“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下基于AIS系統(tǒng)的景區(qū)航行安全監(jiān)管系統(tǒng)研究

曹文屹 齊偉偉 俞志強(qiáng) 馮雪潔 劉俊霞

摘要：隨著旅游行業(yè)的不斷發(fā)展、國家政策不斷優(yōu)化，各旅游景點(diǎn)推出游江游海項(xiàng)目，各旅游景點(diǎn)的水上安全監(jiān)管體系不夠完善。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的不斷普及，運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)AIS監(jiān)管系統(tǒng)相結(jié)合已成為必然的趨勢。本項(xiàng)目對景區(qū)進(jìn)行相關(guān)設(shè)備搭建，結(jié)合AIS、GPS、電子江圖系統(tǒng)，打造安全監(jiān)管Pc平臺和手機(jī)APP，對航道實(shí)施24小時(shí)全方位監(jiān)控。從船只信息、防撞提醒、數(shù)據(jù)同步、信息可視化、乘客實(shí)名制、救生系統(tǒng)定位預(yù)防落水、電子江圖查看簡單化、信息明了化等多角度出發(fā)打造景區(qū)航行安全監(jiān)管平臺，保障各游江景區(qū)在航行的過程中的安全。

關(guān)鍵詞：AIS系統(tǒng);GPS定位;互聯(lián)網(wǎng)+;安全監(jiān)管;輪渡夜游;平臺搭建

中圖分類號：U692.3+7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

Automatic Identification Systcm簡稱AIS船舶自動識別系統(tǒng)，其是一款誕生于20世紀(jì)90年代的維持航行安全的重要設(shè)備，將船舶的屬性信息與GPS提供的位置信息相結(jié)合，通過高頻頻段自動廣播，做到船舶與船舶、船舶與岸上的緊密聯(lián)系，保證水域內(nèi)的航行安全。對于部分地方海事局而言，水上交通安全監(jiān)管救助與信息服務(wù)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)大綱工程建設(shè)復(fù)雜，其涉及到測繪，GIS，通訊，電子，AIS等多學(xué)科。它具有采集數(shù)據(jù)種類繁多，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理信息量大，管理系統(tǒng)功能需求多，建設(shè)總體難度大等特點(diǎn)。

近年來，AIS系統(tǒng)得到了快速地應(yīng)用發(fā)展，我國AIS岸基系統(tǒng)在航運(yùn)安全和管理方面發(fā)揮了巨大的作用，但也暴露了一些問題。世界范圍內(nèi)，海上安全監(jiān)管以及緊急事件搜救方案體系較為完善，相對于海上安全監(jiān)管，渡口以及各地方景區(qū)水域安全監(jiān)管制度相對落后，安全監(jiān)管受到客觀條件的限制而難以實(shí)現(xiàn)信息化數(shù)據(jù)、服務(wù)、施救等措施的一體化。

1安全監(jiān)管系統(tǒng)描述

1.1系統(tǒng)介紹

1.1.1功能描述

以“互聯(lián)網(wǎng)+”為基礎(chǔ)，搭載AIS安全監(jiān)管系統(tǒng)與GPS定位系統(tǒng)的水上交通平臺。充分利用景區(qū)河道覆蓋水域已建AIS基站系統(tǒng)，升級與新建AIS船載終端為景區(qū)管轄水域內(nèi)航行船舶尤其為夜航進(jìn)行24 h不間斷定位及監(jiān)控，同時(shí)提供船舶AIS自主識別系統(tǒng)，導(dǎo)入電子江圖，查看江圖，實(shí)時(shí)查看本船以及本船附近其他船舶在航道上的實(shí)時(shí)位置，再加上接入系統(tǒng)的VHF電話通訊，在汛期，自動向各終端定時(shí)推送水情和雨情，保證夜間安全導(dǎo)航。

