一种基于PPU的港口安全船舶引航系统及港口安全船舶引航方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于PPU的港口安全船舶引航系统及港口安全船舶引航方法。该系统包括PPU、船端海事安全信息显示系统、船端引航安全自动报告系统、岸基引航辅助信息推送系统、岸基引航安全监管系统和数据中心；船端引航安全自动报告系统与岸基引航安全监管系统间通信，岸基引航辅助信息推送系统与船端海事安全信息显示系统间通信。该方法包括在船端建立引航安全记录机制，在岸基建立数据中心；建立船岸协同，采用“订阅‑发布”机制；利用船岸间的通信，实现引航自动报告和海事安全信息推送，实现引航作业中的船岸互联互通和信息共享。本发明专利技术提升了引航业务数据和海事安全信息共享效率，保障了引航安全，加强了引航安全监管。

A port safety ship pilotage system based on PPU and port safety vessel pilotage method

The invention discloses a port safety ship pilotage system and a port safety ship pilotage method based on PPU. The system includes PPU, marine safety information display system, ship terminal safety automatic reporting system, shore based pilotage auxiliary information push system, shore based pilotage safety supervision system and data center, communication between ship terminal safety automatic reporting system and shore based pilotage safety supervision system, shore based pilotage auxiliary information push. Communication between the system and the marine safety information display system. The method includes the establishment of pilot safety record mechanism at the ship end, the establishment of data center on the shore base, the establishment of ship shore cooperation, the adoption of the \subscription publishing\ mechanism, and the use of the communication between ships and shore to realize the automatic pilotage report and the maritime safety information push, and to realize the intercommunication and information sharing of the ship and shore in the pilotage operation. The invention improves the sharing efficiency of piloting business data and maritime safety information, guarantees pilotage safety, and strengthens pilotage safety supervision.

【技术实现步骤摘要】
一种基于PPU的港口安全船舶引航系统及港口安全船舶引航方法
：本专利技术属于港口船舶导航和信息共享
，尤其涉及一种基于PPU的港口安全船舶引航系统及港口安全船舶引航方法。
技术介绍
