【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶监测，尤其涉及一种基于虚拟电子围栏的船舶监控方法及系统。
技术介绍
1、电子围栏是一种利用信息化手段构建的虚拟围栏，用于限制或监控特定区域内的人或者物的移动和进入，电子围栏在交通组织、安防监控和车辆管理、边界防护等方面都得到了广泛的应用，全球贸易的繁荣对水上交通产生了重要影响，水上交通也成为了全球交通网络的重要一环。
2、水路运输行业的发展将进一步增加水上交通的繁忙程度，水上交通安全成为了不容忽视的问题，为了确保水上交通安全，海事部门利用信息技术采取了诸如卡口监控、船舶跟踪、智能船舶、大数据处理等一系列手段，而水上电子围栏也是其中重要的手段之一，水上电子围栏是一种利用信息技术限制或监测特定区域内船舶的系统，它通过设置虚拟边界来监测船舶的进入和离开，并触发警报或采取其他措施；电子围栏在水上交通领域的应用范围广泛，包括港口安全、桥区管理、敏感区域保护和船舶管理等方面，现有技术通过在港口周边设置电子围栏，可以监测船舶的进出港情况，并及时发出警报或触发其他安全措施，以防止未经授权的船舶进入或离开港口，保护港口的安全。
3、水域中存在着敏感区域，如水上保护区、水生生物栖息地、水上风机、水上作业地等，电子围栏可用于敏感区域保护，设置在其周边水域，控制船舶的进入和活动，以确保这些区域的保护和生态系统的完整性；现有技术基于ais系统在保护区边界周围创建电子围栏，有效降低了保护区范围内违规行为；电子围栏可用于船舶管理，特别是船队和船只的实时监控，通过在船舶上安装电子围栏设备，可以实时追踪船舶的位置、航行状
4、然而现有技术中并没有关于电子围栏应用的实时性和可靠性，如何有效利用虚拟电子围栏应用于船舶监测中，仍是当前亟需解决的难题。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：采集ais系统中的船舶位置数据，并对其进行数据预处理；
3、利用流处理引擎对预处理后的所述船舶位置数据进行分析计算，实时判断所述船舶位置数据是否在预设电子围栏内：
4、若所述船舶位置数据不在所述预设电子围栏内，则所述船舶位置数据失效，即失去船舶位置信息，推送报警信息至监控系统可视化界面进行警示；
5、若所述船舶位置数据在所述预设电子围栏内，则所述船舶位置数据有效，推送所述船舶位置数据至监控系统可视化界面进行位置示意。
6、作为本专利技术所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控方法的一种优选方案，其中：采集的所述船舶位置数据包括船舶在海图上的坐标、船舶在水平方向上的速度和航向、船舶在垂直方向上的深度和状态。
7、作为本专利技术所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控方法的一种优选方案，进行所述数据预处理，包括：
8、对所述船舶位置数据进行缺失值填写、去噪、重复数据剔除的数据清洗操作；
9、利用标准化准则对其进行规范化处理，以转换为数值型数据；
10、结合数据归约技术对转换的所述数值型数据进行数据归约，生成供所述流处理引擎识别计算的向量数据。
11、作为本专利技术所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控方法的一种优选方案，所述流处理引擎中添加k邻近算法，以对所述船舶位置数据进行分析计算。
12、作为本专利技术所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控方法的一种优选方案，进行所述分析计算，包括：
13、在所述船舶数据中添加类别标签，以获知各个数据与所属分类的对应关系；
14、将所述船舶数据以向量形式导入k邻近算法中进行分析计算，所述分析计算通过欧几里得距离公式进行表示，如下：
15、
16、其中，d为距离，n为向量中的维度，xi、yi分别是向量x和向量y在第i维的值，x为船舶数据在水平方向上的向量值，y为船舶数据在垂直方向上的向量值。
17、作为本专利技术所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控系统的一种优选方案，所述监控系统由数据采集层、数据计算层、数据存储层和数据可视化层组成，其中：
18、所述数据采集层用于实时采集船舶ais数据，并通过kafka消息队列推送到数据处理层；
19、所述数据处理层用于对采集到的数据进行实时处理和分析，以检测和预警船舶；
20、所述数据存储层用于存储处理后的数据和信息，为所述数据可视化层提供数据查询和显示。
21、作为本专利技术所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控系统的一种优选方案，所述数据处理层采用流式计算技术对船舶运输数据进行实时处理和分析，所述流式计算技术以流式计算引擎实现，其在实时数据流上进行复杂的数据处理和分析，并通过flink，对实时采集的船舶数据转换格式。
