基于物联网的船舶系泊系统方案研究
船舶工程中船舶锚泊与系泊系统的研究
船舶工程中船舶锚泊与系泊系统的研究一、前言船舶锚泊与系泊系统是船舶工程中一个重要的组成部分，其作用是确保船舶在停靠过程中能够保持稳定并且不受外界因素影响。
因此，对于船舶锚泊与系泊系统的研究具有重要意义。
本文将从锚泊和系泊两个方面对船舶锚泊与系泊系统进行研究，主要涉及相关技术和设备、系统维护保养等内容，以期对船舶船东、船员和相关技术人员提供相关信息和指导。
二、锚泊技术和设备锚泊是指船舶在停靠过程中使用锚钩固定船舶，使其能够保持在某个位置并且不受外界因素影响。
目前在船舶锚泊领域，常用的锚泊技术包括自由锚泊和拖锚泊。
1. 自由锚泊技术自由锚泊是指船舶在停靠过程中使用锚钩固定船舶，但是不需要与岸上设备相连。
其优点是操作简单，成本低廉，但是其使用范围受限制，只适用于靠近海滩和较为平静的海域。
此外，在使用自由锚泊时，需要注意锚泊位置是否合适，避免船舶因为海流和风力的影响而失去稳定。
2. 拖锚泊技术拖锚泊是指在船舶停靠过程中，使用锚钩和锚链把船舶与岸上设备连接起来，以保证船舶在停靠过程中的稳定。
拖锚泊技术适用于海浪较大的海域，其优点是可靠性高、适用范围广，但是需要操作人员具备一定的技术和经验。
3. 锚泊设备在船舶锚泊过程中，常用的设备包括锚链、锚钩和锚绳。
其中，锚链是将锚钩和船舶连接在一起的关键设备，其材质需要承受海水和海风等不利条件，同时要具有足够的强度。
而锚钩则需要考虑形状和大小，以确保在海浪和风力的影响下，能够牢固地固定船舶。
三、系泊技术和设备系泊是指将船舶与岸上设备相连，以保持船舶在静止状态下保持稳定。
相对于锚泊技术，系泊技术在船舶停靠领域中应用更为广泛。
在系泊技术中，常用的类型包括滚桶系泊、沉桶系泊和垃圾桶系泊等。
1. 滚桶系泊技术滚桶系泊技术是指将一组滚筒安装在岸上设备中，然后在滚筒上拴上缆绳，然后在船舶上的泊位和缆绳上安装胶管，以确保缆绳不会轻易脱落。
滚桶系泊技术的优点是在船舶停靠过程中，可以确保缆绳的张力并且不会轻易脱落。
物联网技术在船舶助航中的应用研究
物联网技术在船舶助航中的应用研究随着科技的发展和人类社会的进步，科学技术在各个领域都有巨大的应用价值和推广空间。
其中，物联网技术作为一种新兴技术，在船舶助航中的应用越来越广泛。
本文将从物联网技术的基础理论、船舶助航的应用需求和实际应用案例等方面，深入探讨物联网技术在船舶助航中的应用研究。
一、物联网技术的基础理论物联网技术，全称为“物联网（Internet of Things）”，是指通过互联网将所有物品进行连接、交互和通信的一种网络技术。
它是一种智能化的连接方式，能够实现设备间的信息共享和智能化控制，提高设备的协同和整体效率。
物联网技术的核心在于感知技术、网络技术和智能化技术三方面的深度融合。
其中，感知技术主要是通过传感器、RFID或者红外线等设备对环境信息进行感知和采集，网络技术主要是通过互联网等网络将采集到的信息进行传输和共享，智能化技术则是对传输共享到的信息进行分析和处理，反馈到操作设备上，实现智能化控制。
二、船舶助航的应用需求船舶助航是指利用各种辅助设备和技术，引导和控制船舶安全驶入港口或者避免潜在的危险。
目前，船舶助航技术主要包括GPS、雷达、激光测距、超声波等技术的综合应用。
然而，这些传统技术在实际应用中仍存在一些不足，比如准确度不高、时效性差、数据无法共享等问题。
因此，船舶助航需要一种新的技术手段来提升效率和安全性。
物联网技术恰好可以满足船舶助航的应用需求。
首先，物联网技术可以通过传感器等设备对船舶及周边环境的信息进行感知和采集，实现全方位无死角的监控和控制。
其次，物联网技术的网络通信能力可以将采集到的信息及时、准确地共享到网络平台上，实现实时监控和数据分析。
此外，物联网技术的智能化控制能力可以对数据进行深度分析和处理，根据不同的应用场景提供有针对性的信息参考。
三、实际应用案例在实际应用中，物联网技术已经在船舶助航中得到了广泛的应用。
例如，在港口引导船舶进出港口时，可以使用物联网技术中的超声波传感器和雷达，实现航道深度的实时监测和船舶位置的定位。
基于物联网技术的船舶安全监控系统设计
基于物联网技术的船舶安全监控系统设计近年来，船舶在海洋中的运输和作业增多，但与此同时，船舶遇险、意外碰撞等事故却时有发生，给人们的生命财产安全带来了巨大威胁。
船舶安全监控系统的出现，为保证船舶安全运营提供了有效的手段。
基于物联网技术的船舶安全监控系统更是成为了目前最具前景的发展方向。
一、基于物联网技术的船舶安全监控系统设计的意义1.1 系统设计的重要性船舶作为一种特殊的交通工具，在海洋中一旦出现问题，与陆地上交通工具相比，救援难度就大大提升，也容易带来更大的危害和保险赔偿。
因此，设计一种能够实时监控船舶运营情况、预警危险以及及时救助的船舶安全监控系统，就显得尤为必要和重要。
1.2 物联网技术的应用价值物联网技术是利用射频识别技术、传感器技术、通信技术等实现互联的技术，具有实时性、精准性、高效性等优点，可以方便地获取并传输船舶的各类数据，有效提高船舶的安全性。
二、基于物联网技术的船舶安全监控系统设计实现方案2.1 实时位置监控实时提供船舶的位置、航行速度、方向等数据，确保船舶在任何时间、任何位置都能被知晓，掌控。
2.2 电子围栏技术设置虚拟围栏，一旦船舶越出预定区域，系统会自动发出警报，并及时通知相关人员，避免危险事故的发生。
2.3 传感器技术通过传感器搭配物联网技术，可以实时动态监测船舶各个系统的温度、压力等数据，掌握系统状态，以预防和消除故障。
2.4 视频监控技术针对船舶上存在的被盗、被损等风险，加装摄像设备，实时监控船舶的安全情况，便于实现对相关事件的及时响应。
三、基于物联网技术的船舶安全监控系统设计的优势3.1 更好地保障船舶乘员和货物的安全船舶安全监控系统通过实时数据采集和传输，能够从各个方面掌握船舶的实时状态，并实现提前预警，有力地避免危险事故的发生，降低船舶安全风险。
3.2 节省经济成本船舶的维护和运营所需要的技术和人员成本较高，而基于物联网技术的船舶安全监控系统在提升运营效率的同时，却能有效地降低投入成本，达到节约成本的目的。
基于物联网的船舶设备监控及报警智能处理系统设计