在景區(qū)現(xiàn)已建碼頭視頻監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，改建旅游客船、高速客船、游艇、公務(wù)船上視頻監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)管轄水域內(nèi)碼頭、河道、船舶實(shí)時(shí)定位，并可視頻監(jiān)控;在登船處搭建人臉識別閘機(jī)設(shè)備，做到游客登船實(shí)名制，船艙駕駛員、工作人員信息可視化，通過救生衣安裝定位軟件，通過平臺及時(shí)定位游客位置，防止夜間航行過程中不慎落水未被發(fā)現(xiàn)的情況。目前，許多景區(qū)仍采用每日船舶靠岸后，將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過移動硬盤導(dǎo)人信息中心，該方式導(dǎo)致信息處理不及時(shí)以及增加人員工作量，通過平臺與通過移動數(shù)據(jù)和WIFI的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了船舶監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和岸上信息中心的直接傳輸。

在AIS船舶動態(tài)監(jiān)控和視頻監(jiān)控基礎(chǔ)上，通過定制管理功能，確保對夜航船舶的監(jiān)管，禁止進(jìn)入與離開區(qū)域預(yù)警提醒，船舶避碰預(yù)警，靠近岸邊預(yù)警，超速預(yù)警，擱淺預(yù)警，錨樁防撞預(yù)警。同時(shí)在系統(tǒng)日常監(jiān)管運(yùn)行過程中積累大量的航行相關(guān)數(shù)據(jù)記錄，對積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘，找出存在的安全隱患，提高安全監(jiān)管和智慧決策的應(yīng)用功能，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能。

1.1.2服務(wù)端軟件運(yùn)行環(huán)境

本平臺服務(wù)端軟件運(yùn)行環(huán)境要求：操作系統(tǒng)win-dows server 2012企業(yè)版64位;應(yīng)用中間件tomcat7.064位，JAVAjdk 1.6以上。

1.1.3硬件運(yùn)行環(huán)境

本系統(tǒng)服務(wù)端硬件運(yùn)行環(huán)境要求：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，CPU 16核，內(nèi)存32G;Web應(yīng)用服務(wù)器，CPU 16核，內(nèi)存32G。

1.2建設(shè)目標(biāo)

“景區(qū)航行船舶安全監(jiān)管系統(tǒng)”作為“各景區(qū)所在地地方海事局水上交通安全監(jiān)管救助與信息服務(wù)系統(tǒng)工程”其中的一個監(jiān)控分中心，可將本監(jiān)控分中心的數(shù)據(jù)整理匯總到當(dāng)?shù)氐臄M建監(jiān)控總平臺，監(jiān)控平臺處理匯總各監(jiān)控分中心數(shù)據(jù)。

景區(qū)監(jiān)控中心值班室可以以最高效率掌控所有航行船舶的實(shí)時(shí)動態(tài)位置和視頻信息;另外，收集記錄船舶航行相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理，獲得可以降低船舶航行安全風(fēng)險(xiǎn)的指導(dǎo)性信息。

并通過建設(shè)安裝的AIS船載終端，船舶可以基本實(shí)現(xiàn)全天候安全導(dǎo)航，通過AIS海圖機(jī)查看電子江圖、本船實(shí)時(shí)位置、附近船舶信息、江上安全信息、水文信息、船上工作人員信息、游客信息等，減少并避免事故的發(fā)生。

1.3建設(shè)內(nèi)容

1.3.1機(jī)房硬件網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

依托景區(qū)內(nèi)部開展的監(jiān)控中心機(jī)房環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，以景區(qū)規(guī)模、客流量等數(shù)據(jù)采購服務(wù)器作為本系統(tǒng)平臺WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。新建VPN設(shè)備，建立VPN專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與南海航海保障中心AIS轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)連接，獲取景區(qū)范圍內(nèi)AIS數(shù)據(jù)。

1.3.2景區(qū)內(nèi)電子江圖/海圖成圖

根據(jù)現(xiàn)有的景區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的數(shù)字測量江圖進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯處理，按照$57標(biāo)準(zhǔn)制作電子海圖。提交標(biāo)準(zhǔn)的$57數(shù)據(jù)格式文件。

