一种基于AIS的智能感知航标设备及其预警方法技术

本发明专利技术的一种基于AIS的智能感知航标设备及其预警方法可以智能的根据海面环境是否适合航标设备运行，而智能的选择在实体AIS航标和虚拟AIS航标之间进行切换，而且在使用虚拟AIS航标时，航标仍然使用航标灯结合虚拟AIS航标来对过往的船舶进行导航，不仅能满足安装了AIS系统的船舶，对于未安装AIS系统的船舶，其仍然能够根据航标灯进行导航，且在恶劣天气情况下，使得航标位于平静的海底中，且通过中继浮体进行卡设固定，避免了随着洋流而漂浮，同时，使用了蓄能卷筒结构实现了缆绳的收放，创造性的使得航标的收放不需要使用电机、液压等动力的输出。动力的输出。动力的输出。

【技术实现步骤摘要】
一种基于AIS的智能感知航标设备及其预警方法


[0001]本专利技术涉及海洋设备领域，特别是涉及一种基于AIS的智能感知航标设备及其预警方法。

技术介绍

[0002]航标是指示航道方向、界限与障碍物的标志，是标识航道与指引船舶航行的助航导航设施，是船舶航运安全的重要保障。船舶自动识别系统(Automatic Identification System)由岸基(基站)设施和船载设备共同组成，其采用无线电波传播，定位数据来自于全球卫星导航系统GNSS(Global Navigation Satellite System),其工作不受距离、位置的影响，更重要的是几乎不受气象条件限制，由此，AIS不论是在船舶上还是在航标上的应用都是非常广泛的。现有技术中，如专利文献1，其公开了一种AIS基站虚拟航标播发监测系统及方法，其使用了AIS虚拟航标取代了AIS物理航标，并且针对AIS虚拟航标可能出现异常而影响船舶导航的问题，使用了冗余备用AIS基站，从而使得AIS虚拟航标总是能够进行工作，保证了船舶安全，但是，该专利文献中所使用的均为虚拟航标，其相对于物理航标虽然免去了实体的航标，但是并不能够实时的监测到海洋的真实数据，其信息需要人工录入，数据存在滞后性、存在较大偏差的问题；又如专利文献2，其公开了一种水上浮标，其穿设于悬浮于水中的中继附体3上，在遭遇恶劣风浪时，水上浮标1会偏离原来的位置，但是，由于浮标1通过绳缆2连接有配重物5，因此，在风浪过后依然能够回到原来的位置，其在一定程度上可以抵挡风浪，但是当风浪过大时，水上浮标1仍然会被风浪带动偏离原来的位置，使得配重物5卡设于中继浮体3上从而拉扯绳缆2或者锚缆4，强大的拉扯力可能导致绳缆2或者锚缆4发生断裂，最后造成水上浮标1的丢失；又如专利文献3，其公开了一种可远控自沉自浮式浮标，其在浮标内部设置了压缩气罐、气囊、压载水舱等结构，同时下部连接了线缆绞车，在需要下沉时，通过往压载水舱内冲入水，并且控制绞车收缆从而实现了下沉，需要上浮时，控制绞车放缆，并且气囊进行充气，实现其在水上漂浮，虽然该浮标实现了上浮、下沉的控制，但是，都是仅能通过远程进行遥控的，且线缆绞车是通过动力源进行收放的，需要定期进行供电，还要保证蓄电量足够才可以实现浮标的自动上浮或者是下沉。
[0003][专利文献1]CN106714209B；
[0004][专利文献2]CN102582794B；
[0005][专利文献3]CN214296341U。
[0006]综上所述，现有技术中，要么使用单一的虚拟AIS航标，要么使用单一的现实AIS航标，其并没有考虑到虚拟AIS航标存在测量不准、数据更新延迟的问题，也没有考虑到现实AIS航标在遇到恶劣天气时容易被损坏或被吹走的问题，因此，并没有一种考虑到将现实的AIS航标与虚拟的AIS航标进行结合使用的航标系统，并且也没有提供一种能够抵抗恶劣天气效果较好的航标设备，即使提供了一种可以进行下沉的浮标，其下沉也是使用具有动力源的卷筒结构进行收放，并且即使在进行下沉后该浮标也没有一个固定装置进行固定，很容易受到水流的影响而左右摇摆或者摆动而对内部的电子元件产生损伤，为此，本申请提
供了一种能够切换使用现实AIS航标和虚拟AIS航标、在遇到恶劣天气时将航标沉于水下、不使用电机即可实现下沉、下称后仍然可以被雷达进行识别的基于AIS的智能感知航标设备及其预警方法。