电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering软件开发与应用Software Development And Application基于物联网的船舶设备监控及报警智能处理系统设计朱贵宝杨肠(江苏海事职业技术学院信息工程学院江苏省南京市211100)摘要：本文研究设计了基于互联网的物联网的船舶设备工况监控及报警智能处理系统，分析了系统的功能、给出了系统的整体设计 架构，介绍了系统软件功能实现的具体方法。
系统通过对船舶工况数据的实时采集、统计、计算、分析、传输，实现对船舶的远程实时监 控，同时通过报警时现场照片的采集和传输，实现报警的船上和岸上同时诊断。
该系统已装栽在某海轮上使用，运行稳定性、可靠性良好，有效实现了船舶内部的智能化管理。
关键词：船舶设备；数据采集；监控系统；报警处理系统伴随“一带•路”战略的推进，响应和参加的国际组织越来越多，我国与各参与国之间的海运贸易需求也大幅增加，这给我国的航运业带来的新的机遇，也对航运企业的精细化、智能化管理水平提出了更高的要求。
对船舶设备运行状态进行监测对保证船舶安全稳定运行十分重要，然而很多航运企业在日常经营中的设备管理一直以来都是处于-个滞后的被动管理状态，特别是关键设备的设备状态，目前好多还是处于船员人工抄录，无法有效的预防设备故障，事后也无法有效的进行工况还原及事故分析等。
借助于当下先进的科技对船舶船舱的检测报警系统加以技术支撑，是实现船舶机舱自动化监测的主要途径，实时对机舱设备的运行状况进行监控，确保整个船舶航行的稳定与安全m。
传统的监控系统主要采用P L C或者嵌入式系统，通过总线和船舶控制室连接，可以在船舶控制室有效地对整个船舶基本运行情况进行监控[21。
但是仅仅实现在船舶控制室里对运行情况进行监控，己经远远达不到现代船舶管理对实时远程监控的要求，有必要利用物联网技术的优势，把船舶设备通过信息传感设备与互联网无线连接起来，将船舶设备运行情况实时传输到岸上。
基于物联网的港湾泊船管理系统研究
基于物联网的港湾泊船管理系统研究1 物联网概述物联网是信息技术进入21世纪以来一次重要的突破，被誉为继个人电脑和互联网技术之后，信息产业的第三个浪潮。
近年来，物联网的相关理论研究得到快速发展。
它是一种较为成熟的无线数据采集技术，其应用十分广泛，特别是在物流、货物收发、仓储，以及制造行业供应链管理等领域，技术具有广阔的应用前景。
把物联网引入港口泊位管理中，对于提高船舶靠港速度、提升港口效益具有非常重大的意义。
2 AIS系统功能 2.1 AIS系统介绍船用自动识别系统（Automatic Identification System，AIS）是一种新兴的船舶和岸基广播助航系统，它采用自组织时分多址链接技术，在海事VHF频段无须人工干预的情况下连续自动地播发本船静态动态与航次相关信息及安全短消息，同时也能自动接收周围船舶发出的这些消息，并与海岸基站进行信息交换，是以自组织时分多址技术为核心的通用自动识别系统。
2.2 系统工作原理供AIS使用的电文，按信息内容不同被分为静态信息、动态信息、航次相关信息和安全相关短消息四类。
根据信息内容的不同，它们的更新速率是不同的。
安全相关短消息在需要时发送且不受时间约束；动态信息更新速率取决于航速和航向的变更；静态信息和与航次相关信息每6分钟或修改数据后或根据请求更新。
3 RFID 系统组成及工作原理RFID 系统模型在船舶物联网系统中，一个完整的RFID 组件包含电子标签存储器、读写控制器及无线通信网三个部分。
（1）电子标签—存储系统。
电子标签用来存放采集的数据，即船舶等目标物的相关信息，如船舶方向坐标、温度及湿度等信息，现在电子标签的容量已达到296以上。
RFID存储系统通过读写控制器来进行读写。
（2）读写控制器。
读写控制器利用射频器件发射的无线短波对电子标签进行读写控制，读取的信息通过无线通信组网发送至物联网其他组件。
（3）无线通信组网。
主要连接RFID 组件中读写控制器与电子标签的通信以及RFID组件与物联网其他组件的通信。
物联网系泊船舶运动监测系统方案设计
频信号通过无线局域网络传输至系统 中， 采用 国 际电联的 Ｈ ． ２ ６ １ 编码 的方式对视频进行编码 ， 采 用磁盘存储阵列方式存储视频信息 ， 同时将视频
信 息显示 在 大屏 幕上 ． 为节 省磁 盘空 间 ， 监测视 频
系统采用射频识别 、 传感器与串口通信技术 ， 实现监测船舶运动和海洋环境信息 ， 并依据监测 信息发出对应 的控制指令． 系统实现相关信息 的
物联 网技 术 的 提 出 ， 为船 舶 运 动 监 测 系 统 的
时监测 ， 同时将这些监测数据存储到数据库 中． 从
而使 得 Ｐ Ｄ Ａ监 测 终 端 可 以通 过 无 线 局 域 网络 接 口接收 到数 据库 中 的数据 ． 当船 舶 的位移 超 出正 常范 围或船 舶 与码头 距 离 过近 时 ， 系统发 出声 光报警 ， 将 报警 信息 记 录在 数 据库 中． 同时 根据 报 警 信 息 内容 自动解 析 产 生 控 制指令 ， 将 报警 信 号 和 控 制 指令 通 过 无 线 局 域
管理 ， 方便 工作 人员 查 询和分 析信 息 ． 该 系统有 系 统 维护 模 块 、 船 舶距 离 模 块 、 船 舶 运 动信 息 模块 、
船 舶运 动视频 监 测 模 块 、 海 洋 环境 信 息 模 块 以及
报警 信息 模块 六大 项 功能 （ 如 图 １所示 ） ． 系统 接 收海 洋 环 境 信 息 、 码 头船 舶 距 离 和 船 舶六 个 自由 度 的 运 动 数 据 后 实 时 显 示 在 大 屏 幕 上， 即实 现对 船舶 运 动 和 海 洋环 境 数 据 的动 态 实
网络传输至每个与系统连接的手持 Ｐ Ｄ Ａ设备 中．
现 场操作 人 员遵 照 指 令 调 节缆 绳 的长 度 ， 情 况 严 重 时甚 至 自动脱缆 ， 船 舶逃 逸 ．
基于船舶物联网的船舶通信系统设计
第 40 卷
朱祥贤：基于船舶物联网的船舶通信系统设计
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图 1 船舶物联网通信系统示意图 Fig. 1 Schematic diagram of ship IoT communication system
即可确定 4 个不同的方程式。而在掌握 1 号、4 号、 3 号卫星和 4 号卫星以及地面接站的地理坐标情况 下 ， 即 (x1, y1, z1) ，(x2, y2, z2) ，(x3, y3, z3 x4, ) ，(y4, z4) ， 在方程组联立的基础上，即可求解接收机的地理位置 具体坐标。 2.2 通信数据采集传输模块
