基于北斗的船舶数据采集终端的改进与应用
时间：2020-12-18 12:09:15 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要 为有效的对工程船舶进行数据采集与传输，基于北斗定位和短报文通信技术，从集成化和低功耗入手，提出技术改进方案，研制超低功耗北斗數据采集仪，与各类传感器集成应用，实现了工程船舶数据的准确采集与持续传输。结论：该终端设备为工程船舶远程监控提供了强有力的技术手段，可大大提高工程船舶远程监控的管理水平。
关键词 北斗；船舶；数据采集
Abstract For the effective data acquisition and transmission of engineering ship， the technology improvement scheme was presented， and an ultra low power Beidou data acquisition instrument was developed， which was integrated with all kinds of sensors. This instrument based on Beidou positioning and short message communication technology. The equipment is characterized by integration and low power consumption.The accurate collection and continuous transmission of engineering ship data were realized. Conclusion： The terminal equipment provided a powerfully technical means for remote monitoring of engineering ships， and it can greatly improve the level of management for remote monitoring of engineering ships.
Keywords Beidou； ship； Data acquisition
引言
北斗卫星导航系统具有定位、导航、授时与通信功能，北斗卫星导航系统的短报文通信功能为远海船舶数据传输提供了可靠的技术手段，相比常规岸基台站通信方式具有不限航区的绝对优势。
船舶远程监控管理一直是船舶管理的关键。现代船舶管理主要依靠信息化的手段实现全过程的远程监控管理，船舶远程监控管理的第一步就是要采集传输船舶各类数据，船舶监控终端设备的高稳定性运行是船舶监控的关键。本文结合具体项目实例，详细阐述基于北斗的船舶数据采集终端的改进与应用。
上海市沿江通道和北横通道施工中产生的建筑垃圾（隧道开挖出的泥浆）需运输至横沙八期圈围项目加以利用。为确保泥浆装载、运输、抛吹过程按照程序安全高效的运行，防止发生偷抛、漏抛、乱抛等现象，需要对船舶进行全程监控。由于横沙八期工程延伸范围较大，常规的手机无线网络没有覆盖该地区，该项目主要依托北斗短报文通信技术，利用基于北斗的船舶数据采集终端设备，主要采集船舶位置、吃水压力、泥浆液面高度、现场风力风向数据等，用于全程监控船舶吃水深度、泥浆装载高度以及风力风向数据的变化，以便于对船舶进行全过程的监控和安全管理。
1 原有船舶终端系统
1.1 系统组成
系统有北斗卫星短报文终端2套（一套发送位置数据，另一套发送传感器数据）、液位和压力等传感器、工控电脑等组成。
（1）北斗卫星短报文终端
北斗卫星短报文终端采用专门为海上船舶设计的北斗一代定位通信终端，支持北斗一代信号、北斗二代B1信号、GPS L1信号，支持标准的北斗一代4.0协议；无源定位支持NMEA0183协议。可发送定位信息和定制化的短报文信息，为船舶远程监控提供了技术手段。如下图1所示为北斗船用短报文终端设备。
（2）传感器
本项目中采用的传感器有超声波液位仪、压力计、风速风向仪三类传感器。超声波液位仪可采集船舶装载泥浆液面高度，实时监控船舶装载量的变化。压力计是安装在船底的，采集船舶吃水压力数据，监测船舶吃水线的变化，用于船舶安全管理。风速风向仪是采集风速风向数据，监控船舶工作环境下的气象信息，为船舶安全作业提供决策指导。其它传感器根据业务需要可酌情配置安装。
（3）工控电脑
采用专业级工业电脑，满足船舶恶劣工作环境的要求，具有稳定性、抗潮性、抗震性等优势。本系统将各类传感器设备和北斗短报文终端都接入工控电脑，结合运行在工控电脑的专用数据采集与发送软件，实现传感器数据的采集与发送，满足船舶监控所需要的各类数据收集与分析预警。
1.2 系统原理
如下图3系统原理构造图，系统有两个北斗短报文终端组成，其中北斗短报文终端1是采集船舶位置数据并发送到数据中心，北斗短报文终端2是连接工控电脑发送风速风向、液位、压力等各类传感器数据。工控电脑是传感器和北斗短报文终端2的控制中心，其内部运行有数据采集与发送软件，负责采集传感器数据并推送给北斗短报文终端2，北斗短报文终端2发送各类传感器数据。整个系统的供电是利用船舶电瓶，船舶电瓶由船舶发电机充电。
1.3 问题分析
由于该系统没有进行集成化设计，造成设备连接点较多，成本投入高，不稳定性因素多。同时该系统因工控电脑功耗较高，采用船舶发电机与充电电瓶的方式理论上是可行的，但因为运泥船舶大部分船况较差，发电和充电电瓶老旧，且在船舶抛锚时，发电机停机，电瓶内的电量很快耗完，导致整个系统经常出现断电，继而导致船舶终端设备无法工作，不能实现对船舶24小时的不间断监控。同时该套系统安装麻烦，安装时间长，不利于提高工作效率。