技术实现思路

[0007]为了克服现有航标设备的不足，本专利技术提供了一种技术方案，一种基于AIS的智能感知航标设备，其包括AIS航标本体、航标浮灯、绳缆、中继浮体、锚缆、锚定物和收放缆动力装置，中继浮体连接于锚缆上端，锚缆下端通过锚定物固定设置于海底，中继浮体悬浮于水中，并通过锚缆进行保持定位，收放缆固定装置固定设置于海底，绳缆从收放缆固定装置内伸出后，穿过中继浮体然后固定连接于AIS航标本体的底部，航标浮灯通过可伸缩的浮灯缆绳活动安装于AIS航标本体的内部，在未遇到恶劣天气时，AIS航标本体漂浮于海面上，AIS航标本体内的AIS系统和航标浮灯正常工作，为船舶提供导航信息，在遇到恶劣天气时，AIS航标本体内的AIS系统关闭并且将AIS系统内的静态信息和动态信息发送到海岸管理后台，由收放缆动力装置收卷绳缆而下沉，然后固定卡设于中继浮体内，同时，浮灯缆绳进行放绳，使得航标浮灯漂浮于海面，航标浮灯正常工作，海岸管理后台在接受到上述的静态信息和动态信息后形成虚拟AIS航标，并将虚拟AIS航标发送到电子航海图上，从而为船舶提供导航信息。
[0008]AIS系统包括通信处理器、GNSS接收机、VHF收发机和输入接口，AIS系统集成于AIS电子板模块上，且所述AIS电子板模块设置于AIS航标本体内，所述AIS电子板模块还包括电源管理模块、备用处理器和无线发送接收端，风速风向传感器、超声波流速传感器和电罗经传感器连接输入接口，风速风向传感器、超声波流速传感器和电罗经传感器采集的信息形成所述静态信息和动态信息。
[0009]优选地，蓄电池模块内的蓄电池连接所述电源管理模块，电源管理模块连接所述通信处理器和备用处理器，风速风向传感器还与备用处理器连接，无线发送接收端与备用处理器连接，电源管理模块用于切换蓄电池与通信处理器或备用处理器通断，所述恶劣天气的判断通过海岸管理后台的天气预报进行判断或者通过风速风向传感器检测到的数据进行判断，判断为恶劣天气时，通信处理器将传感器采集到的动态信息和静态信息通过VHF收发机发送给海岸管理后台，然后电源管理模块使得蓄电池断开与通信处理器的连接，接通与备用处理器的连接，后续通过无线发送接收端实现与海岸管理后台的通信。
[0010]优选地，AIS航标本体包括球形壳体和充气外环，充气外环环绕球形壳体固定设置，且为一充气空心结构，其在充满气时能够贴服于海面，从而能够保证AIS航标本体在漂浮于海面上时都不发生倾覆，在充气外环放气后，其贴附于球形壳体的外周。
[0011]优选地，球形壳体包括半球底座、弧形导轨和弧形封板，弧形导轨固定设置于半球底座的上部，弧形封板为若干块，且若干弧形封板相互滑动折叠设置，最外层的弧形封板能够沿着弧形导轨滑动，最内层的弧形封板连接有拉紧绳，拉紧绳能够拉紧弧形封板，使得弧形封板顺着弧形导轨进行滑动，而实现球形壳体的密封。
[0012]优选地，半球底座内部设置有弹性分隔膜，弹性分隔膜为高弹性材质的薄膜结构，弹性分隔膜和半球底座形成了一密封空间，密封空间内设置有水泵模块、气泵模块、浮动支撑模块、AIS电子板模块和蓄电池模块，浮动支撑模块底端固定设置于半球底座上，AIS电子
板模块和蓄电池模块固定连接后，共同固定连接于浮动支撑模块的顶端，水泵模块和气泵模块分别固定设置于浮动支撑模块的两端，水泵模块、气泵模块、浮动支撑模块、AIS电子板模块和蓄电池模块外周均通过隔水密封膜进行封装。