通过对多种类型不同传感器的应用，能够对船舶 内部电子系统的实际运行状态加以采集，并且向 CAN 总线进行传输所采集到的信息内容。值得注意的 是，类型不同的传感器，在实际信息采集方面，包括 模拟信号与数字信号[5]。在实践过程中，如果模拟信 号优先完成了 A/D 模数的转换，并在转换以后，全部 数字信息都根据既定协议的格式封装，进而与 CAN 总 线的通信数据传输标准要求相吻合。
关键词：物联网；通信；仿真
中图分类号：TP391.44 文献标识码：A
文章编号： 1672 – 7649(2018)10A – 0136 – 03
doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2018.10A.046
Design of ship communication system based on ship internet of things
第 40 卷 第 10A 期 2018 年 10 月
舰船科学技术 SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol. 40, No. 10A Oct. , 2018
基于物联网技术的船舶物流管理系统设计
基于物联网技术的船舶物流管理系统设计随着现代社会的快速发展，全球化和物流行业的快速发展，传统的物流已经无法满足现代商品流动的需求。
因此，航运业成为国际贸易和物流的重要组成部分，也是现代物流行业最重要的一环。
在这个背景下，物联网技术为船舶物流管理系统的现代化建设提供了有力的支持。
一、物联网技术的优势物联网技术是指通过万物互联的方式，使人机对象具备自主交互、感知与判断的能力，实现万物互联、信息共享、智慧互通的先进技术。
物联网技术具有如下优势：1、实时监测：物联网技术可以实时监测运输过程中的船舶信息，包括货物的数量、位置、温度、湿度、压力等。
2、智能化管理：物联网技术可以通过智能化管理系统，对运输过程中的物流信息进行综合分析，为管理决策提供有力的依据。
3、追溯能力：物联网技术可以实现对货物流转过程进行全程追溯，从而保证货物的安全性和可靠性。
4、提高效率：物联网技术可以有效提高船舶物流管理的效率，减少传统物流中人工操作和纸质文件的使用。
二、船舶物流管理系统设计1、硬件设计：船舶物流管理系统的硬件设计包括船舶传感器节点、采集设备、通信设备和应用服务器。
其中，船舶传感器节点负责采集并实时传输物流信息；采集设备负责收集节点传来的数据并进行处理，通过通信设备将数据传输至应用服务器；应用服务器进行数据处理、统计、分析，并为管理者提供各种可视化工具。
2、软件设计：船舶物流管理系统的软件设计包括物流数据管理模块、运输路线规划模块、运输调度模块、智能化警报模块等。
其中，物流数据管理模块可以实现数据的收集、存储和分析；运输路线规划模块可以根据船舶位置、货物需求等信息，制定最优路线；运输调度模块可以实现船舶航线、速度、运力等方面的调度；而智能化警报模块可以根据不同的预设情况，对船舶、货物的安全风险进行实时监测和预警。
三、应用案例船舶物流管理系统的应用场景广泛，以下是一个典型案例：在中国的广东省，有一家集海运物流、航空物流、特种物流等多种物流业务于一体的物流企业。
船舶智能化技术人工智能和物联网在船舶行业的应用
船舶智能化技术人工智能和物联网在船舶行业的应用船舶智能化技术：人工智能和物联网在船舶行业的应用船舶行业一直以来都在不断寻求创新和变革，以提高效率、降低成本，并确保航运的安全和可持续发展。
近年来，人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）和物联网（Internet of Things，简称IoT）两大领域的快速发展，为船舶智能化技术的应用提供了强大的支持和推动力。
下面将从船舶自动控制系统、船舶维护管理、船舶安全和船舶运营管理等方面，探讨人工智能和物联网在船舶行业所带来的创新和变革。
一、船舶自动控制系统的应用船舶自动控制系统一直以来都是船舶行业关注的重点领域。
人工智能技术的应用使得船舶自动控制系统达到了前所未有的水平。
通过将人工智能算法应用于船舶自动控制系统中，船舶能够实现自动导航、自动驾驶、自动停靠等功能，大大减轻了船员的工作负担，提高了航行的安全性和准确性。
而物联网技术的应用则使得船舶自动控制系统能够实现与其他终端设备的连接和通信，实现信息的共享和交流，进一步提高了船舶的智能化水平。
二、船舶维护管理的应用船舶维护管理一直是船舶行业的重要环节。
随着船舶规模的不断扩大以及航线的延长，船舶维护管理的难度也日益增加。
人工智能技术的应用为船舶维护管理带来了新的解决方案。
通过使用智能传感器和监测设备，船舶的各项数据可以被实时采集和监控，从而及时发现并解决潜在的故障和问题。
同时，人工智能算法的引入，能够对船舶维护管理中的大量数据进行分析和处理，从而提供更准确、更高效的维护方案，降低了维护成本，延长了船舶的使用寿命。
三、船舶安全的应用船舶安全一直是船舶行业的重中之重。
人工智能和物联网的应用为船舶安全带来了新的突破。
通过智能监控、预测分析和报警系统的建立，船舶能够实现对船舶本体、设备和环境等的实时监测和预警，在出现异常情况时及时采取措施，保障航运的安全。
同时，物联网技术的应用使得船舶能够与港口、海事等相关机构实现信息的共享和交流，提升整个航行过程中的安全性和效率性。
基于物联网的船舶远程监控系统设计与实现
基于物联网的船舶远程监控系统设计与实现随着物联网技术的飞速发展，许多传统行业都开始逐渐向智能化、自动化方向转变。
尤其是在众多物流行业中，物联网技术的应用已经成为了行业发展的必然趋势。
而船舶行业作为物流行业中的一个重要部分，也在着手开发基于物联网的远程监控系统。
本文将介绍基于物联网的船舶远程监控系统的设计与实现。
一、系统设计基于物联网的船舶远程监控系统主要由六部分组成，分别是船舶传感器、基站、云平台、手机客户端、Web管理端和数据中心。
1.船舶传感器船舶传感器是整个系统的核心部分，主要负责监测船舶的各项实时数据。
通过设备传感器、气象传感器等多种方式，实现对船舶的航行状态、温度湿度、气压等参数的实时监测。
2.基站基站是船舶传感器和云平台的中转站，是整个系统的关键部分。
通过基站与传感器的通讯，将传感器所收集的各类数据传送到云平台上进行处理。
