岸端智能监管系统技术方案

本发明专利技术公开了一种岸端智能监管系统，包括：以监管雷达为主，AIS接收器为辅，接收船舶的动态和静态数据；计算主机，包括工控机、船用PLC，渲染主机、数据处理机，对雷达和AIS接收器收到的信息进行预处理、融合，加工为直接可读的三维场景信息；并利用船端回传的驾驶员操作信息，建立数据库、规则库，辅助监管决策；交互式显示终端用于监控和预警系统相关信息的显示，虚拟现实下船舶不同场景的显示；数据传输设备，用于岸端智能监管系统与船端数据通信。本发明专利技术的系统打通设备之间的信息联通，实现对航道状态的及时感知和实时监控，显示实时状态，提高了码头监管的感知能力和监管时效，提高通行效率和通畅率。

【技术实现步骤摘要】
岸端智能监管系统
本专利技术涉及航海驾驶
，特别是一种面向内河船舶航行安全、码头管理的人工智能岸端在线监管系统。
技术介绍
目前，内河码头对船舶的航行安全监管相关项目，主要是以人力监控为主，加强对监管船舶本身的视频监控，无法对过往船舶状态实时精确感知，更无法及时预警，或者在码头或者港口的监管中，岸端管理相对偏少，航行管理主要靠船舶本身；岸端监管和调度与码头在航船舶的联系只能通过电话或手机进行联系，难以对在航船舶进行直观有效的监控；岸端对航道和在航船舶的安全监管技术手段滞后，配套设施欠缺；而在船舶的实际航行中，航道通行的总体效率偏低，主动、智能化的监管和导航欠缺。所以，如何解决对船舶的驾驶行为和通航环境进行全方位的监管，是码头岸端监管行业急需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种岸端智能监管系统帮助内河船舶的岸端智能监管，提高航道通行的总体效率。本专利技术的目的通过以下技术方案实现。岸端智能监管系统主要包括感知设备、数据传输设备、计算主机和交互式显示终端，感知设备主要由监管雷达、AIS接收器，用于接收船舶动态信息和静态信息。数据传输设备，用于将岸端数据和船端进行互联。交互式显示终端主要包括大屏显示器，用于监控和预警系统相关信息的显示，虚拟现实下船舶不同场景的显示等。1.岸端监管雷达监管系统将在监控水域的南岸和北岸分别布设1台雷达设备，确保能够覆盖整个水域，主要功能是获取船舶的动态数据，包括船舶位置、航速、航向、转向角等信息，为监管预警功能的实现提供数据支撑。作为优选的，两台雷达之间也可以进行数据融合，提升对船舶状态感知的精度。2.AIS接收器在监控水域布设AIS接收器，用于接收船舶的AIS动态和静态数据，动态数据包括位置、航速、航向（经度、纬度、船艏向、航迹向）等，静态数据包括船舶尺度、装载状况、目的港等数据。动态数据可以与雷达数据融合，静态数据可以作为雷达数据的有效补充。作为优选，AIS接收器布设2台，互为热备。3计算主机计算主机对雷达和AIS接收器收到的信息进行预处理，融合，加工为直接可读的三维场景信息，并利用船端回传的驾驶员操作信息，建立数据库、规则库，通过机器学习、人工规则设置，对船员的不良驾驶行为进行捕捉、预警，辅助监管决策。同时，岸端计算主机也负责对宏观与微观风险进行预警。计算主机包括工控机、船用PLC，渲染主机、数据处理机。4交互式显示终端用于监控和预警系统相关信息的显示，虚拟现实下船舶不同场景的显示等。5、数据传输设备数据传输设备是无线网桥或者4G网络，实现岸端对监管船舶的船端视觉共享，特定的针对某一艘船进行监管，并切换目标船的船端视觉。岸端智能监管系统主要以岸端雷达为主，AIS接收器为辅，组成感知模块，感知模块采集监控区域内在航船舶的航速、航向、尺寸等静态信息和动态信息，监控船舶上安装的船载智能驾驶辅助终端采集监管船舶自身的“舵桨转速、驾控系统、导航系统”的信号，通过数据传输设备传送到计算主机模块，计算主机中的工控机和船用PLC中对采集的数据和状态进行数据融合预处理（工控机和船用PLC组成双机冗余系统，对采集到的信号先进行滤波和异常检测，再通过船用PLC冗余系统平滑的主从切换，错误识别和错误定位，对数据进行实时处理，总结成信息传输给岸端智能监管系统的数据处理机），数据处理机实时汇总所有多源异构的航行信息，并转换进行编码处理，完成归一化处理和汇总输入。渲染主机，通过航区和码头实地拍摄建模，基于监控航区电子航道图生成3D平行仿真航行环境，并进行交通标识数据采集；经过数据处理机处理后的船舶信息和状态再通过平行仿真系统进行平行空间下的标绘、处理，作为认知、避障、监控辅助的基础。渲染主机处理后的信息以3D仿真画面在交互式显示终端实时显示，对于码头或者港口所有监管的船舶，以树立图标形式在交互式助航显示终端列出所有监管船舶的状态和营运情况，实时显示是在航还是停运状态，可方便监管人员观看、分析、预判监管船舶的各类风险情况，方便船舶的调度运营。进一步的，对风险进行分级处理。根据监控水域交通流复杂程度、水文气象状况、航道状况等，定量评价水域整体风险水平，用0-100表示风险等级，用表盘的形式实时显示风险的变化情况，将风险等级分为绿色、黄色和红色三个等级，通过表盘指针的颜色来区分风险等级。分级处理后的风险信息和数据又通过数据传输设备传送到船端安装的船载智能驾驶辅助终端中的显示终端，实现岸端和船端人机交互。进一步的，实际情况下风险预警具有很大的主观性，以及风险场景往往不具备可重复性，系统预警结果与一线监管工作人员的主观判断进行比较来进行，当实际工作人员认为系统的预警结果错误时，将关闭预警，从而可以记录虚假报警的比例。此外，当系统没有报警，但是工作人员认为应当报警时，同样记录下来，进而评价系统的预警成功率。通过统计一定时期内系统的预警成功率和误报警率两个指标来测试系统的性能。进一步的，外部可接入声光电硬件设备，可以根据需求，提供不同的预警模式，减少驾驶人员的视觉负担。共享船上视觉。岸端显示视角可以实现船端视角和岸端视角切换，船端视角主要是“前后左右”四个方位的视觉显示，岸端监管视角是俯视视角，通过船舶位置和雷达目标位置匹配，可以识别雷达图像中的在航监控船舶，并编号突出显示。其他船舶正常显示。当处于船端视角，可以显示监控区域内通航状况，水文环境，船载智能驾驶辅助终端监控到的自身信息及环境信息。环境信息中船舶周边来船，可以获取来船尺寸，航速、航向等信息，尺寸很大的来船突出显示，加强岸端监管人员的注意。岸端发现监控区域通航环境比较拥挤，可通过计算主机，数据传输设备将通航信息传送至监管船舶驾控台上的显示终端，辅助驾驶员驾驶决策。船端控制监管船舶视觉前、后、左、右四个方位的视角显示，方便全方位的向监管人员显示在航监管船舶船端的信息及存在的风险。进一步的，交互式显示终端对船型过大，或AIS显示是特种危险船只，重点标识，突出显示以及预警，直观形象的展示出监控水域内的通航环境是否拥挤或者有无碰撞危险，特殊情况是否需要停航等等。相比于现有技术，本专利技术的优点在于：（1）本专利技术的系统通过打通设备之间的信息联通，实现对航道状态的及时感知和实时监控，显示实时状态，提高了码头监管的实时有效性，并且可以通过态势感知与航运要求，区分识别危险品船及其他高危船舶，合理安排港区进出港的航运任务；及时监管港区船只的航行态势，及时或提前预警港区水上安全形势。（2）通过建立完整的自身感知与外部环境感知体系，获取全面的基础数据，设计友好的三维显示界面，实现感知系统立体化呈现，提高数据易读性和可视性，降低人员劳动强度和难度。（3）本专利技术以岸端雷达为主要的传感器、AIS信息实时显示和跟踪船舶的动态信息，从宏观上监控码头监控区域的通航环境，提前了解航道中的所有船舶，同时通过感知体系获得的航道通航数据，增强了岸端监管的感知能力，根据船舶之间的相对位置和船舶尺度特征，判断船舶是否可能存在感知盲区，并实现声光报警，可以辅助监管人员提前发现碰撞风险，提高船舶航运安全性。（4）本专利技术一体化的监控码头区域内所有在航船舶，根据多船会遇态势下的船舶行动意图，实现碰撞风险的预警；为码头监管提供保障，并且可以通过态势感知与渡运要求，合理安排渡运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.岸端智能监管系统，其特征在于：包括监管雷达、AIS接收器、计算主机、交互式显示终端、数据传输设备；监管雷达，接收船舶的动态数据；AIS接收器，接收船舶的AIS静态数据；计算主机包括：工控机、船用PLC，渲染主机、数据处理机；计算主机利用船端回传的驾驶员操作信息，建立数据库、规则库；交互式显示终端用于监控和预警系统相关信息的显示，虚拟现实下船舶不同场景的显示；数据传输设备，用于岸端智能监管系统与船端数据通信。