1.3.3 AIS北斗船載終端采購

升級采購AIS北斗海圖機(jī)船載終端，實(shí)現(xiàn)景區(qū)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)$57電子海圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)船舶導(dǎo)航，查看電子江圖，在電子海圖上查看本船位置，附近船位置，AIS航標(biāo)。同時(shí)具備自主不間斷供電功能，不外接電源能夠工作，也可外接電源。同時(shí)，可擴(kuò)展VHF接口，外接話筒實(shí)現(xiàn)語音呼叫，并預(yù)留北斗短報(bào)文通訊功能。

1.3.4 AIS航標(biāo)終端采購

在各景區(qū)范圍內(nèi)采購AIS航標(biāo)，安裝在現(xiàn)有航標(biāo)船上，自帶電源，實(shí)現(xiàn)助航服務(wù)，將航標(biāo)位置提供給附近船舶海圖機(jī)上顯示，同時(shí)傳回監(jiān)控中心平臺可查看。監(jiān)控中心可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的遙測功能。

1.3.5船上視頻監(jiān)控建設(shè)

景區(qū)客船上安裝視頻監(jiān)控，船舶本地存儲3個月視頻數(shù)據(jù)，在船舶靠岸時(shí)將數(shù)據(jù)利用WIFI網(wǎng)絡(luò)傳回監(jiān)控中心，控制實(shí)時(shí)通過4G網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。監(jiān)控平臺在海圖上點(diǎn)擊船舶，獲取該船當(dāng)前實(shí)時(shí)視頻圖像，以及歷史視頻圖像。

1.3.6基于AIS的水上交通安全監(jiān)管系統(tǒng)平臺建設(shè)

基于WEBGIS平臺下建設(shè)AIS水上交通安全監(jiān)管系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)查看電子江圖與網(wǎng)絡(luò)天地圖相互切換查看。實(shí)現(xiàn)地圖的放大，縮小，平移等操作。導(dǎo)入$57海圖數(shù)據(jù)，在web平臺上發(fā)布電子海圖，監(jiān)控中心用戶通過瀏覽器訪問系統(tǒng)，可查看景區(qū)范圍內(nèi)的電子江圖，后續(xù)可擴(kuò)展到景區(qū)所在地范圍內(nèi)的電子江圖。

（1）數(shù)據(jù)接口建設(shè)：獲取AIS數(shù)據(jù)，解析AIS數(shù)據(jù)并存儲入庫;通過視頻廠商提供的視頻接口獲取視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù);通過接口獲取游客登船實(shí)名信息數(shù)據(jù)。

（2）AIS船舶實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)控：實(shí)現(xiàn)在電子江圖上查看船舶位置的實(shí)時(shí)動態(tài)，實(shí)現(xiàn)包括船舶靜態(tài)數(shù)據(jù);動態(tài)數(shù)據(jù);航程數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。

（3）AIS信號異常監(jiān)控：開啟指定船舶的AIS信號異常監(jiān)控，系統(tǒng)記錄船舶AIS關(guān)閉時(shí)間，關(guān)閉時(shí)長。針對長期關(guān)閉AIS信號船舶進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)管。

（4）夜航船舶重點(diǎn)監(jiān)控：用戶設(shè)置重點(diǎn)關(guān)注夜航船舶，設(shè)置夜航船舶監(jiān)控區(qū)域，鎖定夜航船舶的航行行為。海圖上不同船型標(biāo)志區(qū)別其他船舶。

（5）AIs船舶歷史軌跡存儲，查詢與軌跡回放：AIS船舶軌跡存儲1年，可按時(shí)間段進(jìn)行查詢并疊加在海圖上顯示;可同時(shí)查詢多船相同時(shí)間段的軌跡進(jìn)行軌跡回放，有助于追溯事故歷史狀態(tài)。

（6）碼頭及船上視頻監(jiān)控調(diào)取查看：接入碼頭和船舶上視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，碼頭視頻位置在地圖上標(biāo)注，點(diǎn)擊視頻點(diǎn)位，可立即播放當(dāng)前視頻影像。在江圖上點(diǎn)擊船舶，列表展示當(dāng)前船舶上的視頻信息，點(diǎn)擊一路可調(diào)取當(dāng)前船上視頻圖像。