3.云平台云平台是系统的数据处理中心，主要负责对来自传感器的数据进行清洗、处理、分析，并建立起数据仓库。
同时，云平台还为手机客户端、Web管理端等提供数据接口。
4.手机客户端手机客户端是系统的一个重要组成部分，主要是为船舶船长和货运人员提供便捷的监控方式。
在手机客户端上，用户可以随时了解到船舶状态、货物运输情况等实时数据。
同时，手机客户端还可以提供报警提醒等功能。
5.Web管理端Web管理端主要是给系统管理员、维修人员等提供一个便捷的管理工具。
通过Web管理端，管理员可以对传感器、基站等硬件设施进行远程维护和管理。
同时，Web管理端还可以提供数据分析和报表生成等功能。
6.数据中心数据中心将所有传感器收集到的数据进行归档存储，并为其他部分提供数据支持。
在数据中心上，管理员可以进行数据备份、数据恢复等管理操作。
二、系统实现系统实现主要有四个方面：硬件实现、物联网协议、云计算平台、数据处理等。
1.硬件实现硬件实现主要包括船舶传感器、基站、服务器等。
传感器主要负责数据的采集、处理和传输功能，基站主要负责传感器与云端之间的数据传输，服务器则是数据中心和云平台的核心部分。
基于物联网架构的舰船交通管理系统设计简
基于物联网架构的舰船交通管理系统设计张科星(太原学院，山西太原 030012)摘要: 基于无线通信网络的物联网技术已经在多个领域中表现出了强大的管理控制能力，尤其是在交通管理领域，通过物联网控制中心的管理和信息交换，所有的交通节点都能够实时共享信息，最大程度提高了交通运输的效率。
在船舶的交通管理中，物联网系统通过与GPS和北斗导航系统的融合，信息资源实现共享，每个船舶之间都能知道彼此的位置和航行状态，既提高了航行效率，又有效避免了碰撞事故的发生，本文正是基于此需求，设计了一种简化的交通管理系统。
关键词：物联网；交通；管理算法中图分类号：U675.79 文献标识码：A文章编号： 1672 – 7649(2018)2A – 0052 – 03 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2018.2A.018Design of ship traffic management system based on internet of things architectureZHANG Ke-xing(Taiyuan Universtiy, Taiyuan 030012, China)Abstract: The Internet of Things (IoT) technology based on wireless communication networks has shown strong man-agement and control abilities in many fields. Especially in the field of traffic management, all the traffic nodes can be man-aged in real time through the management and information exchange of IoT control center Sharing information maximizes the efficiency of transportation. In the traffic management of ships, the Internet of Things (IoT) system can be integrated with the GPS navigation system. Through the sharing of information resources, each ship can know each other's position and nav-igation status, which not only improves the navigation efficiency but also effectively avoids the collision Based on this de-mand, this paper designs a simplified traffic management system.Key words: internet of things；traffic；management algorithms0 引 言新时期背景下，船舶交通流量的增长速度明显加快，船舶交通流的研究也逐渐呈现出大数据时代的特征。
基于物联网的高精度船舶导航系统设计
基于物联网的高精度船舶导航系统设计聂 华(陕西职业技术学院 电子信息工程学院，陕西 西安 710038)摘要: 为解决RTK船舶导航系统定向能力较差、目标定位精度较低等问题，设计基于物联网的高精度船舶导航系统。
通过物联网传感器电路设计、导航信息采集模块设计2个方面，完成新型导航系统的硬件运行环境搭建。
在此基础上，按照导航数据采集与预处理、数据精度解算、导航任务分配的物理操作流程，完成新型导航系统的软件运行环境搭建，结合硬件执行条件，实现基于物联网高精度船舶导航系统的顺利运行。
对比实验结果表明，与RTK导航系统相比，应用新型高精度导航系统后，船舶定向能力得到稳定提升，目标定位精度的最大值也不再低于理想极值85.21%。
关键词：物联网；高精度导航；传感器电路；信息采集中图分类号：TP273 文献标识码：A文章编号： 1672 – 7649(2019)4A – 0172 – 03 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2019.4A.058Design of high precision ship navigation system based on internet of thingsNIE Hua(School of Electronic Information Engineering, Shaanxi Vocational and Technical College, Xi′an 710038, China)Abstract: In order to solve the problems of poor orientation ability and low target positioning accuracy of RTK