綜合船舶監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)研究

符溫馨

摘 要 本文提出一套基于GPS和CDMA的綜合船舶監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案。應(yīng)用CDMA主要是以嵌入式技術(shù)研制綜合船舶智能監(jiān)控終端的硬件部分，以GPS和CDMA通訊技術(shù)原理來對綜合船舶智能終端GPS模塊和AT91RM9200的微型處理器進(jìn)行串171通訊編程。同時，基于TCP協(xié)議終端和監(jiān)控系統(tǒng)的中心無線通訊程序?qū)崿F(xiàn)共同移植的PPP協(xié)議，再以進(jìn)程聞通訊體系來研發(fā)應(yīng)用平臺，最終可以實(shí)現(xiàn)對綜合船舶整個監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行。

關(guān)鍵詞 綜合船舶；監(jiān)控系統(tǒng)；TCP協(xié)議終端；技術(shù)研究

中圖分類號：U664 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0040-01

近些年來，我國水航事業(yè)蓬勃發(fā)展，但我國水上安全的基礎(chǔ)設(shè)施仍顯薄弱，安全管理工作尚不完善，時有安全事故發(fā)生并造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失，工作人員的生命財產(chǎn)安全岌岌可危。時下，我國在研發(fā)各類交通監(jiān)控中心系統(tǒng)工作中很多，但尚未在水上交通方面找到有效的解決辦法。為提高水上交通的安全管理和組織調(diào)度水平，筆者在下文中將主要對綜合船舶監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)方案作研究。

1 綜合船舶監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)方案

基于CDMA制式的綜合船舶中心監(jiān)控系統(tǒng)主要有監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)路和中心監(jiān)控組成。數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)路則主要以CDMA和Internet組成，這部分組件主被用作中心監(jiān)控和控制平臺之間數(shù)據(jù)傳送的物理介質(zhì)。中心監(jiān)控所擁有的服務(wù)機(jī)組可直接連入Internet網(wǎng)路終端是通過固定的公共網(wǎng)絡(luò)IP地址和固定域名功能來實(shí)現(xiàn)的。綜合船舶的中心監(jiān)控系統(tǒng)在終端組件中完成上電，再以CDMA無線通訊網(wǎng)路連入Internet網(wǎng)路，和監(jiān)控平臺之間形成服務(wù)器互聯(lián)。

綜合船舶的中心監(jiān)控和監(jiān)控平臺之間的通訊手段是整套綜合船舶監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)。由于綜合船舶中心監(jiān)控系統(tǒng)擁有很多支入網(wǎng)系統(tǒng)，如果實(shí)現(xiàn)綜合船舶的即時監(jiān)控功能需要依仗大量的數(shù)據(jù)傳送，這就要求系統(tǒng)設(shè)計人員要充分考慮到數(shù)據(jù)傳送的效率、網(wǎng)路覆蓋范圍的大小和投入成本等等諸多方面的因素。筆者在本文中主要以CDMA2000-1X手段作為主要解決手段，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)高速率傳送，并以IP協(xié)議就可以輕松訪問整個Internet網(wǎng)路，覆蓋控制區(qū)域內(nèi)絕大部分區(qū)域且不存在盲區(qū)，并且在整個實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的過程中通訊網(wǎng)絡(luò)很容易就平滑過渡至3G移動通訊網(wǎng)絡(luò)。

筆者針對實(shí)現(xiàn)船上設(shè)備自動控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)主要采用如下方案。

本方案以遠(yuǎn)程無線視頻監(jiān)視功能和綜合船舶本地視頻監(jiān)控功能相互融合，無線視頻監(jiān)視系統(tǒng)的鏈路則主要采用海事衛(wèi)星和聯(lián)通CDMA-1X的線路構(gòu)成，可保證無線通訊的穩(wěn)定性和可靠性。本系統(tǒng)可以兼容下一代網(wǎng)絡(luò)拓展等應(yīng)用功能，還可以基于原有系統(tǒng)加以改造與二次利用。CB系列的四卡無線視頻通訊服務(wù)器也是基于海事衛(wèi)星BGAN與CDMA-1X網(wǎng)路傳送技術(shù)進(jìn)行設(shè)計的。利用切換轉(zhuǎn)換開關(guān)即可輕松選擇基于海事衛(wèi)星BGAN網(wǎng)路傳送和基于CDMA-1X網(wǎng)絡(luò)傳送。同時，通過配備若干臺四路DVR視頻設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和存儲，并利用綜合船舶本地網(wǎng)路進(jìn)行本地的視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)存儲。需注意，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲可采用CIF分辨率，且以全天候的存儲方式實(shí)現(xiàn)功能。比如，海上突發(fā)事件的處置就可以首先通過現(xiàn)場采集視頻圖像并進(jìn)行上傳、實(shí)時交互，發(fā)送應(yīng)急報警指令使得相關(guān)管理部門第一時間掌握海上突發(fā)事件的即時情況，有利于對海上突發(fā)事件的快速反應(yīng)、積極協(xié)調(diào)相關(guān)人魚和決策輔助，大大降低了工作強(qiáng)度且工作效率得到了很好的保障。

