揮，使得現(xiàn)有的系統(tǒng)集成度更高，極大地提高管理者的效率。

( 2 )更多的信息傳輸模式，使得信息的傳遞更加便捷可靠。

( 3 )船舶的娛樂(lè)性能更高，保障了船員的基本生活需求。

( 4 )可視化的管理體驗(yàn)，使得管理者能夠更加真實(shí)、清晰了解現(xiàn)場(chǎng)情況，以便及時(shí)作出準(zhǔn)確的判斷，保護(hù)好人員和財(cái)產(chǎn)安全。