ship navigation system, a high precision ship navigation system based on Internet of Things is designed. Through the design of sensor circuit and navigation information acquisition module of the Internet of Things, the hardware operation environment of the new navigation system is built. On this basis, according to the physical operation flow of navigation data acquisition and pre-processing, data precision calculation and navigation task assignment, the software operation environment of the new navigation system is built, and the smooth operation of the high-precision ship navigation system based on the Internet of Things is realized by combining the hardware execution conditions. The experimental results show that, compared with RTK navigation system, the ship orientation ability has been steadily improved with the application of the new high-precision nav-igation system, and the maximum target positioning accuracy is no longer lower than the ideal extreme value of 85.21%.Key words: internet of things；high precision navigation；sensor circuit；information acquisition0 引 言导航系统是多项基础功能的集合表现形式，其中定位、路径计算与指导、目的地选择是3种最主要的物理功能。
基于物联网技术的船舶靠泊辅助系统[发明专利]
![基于物联网技术的船舶靠泊辅助系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/5863198d561252d381eb6e77.png)
专利名称：基于物联网技术的船舶靠泊辅助系统专利类型：发明专利
发明人：陈志军,薛杰,吴超仲,吕能超,孟柯,杨曼申请号：CN201710236947.6
申请日：20170412
公开号：CN106875753A
公开日：
20170620
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于物联网技术的船舶靠泊辅助系统，该系统包括：安装在船上的激光测距模块、六自由度传感器模块、视频模块、处理模块、无线通信模块、AIS模块和GPS模块；所述激光测距模块、六自由度传感器模块、视频模块、无线通信模块、AIS模块和GPS模块分别与处理模块的输入端连接。
本发明提供的基于物联网技术的船舶靠泊辅助系统利用局部网络或互联网通信技术把各传感器信息、控制器信息、港口信息、船舶信息和驾驶员信息联系在一起，实现船舶靠泊的信息化、远程化和智能化，结合驾驶员安全航行操作知识库，实现靠泊过程动态可视化监控，从而保障船舶靠泊的安全性，提高船舶进出港口的效率。
申请人：武汉理工大学
地址：430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
国籍：CN
代理机构：湖北武汉永嘉专利代理有限公司
代理人：钟锋
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基于物联网和人工智能的海洋工程船舶综合信息集成管理系统研究
基于物联网和人工智能的海洋工程船舶综合信息集成管理系统研究海洋工程船舶是重要的海洋工程建设装备，它们在海洋石油开发、海洋渔业、海洋资源调查等领域发挥着关键作用。
为了提高海洋工程船舶的运行效率和管理水平，基于物联网和人工智能的综合信息集成管理系统成为了研究的焦点。
物联网技术的发展为海洋工程船舶的综合信息管理提供了强大的支持。
物联网技术可以实现船舶各个部件和设备的互联互通，通过传感器采集数据并实时传输到集中管理系统中，实现对船舶状态、运行参数、设备健康状况等信息的实时监测和管理。
通过物联网技术，船舶管理者可以随时掌握船舶的位置、航行状态、能源消耗等基本信息，为船舶运营提供参考。
人工智能技术在海洋工程船舶的综合信息管理中也有广泛应用的潜力。
利用人工智能技术，可以对大量的海洋环境数据进行分析和处理，帮助船舶管理者进行决策和优化。
例如，基于物联网采集的大数据可以通过人工智能算法进行分析，提供精确的海洋环境预测和船舶运行建议。
同时，人工智能技术还可以通过学习船舶历史数据，建立模型预测船舶设备的运行状态和故障风险，从而实现对船舶的智能健康管理。
综合信息集成管理系统是实现基于物联网和人工智能的海洋工程船舶管理的关键环节。
该系统需要实现数据的采集与传输、信息处理与分析、决策支持与优化等功能。
首先，需要部署传感器和通信设备，实现对船舶各个部件和环境参数的实时监测与数据采集。
其次，通过数据处理和存储技术，对采集到的海洋环境数据和船舶运行数据进行处理和分析，提取有价值的信息。
然后，利用人工智能算法和模型，对分析得到的数据进行学习和预测，提供决策支持和优化建议。
最后，通过可视化界面，将处理结果和管理信息展示给船舶管理者，帮助其了解船舶状态和运行情况。
在设计和开发基于物联网和人工智能的综合信息集成管理系统时需要考虑以下几个关键问题。
首先，系统的安全性是最基本的要求，确保采集到的数据和处理结果不受到恶意攻击和篡改。
其次，系统的可扩展性需要考虑，能够适应不同规模和类型的海洋工程船舶。