2 綜合船舶智能終端應(yīng)用程序的多進(jìn)程模型

綜合船舶的智能終端系統(tǒng)可按照系統(tǒng)工作的不同性質(zhì)和應(yīng)用程序多進(jìn)程構(gòu)成的特點(diǎn)，每一組進(jìn)程都應(yīng)該根據(jù)不同功能要求通過利用共享內(nèi)容的手段來實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間的通訊聯(lián)系。不同進(jìn)程可分別建立共享內(nèi)容分配區(qū)，此分配區(qū)包含GPS數(shù)據(jù)區(qū)、音頻數(shù)據(jù)區(qū)和調(diào)度數(shù)據(jù)區(qū)等。

1）GPS數(shù)據(jù)區(qū)及其解析的過程。利用GPS模塊來采集GPS數(shù)據(jù)信息，利用串1-1采集并解析GPS數(shù)據(jù)信息，通過建立新的GPS數(shù)據(jù)共享內(nèi)存區(qū)，最后把已完成采集和解析的GPS數(shù)據(jù)存儲并保存至GPS數(shù)據(jù)共享內(nèi)存區(qū)。

2）音頻數(shù)據(jù)信息采集機(jī)播放。利用音頻模塊采集音頻數(shù)據(jù)信息，以PCM編碼手段來創(chuàng)辦音頻數(shù)據(jù)的共享數(shù)據(jù)內(nèi)存區(qū)，最后把已完成的GIS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器編碼數(shù)據(jù)信息存儲到音頻數(shù)據(jù)共享內(nèi)存區(qū)。

3）CDMA無線通訊。利用CDMA無線網(wǎng)路連入Internet網(wǎng)路，并將數(shù)據(jù)信息共享內(nèi)存區(qū)內(nèi)的GPS數(shù)據(jù)信息或音頻數(shù)據(jù)信息傳送到遠(yuǎn)端的監(jiān)控中心，最后接收遠(yuǎn)端監(jiān)控中心將數(shù)據(jù)信息共享內(nèi)存內(nèi)的GPS數(shù)據(jù)信息或音頻數(shù)據(jù)信息發(fā)送并即時更新。

綜合船舶監(jiān)控終端通過CDMA網(wǎng)路直接連入Internet網(wǎng)路，利用Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。本終端在功能實(shí)現(xiàn)方面可以被映射為無線模式，所以在監(jiān)控中心完成上電和載入Linux后，第一步應(yīng)該試運(yùn)行PPP連接程序的臀陸網(wǎng)絡(luò)，即可獲取動態(tài)的IP地址信息，同時接入號#777，登陸用戶賬號和登陸密碼均為CARD，確認(rèn)撥號登陸是否成功的標(biāo)志是確認(rèn)PPP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的更新?lián)芴枲顟B(tài)。在確認(rèn)登陸成功后即可運(yùn)行通訊網(wǎng)絡(luò)程序，應(yīng)用數(shù)據(jù)傳送協(xié)議（即TCP協(xié)議）即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送通訊。與此同時，將GPS數(shù)據(jù)傳送解析進(jìn)程或語音采集數(shù)據(jù)保存至共享內(nèi)容中，被CDMA無線通訊進(jìn)程共享并傳送至監(jiān)控中心和存入數(shù)據(jù)庫，可待查詢。

綜合船舶監(jiān)控系統(tǒng)中GPS模塊利用串口3和ARM處理器的連接來接收GPS定位信息，主要可以完成串口接收GPS模塊所收集的數(shù)據(jù)信息，同時完成度收集GPS數(shù)據(jù)信息的解析進(jìn)程。

3 結(jié)束語

伴隨著我國無線通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，綜合船舶的監(jiān)控系統(tǒng)在處理能力方面和數(shù)據(jù)傳輸方面都有了較大的進(jìn)步。本文通過研究綜合船舶監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案，主要是考慮到該系統(tǒng)應(yīng)該具有良好的處理能力和數(shù)據(jù)傳輸功能，且系統(tǒng)的成本低廉、占有工作面積小和穩(wěn)定性好都具有先天性的優(yōu)勢，在實(shí)現(xiàn)綜合船舶船載監(jiān)控、提高水上交通管理水平和降低水上交通安全事故率。

參考文獻(xiàn)

[1]汪正良.基于FCS的電力推進(jìn)船舶的綜合監(jiān)控系統(tǒng)[D].上海海事大學(xué)，2010.

[2]彭元修.基于CAN總線的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)研究[D].上海海事大學(xué)，2012.

[3]王晶.船舶機(jī)艙集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].大連海事大學(xué)，2008.endprint