：近年来，随着信息技术的不断发展和在航运业中的深入应用，在港口船舶引航作业中，信息化技术已经成为提升引航生产效率和保障引航安全的有效手段，各种新型信息技术如计算机、电子海图、PPU、DGPS、AIS、网络、远程通信等先后不同程度地应用于引航信息化建设中。特别是，在国际海事组织(IMO)的E-Navigation计划的影响下，引航信息化建设要向着高效、精确、智能化的引航需求方向发展。PPU，是引航员便携设备(PortablePilotUnits)的简称，是一种便携式引航系统，可以被描述为一个便携式的，以计算机为基础的系统，作为一个决策支持工具在受限水域航行船舶上的使用，多为港口船舶引航员使用。它在很大程度上实现了引航业务的网络化、数字化、智能化，对保障引航安全，维护引航秩序，提高引航生产效率，增强引航工作技术水平和服务能力起到了很大的作用。AIS系统，是船舶自动识别系统(AutomaticIdentificationSystem)的简称，由岸基(基站)设施和船载设备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。AIS系统是一种工作在甚高频(VHF)频道的船舶和岸基广播和接收系统，能将船舶信息自动传送给其他船舶和岸上的AIS设备。船舶自动识别系统(AIS)配合全球定位系统(GPS)将船位、船速、改变航向率及航向等船舶动态结合船名、呼号、吃水及危险货物等船舶静态资料由甚高频(VHF)频道向附近水域船舶及岸台广播，使邻近船舶及岸台能及时掌握附近海面所有船舶之动静态资讯，得以立刻互相通话协调，采取必要避让行动，对船舶安全有很大帮助。AIS加强了船舶间避免碰撞的措施，增强了ARPA雷达、船舶交通管理系统、船舶报告的功能，在电子海图上能显示所有船舶可视化的航向、航线、船名等信息，改进了海事通信的功能，提供了一种与通过AIS识别的船舶进行语音和文本通信的方法。目前，AIS已发展成一种通用的海上无线通信系统及通信方式。目前，大多数引航机构建立了引航信息系统，基本配置了引航业务电子化平台、船舶动态监控系统、便携式引航设备(PPU)等信息化装备，这些装备的投入，对保障引航安全、提高引航生产效率起到了很大的作用。但是，现有的引航信息系统还存在以下问题：(1)船舶技术和信息技术的发展速度迅猛，业务移动化、行业大数据应用的发展趋势显现，现有的系统架构已经落后；(2)引航系统缺乏信息共享，使得在船作业的引航员只能获取非常有限的海事安全信息，严重影响了引航员操船的判断和决策；(3)在船作业的引航员与引航管理站间缺乏协同，港口助航信息和引航管理信息无法实时传送给在船作业的引航员；(4)引航作业过程缺乏安全监管和作业记录，给引航应急处理和引航后评估带来困难。因此，E-Navigation框架下的数字化引航技术发展的关键在于信息的有效共享和高效利用。为解决引航信息化的瓶颈问题，要将先进的信息技术、通信技术和船舶技术等集成应用于传统的港口船舶引航业务体系，通过各系统的互联互通、资源共享，实现引航辅助信息的采集和推送，引航安全监管记录，建立起大范围内协同、实时、精准、智能的港口安全船舶引航作业体系。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于：针对现有技术中存在的以上问题，提出了一种能实现引航作业中的船岸互联互通和信息共享的基于PPU(引航员便携设备)的港口安全船舶引航系统及港口安全船舶引航方法。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供一种基于PPU的港口安全船舶引航系统，该系统包括：引航员便携设备PPU、船端系统、岸基系统；船端系统设置在引航员便携设备PPU上；船端系统包括船端海事安全信息显示系统、船端引航安全自动报告系统；岸基系统设置在引航站；岸基系统包括岸基引航辅助信息推送系统、岸基引航安全监管系统和数据中心；引航员除便携设备PPU外，增加引航音频记录仪，即录音笔；在引航员便携设备PPU内设有可记录船舶引航AIS信息的硬盘(可将船舶引航AIS信息记录在便携式电脑的硬盘上)；船端引航安全自动报告系统与岸基引航安全监管系统(通过无线网络)通信连接，岸基引航辅助信息推送系统与船端海事安全信息显示系统(通过无线网络或AIS2.0通信方式)通信连接。所述港口安全船舶引航系统，硬件部分包括：引航员便携设备PPU和引航音频记录仪、引航站的计算机设备，软件部分包括以下五个部分：船端海事安全信息显示系统、船端引航安全自动报告系统、岸基引航辅助信息推送系统、岸基引航安全监管系统和数据中心。所述船端海事安全信息显示系统，是以引航员便携设备PPU为基础，将水文、气象、航行警告等动态海事安全信息以图表样式或电子海图叠加样式显示在PPU的显示屏上，使得引航员在引航作业过程中能够直观、准确地获得与引航安全相关的信息，辅助引航员的引航作业和决策。所述船端引航安全自动报告系统，是一个基于PPU的船端子系统，包括引航音频记录仪、船舶引航AIS硬盘记录机和引航自动报告系统。所述引航音频记录仪，通过录音笔(引航员随身佩戴)和PPU上带有的录音功能进行引航员指令的音频记录，在引航作业开始后，启动录音功能，并具有同步校时功能。所述船舶引航AIS记录硬盘机，为PPU上带有的记录功能，在引航作业开始后，开始记录本船(引航员正在引航的船舶)和拖轮的AIS(自动识别系统)信号，并与引航音频记录仪通过时间点方式进行同步。