基于物联网技术的船舶智能化管理系统研究
基于物联网技术的船舶智能化管理系统研究◎ 王世杰 泉州海洋职业学院摘 要：随着物联网技术的不断发展，船舶智能化管理系统逐渐成为航运行业的重要研究方向。
本研究针对基于物联网技术的船舶智能化管理系统进行了深入研究，探讨了其在船舶管理、航行安全和环境保护等方面的应用。
首先介绍了物联网技术在船舶管理中的作用，如实时监测船舶运行状况、远程故障诊断和维修等。
其次分析了船舶智能化管理系统在航行安全方面的贡献，如自动驾驶船舶、航行安全预警等。
最后讨论了船舶智能化管理系统在环保方面的作用，如能源优化、减少排放等。
得出结论，基于物联网技术的船舶智能化管理系统在提高航运效率、降低成本和保护环境方面具有巨大潜力。
关键词：物联网技术；船舶智能化管理系统；航行安全；环境保护航运作为全球贸易的主要载体，对于经济发展具有举足轻重的地位。
然而，传统的航运管理方式面临着许多挑战，如人力资源紧张、运营成本高昂、航行安全隐患和环境污染等问题。
为应对这些挑战，智能航运逐渐成为航运行业的发展趋势。
其中，基于物联网技术的船舶智能化管理系统是智能航运的重要组成部分。
物联网是一种通过网络技术将物品进行连接、交换信息和实现智能化管理的技术，具有广泛的应用前景。
在航运领域，物联网技术可以实现船舶、港口、货物等多方信息的实时共享，从而提高运营效率、降低成本、减少环境污染，并提高航行安全。
1.物联网技术在航运领域的应用随着全球经济的发展和人们对环保、效率的日益重视，航运业正面临着巨大的变革压力。
物联网技术作为一种连接各类物体、实现信息交流和智能化管理的技术，正逐渐改变航运领域的运营方式[1]。
本章节将详细讨论物联网技术在航运领域的具体应用，包括船舶监控与管理、港口智能化、货物追踪与管理以及环境保护等方面。
1.1船舶监控与管理物联网技术通过安装在船舶上的各类传感器实现对船舶运行状况的实时监控。
通过收集和分析船舶的速度、位置、结构、设备状况等数据，船舶智能化管理系统可以实时发现潜在问题，及时进行远程诊断与维修，降低故障率，提高运营效率[2]。
基于物联网的水面无人艇技术体系和系统功能架构的研究
基于物联网的水面无人艇技术体系和系统功能架构的研究1. 引言1.1 研究背景研究背景：水面无人艇是一种基于物联网技术的新型智能船只，具有自主航行、实时监测和数据采集等功能。
随着无人艇技术的不断发展，其在海洋勘测、环境监测、水域巡逻等领域的应用越来越广泛。
目前水面无人艇的技术体系和系统功能架构仍处于起步阶段，存在着传感器网络不稳定、控制算法精度不高、通信系统距离有限等问题，限制了其进一步发展和应用。
有必要开展关于基于物联网的水面无人艇技术体系和系统功能架构的研究，通过设计先进的系统功能架构、构建稳定可靠的传感器网络、优化控制算法、完善通信系统以及深入分析应用场景，实现水面无人艇在海洋、湖泊等水域环境中的高效运行。
这不仅可以提升水面无人艇的智能化水平，还可以为海洋资源开发、环境保护、水域安全等领域提供更多的技术支持和解决方案。
1.2 研究意义基于物联网的水面无人艇技术体系和系统功能架构的研究具有重要的研究意义。
针对水面无人艇在海洋勘测、资源勘探、水质监测等领域中的广泛应用需求，通过研究该技术体系和系统功能架构，可以为相关领域的科研人员和工程师提供技术支持和参考，促进相关领域的发展和进步。
在当前水面无人艇技术发展迅速的背景下，研究基于物联网的水面无人艇技术体系和系统功能架构，有助于推动传统水面无人艇技术向智能化、自动化方向发展，提高水面无人艇的智能化水平和工作效率，从而实现更多领域的应用。
基于物联网的水面无人艇技术体系和系统功能架构的研究，还可以为实现水面无人艇与其他智能设备或传感器之间的无缝连接、数据共享和通信提供技术支持，为实现智能化、数字化的水面无人艇系统提供技术保障。
研究基于物联网的水面无人艇技术体系和系统功能架构具有重要的研究意义，将为相关领域的发展和进步提供技术支持和推动力。
2. 正文2.1 系统功能架构设计系统功能架构设计是水面无人艇技术体系中至关重要的一环。
在设计系统功能架构时，需要考虑到无人艇的各项功能和组成部分，以确保整个系统能够有效、稳定地运行。
基于扩展物联网技术的船舶维修管理系统建设策略
基于扩展物联网技术的船舶维修管理系统建设策略船舶维修管理是航运行业中至关重要的环节，它涉及到船舶设备的保养、维修和故障排除。
随着物联网技术的快速发展，基于扩展物联网技术的船舶维修管理系统成为提高效率和降低成本的关键。
一、船舶维修管理系统的背景和需求船舶维修管理是航运业维持船舶设备可靠性和完整性的关键环节。
传统的船舶维修管理主要依赖人工巡检、手动记录和数据整理，这种方式效率低下、耗时长且易出错。
基于扩展物联网技术的船舶维修管理系统的建设目标是提高船舶设备的保养效率、延长设备寿命、降低维修成本和提升航运安全。
二、基于扩展物联网技术的船舶维修管理系统的建设策略1. 设备联网基于扩展物联网技术的船舶维修管理系统的核心是将船舶设备与网络连接起来。
通过将各种设备传感器和监控装置联网，能够实时监测设备的工作状态、性能和健康状况。
设备联网部署要考虑到船舶环境的特殊性，选择符合船舶工作条件的无线通信技术，如蓝牙、ZigBee或Wi-Fi。
同时，要确保设备传输的数据安全可靠，采取适当的加密和认证措施。
2. 数据采集与分析在设备联网后，大量的数据会从各个设备传输到维修管理系统中。
这些数据包括设备状态、工作参数、故障报警和维修记录等。
为了更好地利用这些数据，需要建立一个完善的数据采集和存储系统。
通过使用云平台，可以将数据实时上传到云端，提供实时的数据分析和维修决策支持。
数据分析是船舶维修管理系统的核心功能之一。
通过数据挖掘和机器学习技术，可以对设备进行故障预测和健康评估，提前发现潜在问题并进行相应的维护和修复。
3. 故障诊断和维修支持基于扩展物联网技术的船舶维修管理系统不仅能够实时监测设备状态，还能够进行故障诊断和提供维修支持。
通过分析设备传感器数据以及历史维修记录，系统可以自动识别和定位故障原因，并给出相应的修复建议。
同时，系统还可以提供维修手册和视频教程，为维修人员提供必要的技术支持。
4. 预防性维修和保养计划基于扩展物联网技术的船舶维修管理系统可以帮助船运公司制定预防性维修和保养计划。
基于物联网安防的船舶防盗系统方案