[0013]优选地，弹性分隔膜中部固定设置有支撑架，支撑架上固定设置有支撑管，弹性分隔膜上位于支撑架内还固定设置有中间撑板，在支撑架和中间撑板之间分别转动设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于AIS的智能感知航标设备，其包括AIS航标本体(1)、航标浮灯(2)、绳缆(3)、中继浮体(4)、锚缆(5)、锚定物(6)和收放缆动力装置(7)，中继浮体(4)连接于锚缆(5)上端，锚缆(5)下端通过锚定物(6)固定设置于海底，中继浮体(4)悬浮于水中，并通过锚缆(5)进行保持定位，收放缆固定装置(7)固定设置于海底，绳缆(3)从收放缆固定装置(7)内伸出后，穿过中继浮体(4)然后固定连接于AIS航标本体(1)的底部，航标浮灯(2)通过可伸缩的浮灯缆绳(8)活动安装于AIS航标本体(1)的内部，在未遇到恶劣天气时，AIS航标本体(1)漂浮于海面上，AIS航标本体(1)内的AIS系统和航标浮灯(2)正常工作，为船舶提供导航信息，其特征在于：在遇到恶劣天气时，AIS航标本体(1)内的AIS系统关闭并且将AIS系统内的静态信息和动态信息发送到海岸管理后台，由收放缆动力装置(7)收卷绳缆(3)而下沉，然后固定卡设于中继浮体(4)内，同时，浮灯缆绳(8)进行放绳，使得航标浮灯(2)漂浮于海面，航标浮灯(2)正常工作，海岸管理后台在接受到上述的静态信息和动态信息后形成虚拟AIS航标，并将虚拟AIS航标发送到电子航海图上，从而为船舶提供导航信息。2.如权利要求1所述的一种基于AIS的智能感知航标设备，其特征在于：AIS系统包括通信处理器(54)、GNSS接收机(55)、VHF收发机(56)和输入接口(57)，AIS系统集成于AIS电子板模块(18)上，且所述AIS电子板模块(18)设置于AIS航标本体(1)内，所述AIS电子板模块(18)还包括电源管理模块(62)、备用处理器(63)和无线发送接收端(64)，风速风向传感器(58)、超声波流速传感器(59)和电罗经传感器(60)连接输入接口(57)，风速风向传感器(58)、超声波流速传感器(59)和电罗经传感器(60)采集的信息形成所述静态信息和动态信息。3.如权利要求2所述的一种基于AIS的智能感知航标设备，其特征在于：蓄电池模块(19)内的蓄电池(61)连接所述电源管理模块(62)，电源管理模块(62)连接所述通信处理器(54)和备用处理器(63)，风速风向传感器(58)还与备用处理器(63)连接，无线发送接收端(64)与备用处理器(63)连接，电源管理模块(62)用于切换蓄电池(61)与通信处理器(54)或备用处理器(63)的通断，所述恶劣天气的判断通过海岸管理后台的天气预报进行判断或者通过风速风向传感器(58)检测到的数据进行判断，判断为恶劣天气时，通信处理器(54)将传感器采集到的动态信息和静态信息通过VHF收发机(56)发送给海岸管理后台，然后电源管理模块(62)使得蓄电池(61)断开与通信处理器(54)的连接，接通与备用处理器(63)的连接，后续通过无线发送接收端(64)实现与海岸管理后台的通信。4.如权利要求1
‑
3任意一项权利要求所述的一种基于AIS的智能感知航标设备，其特征在于：AIS航标本体(1)包括球形壳体(14)和充气外环(15)，充气外环(15)环绕球形壳体(14)固定设置，且为一充气空心结构，其在充满气时能够贴服于海面，从而能够保证AIS航标本体(1)在漂浮于海面上时都不发生倾覆，在充气外环(15)放气后，其贴附于球形壳体(14)的外周。5.如权利要求4所述的一种基于AIS的智能感知航标设备，其特征在于：球形壳体(14)包括半球底座(65)、弧形导轨(16)和弧形封板(23)，弧形导轨(16)固定设置于半球底座(65)的上部，弧形封板(23)为若干块，且若干弧形封板(23)相互滑动折叠设置，最外层的弧形封板(23)能够沿着弧形导轨(16)滑动，最内层的弧形封板(23)连接有拉紧绳(24)，拉紧绳(24)能够拉紧弧形封板(23)，使得弧形封板(23)顺着弧形导轨(16)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张念华，
申请(专利权)人：张念华，
类型：发明
国别省市：