（7）安全監(jiān)管與船舶預(yù)警功能：實(shí)現(xiàn)轄區(qū)航道航線管理，禁航區(qū)監(jiān)控，離開安全區(qū)報(bào)警，船舶偏航報(bào)警，船舶超速報(bào)警，船舶靠岸距離預(yù)警，錨莊防撞預(yù)警。

（8）船舶到港記錄：在電子江圖上新增繪制港口區(qū)域，記錄到港船舶信息，可查詢船舶最近到港和離港記錄。

（9）水文氣象數(shù)據(jù)查詢顯示：通過接口獲取水文采集站點(diǎn)坐標(biāo)信息，站點(diǎn)潮汐水位，風(fēng)速，能見度等信息，海圖上點(diǎn)擊站點(diǎn)圖標(biāo)，以圖表方式展示數(shù)據(jù)。

（10）AIS航標(biāo)遙測管理：通過解析AIS航標(biāo)報(bào)文，在海圖上顯示AIS航標(biāo)圖標(biāo)，點(diǎn)擊航標(biāo)圖標(biāo)，可查看詳細(xì)信息。

1.3.7移動APP船舶助航監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)

（1）電子江圖與網(wǎng)絡(luò)地圖切換瀏覽顯示：基于安卓下的手機(jī)app應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)景區(qū)范圍內(nèi)電子江圖和網(wǎng)絡(luò)天地圖的切換顯示，實(shí)現(xiàn)電子江圖的放大，縮小，平移。

（2）船舶位置實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)控：用戶可設(shè)置關(guān)注船隊(duì)船舶，實(shí)現(xiàn)所有船舶或者只查看關(guān)注船隊(duì)船舶的實(shí)時(shí)動態(tài)位置監(jiān)控。并查看當(dāng)前船舶的動態(tài)靜態(tài)信息，可調(diào)取最近到港記錄，歷史軌跡信息在江圖上顯示。

（3）水文氣象數(shù)據(jù)查詢顯示：按照水文站點(diǎn)名稱，或者在江圖上點(diǎn)擊水文站點(diǎn)，列表顯示水文站點(diǎn)獲取到的潮汐水位，風(fēng)速，能見度等信息。

（4）安全監(jiān)管信息查詢與統(tǒng)計(jì)：查詢統(tǒng)計(jì)顯示進(jìn)入禁航區(qū)，離開安全區(qū)，船舶偏航，船舶超速，船舶靠岸距離預(yù)警，錨莊防撞預(yù)警信息，包括船舶名稱，預(yù)警時(shí)間，預(yù)警位置。

（5）重點(diǎn)船監(jiān)控：登錄用戶，查詢本單位設(shè)置的重點(diǎn)船當(dāng)前實(shí)時(shí)位置，查詢重點(diǎn)船進(jìn)入或者離開重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域時(shí)間及位置。鎖定后實(shí)時(shí)跟蹤重點(diǎn)船位置。

2系統(tǒng)需求分析

2.1功能性需求

2.1.1 AIS北斗船載終端升級

國內(nèi)大部分景區(qū)已經(jīng)安裝AIS船載終端，CLASSB旅游客船，由于傳統(tǒng)的CLASS B船載設(shè)備無海圖機(jī)顯示海圖功能，加上設(shè)備耗電大，長期關(guān)機(jī)處于停用狀態(tài)，導(dǎo)致現(xiàn)有AIS系統(tǒng)癱瘓。因此需升級采購AIS/北斗海圖機(jī)船載終端，實(shí)現(xiàn)景區(qū)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)$57電子海圖數(shù)據(jù)導(dǎo)人，實(shí)現(xiàn)船舶導(dǎo)航，查看電子江圖，在電子海圖上查看本船位置，附近船位置，AIS航標(biāo)。同時(shí)具備自主不間斷供電功能，不外接電源能夠工作，并可外接電源。同時(shí)需要可擴(kuò)展VHF接口，外接話筒實(shí)現(xiàn)語音呼叫。將來可預(yù)留北斗短報(bào)文通訊功能。