基于物联网安防的船舶防盗系统方案近几年来世界经济快速发展，各个国家资源需求不断加大，远洋航运市场蓬勃发展，然而随着索马里以及其他地区局势的恶化，海盗这一群体也在不断的壮大，其中以索马里海盗最为出名，被索马里和也门环抱的亚丁湾位于印度洋与红海之间，是从印度洋通过红海和苏伊士运河进入地中海及大西洋的海上咽喉，战略地位十分重要。
据统计，每年通过苏伊士运河的船只约有1.8万艘，其中大多数都要经过亚丁湾。
而每年发生于此的劫持事件多达上百起，海盗的武器装备也正在不断更新，然而迫于当地局势各国清除海盗几乎无法实现。
在此背景下我们能做的就是立即加强船舶的自身防护措施，避免海盗劫持事件的发生。
然而现有的防海盗手段单一，打击力度不够不能真正做到保护船舶及货物安全，同时需要人为的干预，使得船员在抗击海盗过程中需要正面与海盗接触，将船员置于危险的环境当中。
我公司作为从事物联网安防系统研发企业，根据船舶自身特点，结合传感网络的运用设计出一套能有有效防止海盗劫持的新型船舶防劫持系统。
本系统主要特点1. 采用传感器网络布置实现船舶航行过程中全方位立体式检测。
2. 采用世界先进的反恐设备对企图登船的海盗进行主动打击。
3. 采用智能化控制系统对相关设备进行自动控制。
4. 结合船舶自身设备特点对高压水枪等设备进行自动及远程控制。
5. 彻底避免船员与海盗的正面接触保证船员安全6. 对重点区域重点防御（机舱，通讯室，驾驶台，休息区）。
7. 结合船舶原有通讯设备可实现自动报警功能。
系统主要分为以下几个部分1．船舶周边区域入侵检测系统2．防登船报警防御系统3．甲板及步道精确定位及防御系统4．重点区域身份识别及定位系统5．船舶辅助人员管理系统系统概况1．船舶周边区域入侵检测系统系统主要负责对行驶中船舶四周进行警戒防御，系统采用多重近距离雷达叠加识别技术，同时采取智能软件分析判断对采集信号进行处理，进而对船舶附近区域形成立体式检测。
可检测由水面以及空中发生的侵入，并迅速定位侵入点。
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第38卷第4A 期2016年4月舰船科学技术SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol．38，No．4A Apr．，2016基于物联网的船舶系泊系统方案研究吴春祥（广州工程技术职业学院信息工程系，广东广州510075）摘要：随着国际贸易的提升，海运市场迎来了飞速发展，伴随着运输船舶大型化及深水化停泊码头的大规模发展，传统的船舶系统方式已很难适应现代船舶安全可靠系统需求，现有船舶系泊方案一般采用智能化敞开式自动化系泊，其可靠性及安全性需要得到很好保障。
本文研究现有的物联网关键技术，分析其在船舶系泊监控及信息采集传递的物联网机制，通过传感器技术来采集船舶系泊中的各种信息要素，设计基于物联网的船舶系泊控制系统。
关键词：物联网；船舶系泊系统；传感器中图分类号：U664．4文献标识码：A文章编号：1672－7649（2016）4A －0169－03doi ：10.3404/j.issn.1672－7649.2016.4A.057Ｒesearch on the scheme of ship mooring system based on Internet of thingsWU Chun-xiang（Department of Information Engineering ，Guangzhou Institute of Technology ，Guangzhou 510075，China ）Abstract ：With the promotion of international trade ，shipping market also ushered in the rapiddevelopment ，and shipping volume is getting bigger and bigger ，traditional ship system mode has been difficult to meet the needs of modern ship safety and reliability system．In general ，the existing ship mooring scheme adopts intelligent open type automatic mooring ，and its reliability and security need to be well protected．In this paper ，we study the existing technology of Internet of things ，collect various information elements in the mooring of the ship ，design a ship mooring control system based on Internet of things．Key words ：Internet of things ；ship mooring system ；sensor收稿日期：2016－01－11基金项目：广东省公益研究资助项目（2014A010103002）作者简介：吴春祥（1982－），男，硕士，工程师，研究方向为物联网，嵌入式系统。
0引言随着海洋经济及国际贸易的发展，大型货物集装箱海运业务得到飞速发展，伴随着海洋船舶的大型化及辅助设备的自动及智能化。
而与之对应的是大型船舶系泊系统自动化及系泊码头的深水化。
传统的依靠人工判断的船舶系泊方式已经很难适应现代船舶安全可靠系统需求，高可靠性及智能性的船舶系泊系统已经成为大型船舶必不可少的辅助设备之一，关系到船舶停泊的安全。
物联网技术是随着传感器技术及电子通信技术发展而来的一种最新技术，它利用各类传感器采集各种重要的信息，并通过无线传感网络进行交互。
在船舶辅助系泊系统中，可以利用传感器采集船舶系泊过程中的关键信息，如缆绳在系泊过程中的拉力、护舷信息以及系泊码头的各类信息；同时，可以利用ＲF 无线射频器件来读取系泊船舶中登记的电子标签。
再通过无线传感网络对数据进行交互并分析［1］。
本文研究现有的物联网关键技术，分析其在船舶系统监控及信息采集传递的物联网机制，通过传感器技术来采集船舶系泊中的各种信息要素，设计基于物联网的船舶系泊控制系统。
1物联网技术架构物联网结构一般分为以下3个层次［2］：1）数据采集及物理感知。