所述引航自动报告系统，在引航作业期间，按已定义的标准格式向岸基系统自动发送本船的引航报告，涉及引航安全监管所需信息。所述岸基引航辅助信息推送系统，根据引航计划或引航调度情况，在引航作业前和引航作业中不同时期，实时推送相关的引航辅助信息，推送的信息具有定制性、个性化的特点。所述岸基引航安全监管系统，是岸基系统的核心部分，它负责各类引航辅助信息、海事安全信息、航道环境信息和引航作业信息的收集、存储、管理和辅助决策，重点为引航安全监管服务。所述数据中心，是岸基引航安全监管系统的核心(基础)，包括基础数据集(船舶基础信息、航道和码头基本信息、海图等)、动态环境数据集(船舶AIS、水文、气象、航行警告等)、引航数据集(引航计划调度、历史引航记录等)。所述基于PPU的港口安全船舶引航系统，通过气象局和海事局提供的数据接口，采集水文、气象、航行警告和AIS(自动识别系统)等动态实时数据。所述基于PPU的港口安全船舶引航系统，采用多种通信方式，引航自动报告系统采用港口范围内的无线网络向岸基系统自动发送本船的引航报告，推送类信息采用无线网络或AIS2.0通信方式。所述船端海事安全信息显示系统，包括：海事安全信息服务请求模块、海事安全信息分类组织模块、电子海图安全信息图层叠加显示模块、安全信息文字和表格显示模块；其中，海事安全信息服务请求模块与岸基引航辅助信息推送系统的引航辅助信息订阅代理模块间通信，海事安全信息分类组织模块与岸基引航辅助信息推送系统的信息推送模块间通信；海事安全信息分类组织模块分别与电子海图安全信息图层叠加显示模块、安全信息文字和表格显示模块连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PPU的港口安全船舶引航系统，其特征在于，包括：引航员便携设备PPU、船端系统、岸基系统；船端系统设置在引航员便携设备PPU上；船端系统包括船端海事安全信息显示系统、船端引航安全自动报告系统；岸基系统设置在引航站；岸基系统包括岸基引航辅助信息推送系统、岸基引航安全监管系统和数据中心；引航员除便携设备PPU外，增加引航音频记录仪，即录音笔；在引航员便携设备PPU内设有可记录船舶引航AIS信息的硬盘；船端引航安全自动报告系统与岸基引航安全监管系统间通信，岸基引航辅助信息推送系统与船端海事安全信息显示系统间通信；所述船端海事安全信息显示系统，是以引航员便携设备PPU为基础，将包括水文、气象、航行警告的动态海事安全信息以图表样式或电子海图叠加样式显示在PPU的显示屏上，使得引航员在引航作业过程中能够直观、准确地获得与引航安全相关的信息，辅助引航员的引航作业和决策；所述船端引航安全自动报告系统，是一个基于PPU的船端子系统，包括引航音频记录仪、船舶引航AIS硬盘记录机和引航自动报告系统；所述引航音频记录仪，通过引航员随身佩戴的录音笔带有的录音功能进行引航员指令的音频记录；所述船舶引航AIS记录硬盘机，为PPU上带有的记录功能，在引航作业开始后，开始记录本船和拖轮的AIS信号，并与引航音频记录仪通过时间点方式进行同步；所述引航自动报告系统，在引航作业期间，按已定义的标准格式向岸基系统自动发送本船的引航报告，涉及引航安全监管所需信息；所述岸基引航辅助信息推送系统，根据引航计划或引航调度情况，在引航作业前和引航作业中不同时期，实时推送相关的引航辅助信息，推送的信息具有定制性、个性化的特点；所述岸基引航安全监管系统，是岸基系统的核心部分，它负责各类引航辅助信息、海事安全信息、航道环境信息和引航作业信息的收集、存储、管理和辅助决策，重点为引航安全监管服务；所述数据中心，是岸基引航安全监管系统的基础，包括基础数据集、动态环境数据集、引航数据集。...

【技术特征摘要】
1.一种基于PPU的港口安全船舶引航系统，其特征在于，包括：引航员便携设备PPU、船端系统、岸基系统；船端系统设置在引航员便携设备PPU上；船端系统包括船端海事安全信息显示系统、船端引航安全自动报告系统；岸基系统设置在引航站；岸基系统包括岸基引航辅助信息推送系统、岸基引航安全监管系统和数据中心；引航员除便携设备PPU外，增加引航音频记录仪，即录音笔；在引航员便携设备PPU内设有可记录船舶引航AIS信息的硬盘；船端引航安全自动报告系统与岸基引航安全监管系统间通信，岸基引航辅助信息推送系统与船端海事安全信息显示系统间通信；所述船端海事安全信息显示系统，是以引航员便携设备PPU为基础，将包括水文、气象、航行警告的动态海事安全信息以图表样式或电子海图叠加样式显示在PPU的显示屏上，使得引航员在引航作业过程中能够直观、准确地获得与引航安全相关的信息，辅助引航员的引航作业和决策；所述船端引航安全自动报告系统，是一个基于PPU的船端子系统，包括引航音频记录仪、船舶引航AIS硬盘记录机和引航自动报告系统；所述引航