2.1.2 AIS航標(biāo)建設(shè)

部分景區(qū)段并未設(shè)有水上物理航標(biāo)，通過航標(biāo)船固定在江上。在大霧且能見度低的情況下，不容易被發(fā)現(xiàn)，容易導(dǎo)致撞標(biāo)事故。新增建設(shè)AIS航標(biāo)，安裝在現(xiàn)有航標(biāo)船上，自帶電源，實(shí)現(xiàn)助航服務(wù)，將航標(biāo)位置提供給附近船舶海圖機(jī)上顯示，同時(shí)傳回監(jiān)控中心平臺可查看。遠(yuǎn)程遙測當(dāng)前航標(biāo)電壓電流等工作狀態(tài)可以在監(jiān)控中心中實(shí)現(xiàn)。

2.1.3船上視頻監(jiān)控建設(shè)需求

新建監(jiān)控分中心平臺可以統(tǒng)一接入這些視頻數(shù)據(jù)綜合顯示，同時(shí)在景區(qū)游船上新增安裝視頻監(jiān)控，船舶本地存儲3個月視頻數(shù)據(jù)，在船舶靠岸時(shí)將數(shù)據(jù)利用WIFI網(wǎng)絡(luò)傳回監(jiān)控中心，控制實(shí)時(shí)通過4G網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。監(jiān)控平臺在海圖上點(diǎn)擊船舶，獲取該船當(dāng)前實(shí)時(shí)視頻圖像，以及歷史視頻圖像。

2.1.4平臺需求

就景區(qū)而言，擁有的信息化軟硬件平臺及應(yīng)用軟件建設(shè)較少，整體滯后于海事信息化業(yè)務(wù)發(fā)展要求。目前全國范圍內(nèi)部分船舶已建設(shè)基于GPS定位監(jiān)控，但目前應(yīng)用還存在一些問題：無電子江圖顯示，定位精度不高，軌跡存儲更新頻率低，導(dǎo)致軌跡顯示不正?！，F(xiàn)有模式在船舶終端上不能提供助航服務(wù)，不能查看本船附近的其他船舶，在夜間行駛和大霧天氣情況下行駛極易發(fā)生碰撞等安全事故;同時(shí)不能導(dǎo)人電子江圖和查看電子江圖，不能提供船舶導(dǎo)航和助航服務(wù)。因此必須按照海事頂層信息化建設(shè)要求，建設(shè)一套標(biāo)準(zhǔn)的夜航安全監(jiān)管系統(tǒng)，日間航行船舶也可使用，確保夜航船舶安全。

2.2非功能性需求

系統(tǒng)程序開發(fā)應(yīng)充分考慮多用戶多線程應(yīng)用服務(wù)，均衡應(yīng)用服務(wù)的處理任務(wù)，充分發(fā)揮服務(wù)器的性能，以及將來可能的應(yīng)用擴(kuò)展，系統(tǒng)設(shè)計(jì)支持：

系統(tǒng)使用用戶數(shù)：系統(tǒng)一期主要為景區(qū)管委會監(jiān)控值班室，市海事局，市交委，省航務(wù)局職能部門用戶和系統(tǒng)管理維護(hù)用戶，預(yù)計(jì)用戶數(shù)約為100個，系統(tǒng)的運(yùn)行會有部分船舶社會公眾用戶使用，預(yù)計(jì)增加用戶約100人;系統(tǒng)并發(fā)用戶數(shù)：每次用戶的登錄都創(chuàng)建了一個用戶的session，login session從用戶登錄到系統(tǒng)開始，到用戶退出系統(tǒng)結(jié)束。在這段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)的一個或多個資源被占用。login session的時(shí)長取決于開始和結(jié)束的時(shí)間。某個瞬間的“并發(fā)用戶數(shù)”是這個瞬間的login session的個數(shù)。用戶后并發(fā)人數(shù)計(jì)劃為20。

3結(jié)束語

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代背景下，將安全監(jiān)管與信息化技術(shù)相結(jié)合是未來發(fā)展的必然趨勢。本論述利用AIS安全監(jiān)管系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)、電子江圖制作系統(tǒng)打造景區(qū)安全監(jiān)管平臺，利用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，有效解決傳統(tǒng)的景區(qū)船舶監(jiān)管中碰撞、調(diào)度、監(jiān)控、人員信息、綜合管理等方面的問題。