通过ＲF 无线射频识别技术及传感器技术获取所需具体物体的信息；2）网络层。
通过无线传感网络进行采集数据准确、及时的传输。
舰船科学技术第38卷3）应用层。
利用各种信号处理、智能算法实现各种具体的应用。
在基于物联网的船舶辅助系泊系统中，在数据采集及物理感知层可以利用传感器采集船舶系泊过程中缆绳张力，利用ＲF 无线射频器件来读取系泊船舶中登记的电子标签；在网络层，则可以利用无线局域网技术，如WIFI 、蓝牙及无线传感网络进行采集信息的传输；在计算机分析中心，则对接收的数据进行智能算法处理，并动态显示。
通用的物联网结构如图1所示。
传感器节点摄像头传感器RFID传感器节点传感器传感器网络M2M 无线通信组网GPRS广域无线网2G 3G 4G互联网云计算大数据物流工业控制指挥调度智能农业气象业务城市管理海运业务智能交通感知层网络层应用层终端图1物联网体系结构Fig.1Structure diagram of Internet of things2基于物联网的船舶系泊数据采集2.1船舶系泊系统需求现代船舶系泊码头一般采用无防波提的开放式结构，其选址为敞开式深海水域，用于系泊的线缆采用蝶形结构。
在船舶系统时，除了船舶自身动力的影响，还受到海风﹑海浪以及海水漂浮阻力的影响，船舶在做系泊动作时，其所受到的缆绳张力﹑护舷冲撞力等动作不可预测。
在系泊过程中，船舶收到3个维度的横矩力，分别为垂直方向的升浮﹑水平方向的横移和纵移；同时，收到回转﹑纵摇及横摇3个方向的旋转力［3］。
船舶在系泊时受到6个维度的作用力（见图2）。
由图2可看出，船舶系泊时在X ，Y 轴产生了水平方向的横移和纵移及纵摇及横摇转动力，在Z 轴上产生了垂直方向的升浮及回转力。
2.2船舶静态信息采集在现代航运业务中，为了识别各个船舶，各个船舶有自己的电子标签（EPC ），在一般格式为标准化二维码，并且在全球唯一标识，在物联网结构中，可以利用ＲF 射频自动识别器来读取船舶电子标签X Z 横移纵移纵摇纵摇θ回转升浮图2系泊时所受的六维度的作用力结构图Fig.2The structure diagram of the six dimension of mooring的内容，并进行判断。
在具体的实现中，可以通过EPC 网络接口来进行电子标签的读取及信息的通信，其结构分为EPC 中间件﹑对象解析服务器及EPC 信息交互服务器。
在基于物联网结构的EPC 网络中，ＲFID 射频识别系统通过无线射频信号读写器读取船舶电子标签，发送至对象解析服务器进行解析，最后传输至EPC 信息交互服务器进行存储。
在实现中，EPC 中间件是其中的关键，其位置在上层的射频ＲFID 读写器及对象解析服务器中间，完成接口的对接。
在功能上，通过编写的接口完成了电子标签的校验﹑冗余数据的过滤等功能，它将最终获取的电子标签信息根据通信协议发送至对象解析服务器完成ONS 对象的解析，最终生成了符合标准格式的PML 格式地址并进行保存［4］。
基于物联网的船舶电子标签EPC 中间件结构如图3所示。
智能应用软件智能应用软件应用程序接口自定义程序模块读写器接口RFID RFID 程序集成模块EPC 中间件ONSserviceprograme Other 其他中间件EPCIS读写器读写器自定义程序模块图3船舶电子标签EPC 中间件结构Fig.3Ship electronic tag EPC middleware structure2.3船舶系泊动态信息采集在现代船舶系泊时，深水码头泊位两端需要布放2台位置传感探测仪，来实时监控船舶泊位时船首、船尾与码头边缘的距离；船舶泊位时受到的6个维度的作用力则采用感应力传感器进行作用力信·071·第4A期吴春祥：基于物联网的船舶系泊系统方案研究息采集。
1）位置传感探测仪位置传感探测仪采用激光脉冲的直线传播原理，利用波长为1200nm的波外线感应物体的边缘。
在具体部署时，泊位码头两侧的传感器需要在同一水平面内，利用发射的波外线测量泊位船舶船首、船尾离泊位位置边缘的直线距离，并根据不同时刻的信息进行船舶泊位水平方向的运行速率。
2）泊位水深传感器泊位水深传感器是利用超声波原理，通过超声波在水下的折射及反射原理对船舶泊位吃水深度进行测量，在实际应用中，一般在泊位海底均匀的进行部署，同时发射频率1500Hz的超声波，超声波在海峡垂直的进行船舶，直至感应至船舶水下面板，并进行反射，泊位水深传感器搜集超声反射波，并根据算法进行吃水深度计算。
3）作用力传感器作用力传感器［5］用来测量船舶泊位时所受到的6个维度的作用力，分别为3个维度的横矩力、垂直方向的升浮及水平方向的横移和纵移。
同时，收到回转﹑纵摇及横摇3个方向的旋转力。
其通过三轴加速转动力据及磁感应器，来获取船舶X，Y，Z 三轴的作用力。
3基于物联网的系泊系统实现基于物联网的系泊系统从功能上可以分为如下几个模块：1）船舶泊位信息模块模块通过射频读写器来获取船舶的电子标签，及进行解析并保存，同时通过位置传感探测仪来测量泊位船舶船首、船尾离泊位位置边缘的直线距离，并保存至本地数据库。
2）系泊缆绳作用力模块此模块需要对船舶准确泊位时的缆绳张力进行初始化设置，并确定船舶泊位选用的系缆方式，后续通过船舶实际泊位测量的缆绳张力进行实时动态调整。
3）船舶护舷信息模块通过传感器获取船舶泊位是护舷所受泊位岸边的冲撞力，以及护舷来回振荡的是变形张力及位移量，实时进行显示及调控。
4）船舶泊位的动态力模块利用作用力传感器获取船舶泊位是所有3个维度的横矩力及3个维度的转矩力，并实时进行动态调整。
除了以上几个关键模块外，基于物联网的系泊系统还需要配置有显示模块﹑告警模块及系统维护模块。
在实现流程中，传感器采集的船舶电子标签动态信息﹑所受作用力动态信息及护舷信息通过传感网络传输至中心处理器，系泊人员可以通过授权进行实时的数据查询。
其基于物联网的系泊系统数据流程如图4所示。
智能摄像头工作人员视频数据流系泊船舶安全系统处理查询请求查看实时监测用户权限验证传感器工作人员船舶护舷信息船舶静态信息船舶运动信息海洋环境信息③船舶护舷信息②船舶静态信息①船舶运动信息①②③图4基于物联网的系泊系统数据流程图Fig.4The data flow chart of mooring system based onInternet of things4结语本文研究了现有的物联网关键技术，分析了其在船舶系统监控及信息采集传递的物联网机制，通过传感器技术来采集船舶系泊中的各种信息要素，设计了基于物联网的船舶系泊控制系统。