音频记录仪，通过引航员随身佩戴的录音笔带有的录音功能进行引航员指令的音频记录；所述船舶引航AIS记录硬盘机，为PPU上带有的记录功能，在引航作业开始后，开始记录本船和拖轮的AIS信号，并与引航音频记录仪通过时间点方式进行同步；所述引航自动报告系统，在引航作业期间，按已定义的标准格式向岸基系统自动发送本船的引航报告，涉及引航安全监管所需信息；所述岸基引航辅助信息推送系统，根据引航计划或引航调度情况，在引航作业前和引航作业中不同时期，实时推送相关的引航辅助信息，推送的信息具有定制性、个性化的特点；所述岸基引航安全监管系统，是岸基系统的核心部分，它负责各类引航辅助信息、海事安全信息、航道环境信息和引航作业信息的收集、存储、管理和辅助决策，重点为引航安全监管服务；所述数据中心，是岸基引航安全监管系统的基础，包括基础数据集、动态环境数据集、引航数据集。2.根据权利要求1所述的基于PPU的港口安全船舶引航系统，其特征在于，所述船端海事安全信息显示系统，包括：海事安全信息服务请求模块、海事安全信息分类组织模块、电子海图安全信息图层叠加显示模块、安全信息文字和表格显示模块；其中，海事安全信息服务请求模块与岸基引航辅助信息推送系统的引航辅助信息订阅代理模块间通信，海事安全信息分类组织模块与岸基引航辅助信息推送系统的信息推送模块间通信；海事安全信息分类组织模块分别与电子海图安全信息图层叠加显示模块、安全信息文字和表格显示模块连接，为电子海图安全信息图层叠加显示模块、安全信息文字和表格显示模块提供数据；海事安全信息服务请求模块，用于向岸基的引航辅助信息推送系统发送订阅指令，指令包含：信息服务类别、推送频率、订阅起止时间和船位信息；海事安全信息分类组织模块，用于组织和管理接收到的海事安全信息，以及存储和检索海事安全信息；电子海图安全信息图层叠加显示模块，提供海事安全信息以海图叠加方式显示的显示功能，用于将海事安全信息以电子海图图层叠加的方式显示出来；安全信息文字和表格显示模块，用于将海事安全信息以文字和表格的形式显示出来。3.根据权利要求1所述的基于PPU的港口安全船舶引航系统，其特征在于，所述船端引航安全自动报告系统，包括：AIS数据记录模块、引航员音频指令记录模块、船舶驾驶台音频记录模块、引航安全报告自动发送模块；其中，AIS数据记录模块、引航员音频指令记录模块、船舶驾驶台音频记录模块分别通过数据转换单元与PPU的数据处理单元连接，引航安全报告自动发送模块通过数据传输单元与PPU的数据处理单元连接，引航安全报告自动发送模块与岸基引航安全监管系统的引航安全报告管理模块间通信；AIS数据记录模块，用于记录引航过程中本船及周围船舶的AIS信息；引航员音频指令记录模块，借助引航员随身佩戴的音频记录仪设备，用于引航过程中引航员全程指令的录音，以及音频的导出；船舶驾驶台音频记录模块，借助PPU的录音功能，用于引航过程中船舶驾驶台全程录音，以及音频的管理和导出；以上三部分记录通过各记录的“时间戳”来同步，各相关设备通过时间校准功能来统一系统时钟；引航安全报告自动发送模块，用于引航安全报告的生成和发送，通过预设的报告频率自动生成报告，通过船岸通信功能发送至引航安全监管系统。4.根据权利要求2所述的基于PPU的港口安全船舶引航系统，其特征在于，所述岸基引航辅助信息推送系统，包括：引航辅助信息订阅代理模块、引航辅助信息分类管理模块和信息推送模块；其中，引航辅助信息订阅代理模块与船端海事安全信息显示系统的海事安全信息服务请求模块间通信，引航辅助信息分类管理模块与数据中心的数据记录与组织模块连接，引航辅助信息分类管理模块与信息推送模块连接，信息推送模块与船端海事安全信息显示系统的海事安全信息分类组织模块间通信；引航辅助信息订阅代理模块，用于接收海事安全信息的订阅指令；引航辅助信息分类管理模块，用于从数据中心分类别获取海事安全类信息；信息推送模块，用于根据订阅指令向指定的PPU推送订阅的海事安全信息。5.根据权利要求3所述的基于PPU的港口安全船舶引航系统，其特征在于，所述岸基引航安全监管系统，包括：安全监管员值班模块、引航动态信息显示模块、气象信息管理模块、水文潮汐信息管理模块、航行警告类信息管理模块、船舶船况信息管理模块、航行环境信息管理模块、引航安全规定及应急处置模块、引航安全报告管理模块和引航过程回放模块；其中，上述各模块均分别通过数据传输单元与引航站的数据处理单元连接，且上述各模块均分别与数据中心连接；引航安全报告管理模块与船端引航安全自动报告系统的引航安全报告自动发送模块间通信；安全监管员值班模块，用于引航安全监管人员日常工作；引航动态信息显示模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛一东，钱洪华，蓝中，沈建华，周弘文，梅英群，荆晓刚，
申请(专利权)人：上海港引航站，
类型：发明
国别省市：上海,31