智能航标作业数据管理系统设计研究论文
摘要：通过整合现有卫星定位、船舶导航、航标基础数据等技术，建设一个兼顾航标定位、作业导航、航标资料管理、作业信息共享的信息化平台，将进一步提高航标作业的安全性、准确性和便利性。
关键词：智能；航标作业；数据共享；电子海图
“十三五”时期，在国家海洋强国战略和辖区经济社会迅速发展的大背景下，辖区港口、海洋工程建设规模不断扩大，导助航设施数量逐年增加，航标维护工作量也随之增长。北海航海保障中心“十三五”规划中明确提出“提升航标业务管理信息化水平，提升航标管理效率”的要求，为促进现代信息技术在航海保障服务领域的深度应用，建立基于互联网络的综合航海保障体系，加强对信息数据的感知、传输和管理，综合天津航标处辖区航标维护工作任务特点和航标维护设备能力情况，拟研究开发智能航标作业数据管理系统。
1.浮标作业现状分析
随着港口和海洋工程的发展，航标设置范围不断扩大，作业单位的作业地点更加分散，各作业单位的作业经验一般采取集中会议的方式进行交流，难以实时、全面的共享。原使用的作业系统普遍存在电子海图较早失去现势性、没有电子海图无法直观查看作业轨迹以及需要人工录入航标基础数据和变动信息等问题，在增加一线工作量的同时，也容易产生人为失误。在航标巡检、抛设、更换、撤除、调整等作业过程中，现有操作方式需要人工将天线放置在船舶作业的具体位置，给作业人员造成安全隐患的同时，增加了工作难度。现有GPS定位在船舶速度较低的情况下，无法准确判断导航方向，需要作业人员结合其他导航设备提供的信息人工判断方向，影响工作效率，限制了作业质量的提升。
2.系统建设的必要性
（1）建立基于互联网络的航标作业数据管理系统，有助于加强对各作业单位作业信息数据的感知、传输和管理，实现各航标业务管理单位之间的作业信息的互联互通，消除信息孤岛，提高信息复用水平。（2）研发智能航标作业数据管理系统可有效将电子海图、船舶通导数据、航标基础数据库等整合利用，提高航标作业的信息化程度，使操作者更直观、更准确的完成航标任务作业的要求，在确保作业质量的同时，减轻作业人员工作量。（3）海事“三化”中的“现代化”提出了“装备良、技术先进、文化领先”的要求，研发智能航标作业数据管理系统正是实现海事装备现代化管理的重要手段和必由之路。目前，电子海图、数据信息化共享等技术已逐渐成熟，为系统功能的实现奠定了基础。
3.系统功能设计
本系统由航标基础数据、电子海图、船舶定位、航行记录、作业管理等部分构成，为作业船舶提供目标数据和精准定位、记录航行轨迹、推荐航路等服务。系统采用C/S架构设计，分为服务器端和客户端。系统硬件主要包括服务器、GPS天线、北斗天线，软件主要包括数据库、电子海图、应用软件等。
（1）航标基础数据本系统所需的航标基础数据从“全国沿海航标基础数据库系统（航标处版）”中获取，包括航标名称、航标编号、坐标、灯质等信息。本系统对航标基础数据没有修改权限，通过移动网络从“全国沿海航标基础数据库系统（航标处版）”单向同步所需数据，确保本系统应用的航标基础数据是最新的。在没有公网信号覆盖的情况下，可通过U盘进行航标基础数据的拷贝。作业完成后，变动的航标基础数据按照《航标基础数据库维护须知》的相关要求，由航标管理站更新至“全国沿海航标基础数据库系统（航标处版）”。
（2）船舶定位同时安装GPS天线和北斗天线，并接入船舶电罗经和本船对地航速等信号，系统自动修正定位天线与航标作业位置之间的误差，经数字化后显示到客户端，为驾驶员快速提供精准的坐标和航向，解决以往人工核准信息的困难，使作业过程更加简便，提高作业效率。
（3）电子海图电子海图在服务器端更新，通过互联网或U盘由服务器端单向导入客户端，导入的新海图与客户端中已存在的海图自动拼接显示。
（4）航行记录GPS和北斗船载终端按照设定的.时间间隔，将船舶的坐标、航向、航速等动态信息实时传送至管理平台上，船舶驾驶人员通过管理平台即可掌握船舶的实时运行状态。管理平台自动记录船舶航行的动态数据，并可进行航行轨迹的回放和导出。轨迹回放区域可根据起始时间和结束时间、作业目标、作业类型进行筛选。显示轨迹形式分为列表模式或海图模式。列表形式显示包括时间、速度、船舶方向、航标方向、经纬度。海图模式以海图为基础，在海图上更直观的显示船舶运行的轨迹和船舶的相关信息，可按选择的倍速进行回放，同时可导出静态图片和动态图像。
（5）作业管理
①作业目标获取。一是本系统服务器从“两个平台”服务器中获取作业目标的数据后，同步至船载终端；二是手动将作业目标数据录入船载终端。
②数据共享。作业完成后，利用移动网络或U盘在服务器端与船载终端之间进行数据同步，不再限于作业总结会上口述交流，为船舶驾驶员之间及时分享作业经验提供便利。
③航路推荐。考虑船舶作业效率和安全性，需为驾驶员提供直观、安全的航线。驾驶员可根据经验手动预设航线、根据需要选择自动记录的历史航线，或者由平台智能推荐航线。平台根据驾驶员选择的要素（如作业时长优先、节能减排优先、危险点优先）后进行数据分析，推荐最佳航线，在行驶过程中提示航速、航向以及浅点、沉船和转向点等信息，为航行提供更丰富的参考数据。
4.结束语
本系统建成后，各作业单位可以实时分享航标作业经验，减轻一线作业人员在航标作业过程中对作业数据的搜集、设计、定位操作、任务记录和整理工作量，显著提高作业效率，提升作业安全性。该系统经试运行完善后，可推广至海区各作业船舶和航标管理站。
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