AIS电子海图水域船舶监控系统

AIS电子海图水域船舶监控系统

第一章、前言

随着现今航运事业的蓬勃发展，水上交通状况日益复杂，各个海区和港口的船舶数量逐年大幅上升，这就要先进的水域监控技术提供更有效的安全保障。继雷达和ARPA之后，AIS海图电子信息是船舶监控管理又一项十分重要的技术，它能够综合水域地理信息，AIS船舶信息反应出所监控水域的船只连续位置以及相关的水域信息，对船舶进行监控，帮助船舶防范各种险情，保障航行的安全性。

1.1电子海图信息系统(Electronic Chart Display amp Information System)

基于统一的电子海图国际标准的目的，国际海事部门各组织逐步开始了对电子海图技术进行标准化研究，逐步确立了电子图示及其信息系统(ECDIS)的相关国际标准。国际海道测量组织(IHO)先后推出海图内容与显示规范(S-52)和海图数据传输交换标准(S-57)这两个标准，确立了基本电子海图的国际规范。

1.2AIS信息系统(Automatic Identification System)

国际海事组织（IMO）规定，2002年7月1日至2008年7月1日航行在国际航线300总吨以上的船舶和公约国航行于国内航线500总吨以上的船舶，分阶段执行配备船舶自动识别系统设备，AIS在船舶的强制安装，对于确保水上交通运输安全，促进水上交通运输事业的发展都具有极其重要的意义。

AIS和电子海图技术的结合是水域船舶监控管理的发展方向。电子海图动态可视化的显示AIS数据信息，包括水域中AIS船舶的经纬度信息、航向航速以及MMSI号等静态信息，同时还将ASI报文无偏差的转换成为地理数据，使得AIS动态航行信息完全的融入到电子海图中。

第二章、AIS电子海图水域船舶监控系统架构

2.1.1 系统网络拓扑图

AIS 船台

AIS 船台

AIS

船台

串口服务器

图2.1AIS 电子海图水域船舶监控系统架构图

如上图所示，AIS 接收机从基站接收AIS 报文，通过RS232将报文传输给串口服务器。串口服务器将串口数据转换成网络数据通过以太网络发送给指定接收端。

2.1.2 系统业务数据流转图

船台

AIS 船台

船台

串口服务器 图2.1.2 AIS 电子海图水域船舶监控系统业务数据流转图

如上图所示，AIS 船台将船舶的动态信息和静态信息报文通过数据链路发送到AIS 基站，中心AIS 接收机收到基站的AIS 报文信息，将AIS 报文数据转发给处理终端，完成数据流转。

2.1.3 系统软件架构

图2.13 AIS电子海图水域船舶监控系统软件架构图如上图所示，系统采用BS与CS两种体系架构的混合模式。

1、系统采用Windows服务的模式接收从网络上接收AIS接收机转发的数据分析处理归类写入AIS情报信息库。

2、系统采用WEB Service模式发布海图数据。数据通过HTTP协议传输给访问端。

3、系统采用WEB Service模式发布AIS船舶信息数。数据通过HTTP协议传输给访问端。

4、发布系统采用有客户端的BS架构，通过BS模式获取海图信息以及船舶信息，将两种信息融合形成直观的水域船舶动态信息。

采用以上的BS与CS相接合的模式，CS架构获取船舶的数据写入数据库，其它均利用WEB Service的BS模式进行发布，使得系统灵活，可扩展性强；提供单客户端显示以及多客户端显示。

2.1.4 系统功能模块划分

1、AIS数据接收子系统（Windows Service）

图2.1.4-1 AIS数据接收子系统功能模块划分

数据接收功能模块：从网络监听由串口服务器发送来的AIS情报数据。采用TCP/IP协议长连接数据监听。串口服务器为服务器，接收模块为客户端。

报文解析功能模块：将AIS报文数据依据国际标准协议规定的格式，解析出船舶原始数据，放入待处理队列。

数据分类功能模块：将原始数据进行分类，形成所需要查询航迹信息数据，去除冗余的数据，放入待写入队列。

数据写入功能模块：将处理好的航迹数据写入数据库中，提供其它子系统使用。

综上所述，该系统完成AIS情报数据接收与分类写入功能，其对数据主要处理为形成单批查询数据以及单时查询数据。为查询提供优化后的数据，简化前台

显示的计算。采用Windows Service使得无需人员操控，自动记录AIS报文数据。

2、海图发布子系统（WEB Service）

图2.1.4-2海图子系统功能模块划分

通讯功能模块：HTTP WEB Service响应模式，接收客户端的WEB请求。

海图数据组织模块：通过解析客户端请求中的地理信息，在海图文件库中找到对应的海图组织成海图数据，依托通讯功能模块将海图数据转给客户端。

海图数据管理模块：对海图数据文件的管理与发布。

3、AIS情报数据发布子系统(Web Service)

图2.1.4-3 AIS船舶信息服务子系统功能模块划分

通讯功能模块：HTTP WEB Service响应模式，接收客户端的WEB请求。

AIS数据组织模块：通过解析客户端请求中查询信息，在AIS情报数据库中找到对应的船舶信息数据组织成返回数据集，依托通讯功能模块将情报数据转给客户端。

AIS数据管理模块：对AIS数据的管理与发布。其包括数据分类，数据维护以及超时数据删除。

4、AIS电子海图水域船舶监控客户端子系统

图2.1.4-4 AIS船舶信息服务子系统功能模块划分

通讯功能模块：HTTP通讯模式，提交数据查询请求。

界面显控模块：业务逻辑的现实，其主要包括以下几个方法

1）S57国际标准海图显绘。

2）海图测量（测距、测面积）

3）AIS船舶信息转换地理信息显绘。

4）AIS船舶动态航迹信息显绘。

5）AIS船舶静态航迹信息查询。

6）AIS船舶信息统计与查询。

7）AIS船舶航迹信息单批和单时重演。