22、作为本专利技术所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控系统的一种优选方案，所述数据存储层通过redis存储船舶实时风险数据，所述数据存储层通过mysql存储历史船舶数据，以满足实时查询和可视化的要求。
23、作为本专利技术所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控系统的一种优选方案，所述数据可视化层通过前后端分离架构实现数据可视化，其前端基于vue.js框架进行搭建，后端基于spring boot框架进行搭建。
24、本专利技术的有益效果：
25、1、利用虚拟电子围栏技术，系统能够实时监控船只的位置，并及时进行报警，确保船只在特定区域内安全航行；
26、2、虚拟电子围栏的形状和参数可以根据实际需求进行设定和调整，适应不同的水域和监控要求；
27、3、能够记录船只的轨迹信息，并进行数据分析，为船只管理和决策提供参考依据；
28、4、本专利技术可广泛应用于海事监管、港口管理、水上交通安全等领域，提升船只管理和水域安全水平；
29、5、本专利技术通过数据处理技术，提高对监测数据的识别准确度，提升监控系统的数据传输效率。
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1.一种基于虚拟电子围栏的船舶监控方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控方法，其特征在于，采集的所述船舶位置数据包括船舶在海图上的坐标、船舶在水平方向上的速度和航向、船舶在垂直方向上的深度和状态。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控方法，其特征在于，进行所述数据预处理，包括：
4.根据权利要求1所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控方法，其特征在于，所述流处理引擎中添加k邻近算法，以对所述船舶位置数据进行分析计算。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控方法，其特征在于，进行所述分析计算，包括：
6.一种根据权利要求1～5中任一所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控方法所应用实现的基于虚拟电子围栏的船舶监控系统，其特征在于，所述监控系统由数据采集层、数据计算层、数据存储层和数据可视化层组成，其中：
7.根据权利要求6所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控系统，其特征在于，所述数据处理层采用流式计算技术对船舶运输数据进行实时处理和分析，所述流式计算技术以流式计算引
8.根据权利要求6所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控系统，其特征在于，所述数据存储层通过Redis存储船舶实时风险数据，所述数据存储层通过MySQL存储历史船舶数据，以满足实时查询和可视化的要求。
9.根据权利要求6所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控系统，其特征在于，所述数据可视化层通过前后端分离架构实现数据可视化，其前端基于Vue.js框架进行搭建，后端基于Spring Boot框架进行搭建。
...【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟电子围栏的船舶监控方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控方法，其特征在于，采集的所述船舶位置数据包括船舶在海图上的坐标、船舶在水平方向上的速度和航向、船舶在垂直方向上的深度和状态。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控方法，其特征在于，进行所述数据预处理，包括：
4.根据权利要求1所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控方法，其特征在于，所述流处理引擎中添加k邻近算法，以对所述船舶位置数据进行分析计算。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控方法，其特征在于，进行所述分析计算，包括：
6.一种根据权利要求1～5中任一所述的基于虚拟电子围栏的船舶监控方法所应用实现的基于虚拟电子围栏的船舶监控系统，其特征在于，所述监控系...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕太之，张娟，吴恩泽，袁智丹，
申请(专利权)人：江苏海事职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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