【技术特征摘要】
1.岸端智能监管系统，其特征在于：包括监管雷达、AIS接收器、计算主机、交互式显示终端、数据传输设备；监管雷达，接收船舶的动态数据；AIS接收器，接收船舶的AIS静态数据；计算主机包括：工控机、船用PLC，渲染主机、数据处理机；计算主机利用船端回传的驾驶员操作信息，建立数据库、规则库；交互式显示终端用于监控和预警系统相关信息的显示，虚拟现实下船舶不同场景的显示；数据传输设备，用于岸端智能监管系统与船端数据通信。2.根据权利要求1所述的岸端智能监管系统，其特征在于：监管雷达接收的动态数据包括位置、航速、航向，AIS接收器接收的静态数据包括船舶尺度、装载状况、目的港数据、船名、呼号、吃水；AIS接收器接收的动态数据包括经度、纬度、船艏向、航迹向。3.根据权利要求1所述的岸端智能监管系统，其特征在于：在监控水域的南岸和北岸分别布设雷达设备；AIS接收器布设2台，互为热备。4.根据权利要求1至3中任一所述的岸端智能监管系统，其特征在于：计算主机中的工控机和船用PLC中对采集的数据和状态进行预处理、数据融合，加工为直接可读的三维场景信息；数据处理机实时汇总所有多源异构的航行信息，并转换进行编码处理，完成归一化处理和汇总输入；渲染主机，通过航区和码头实地拍摄建模，基于监控航区电子航道图生成3D平行仿真航行环境，并进行交通标识数据采集；经过数据处理机处理后的船舶信息和状态再通过平行仿真系统进行平行空间下的标绘、处理；渲染主机处理后的信息以3D仿真画面在交互式显...

【专利技术属性】
技术研发人员：马枫，刘卫东，
申请(专利权)人：南京海联智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32