阅读说明：本技术 一种多模式船舶安全电子警戒装置及方法 (Multi-mode electronic safety warning device and method for ship ) 是由 周春辉 王铮 于 2019-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多模式船舶安全电子警戒装置及方法,属于智能航海领域,该装置包括：分别与主控模块连接的定位模块、AIS发射模块、传感器模块及无线传输模块；主控模块,用于在第一工作模式时,根据定位模块采集的第一目标船位置信息及传感器模块采集的第一目标船艏向信息得到第一警戒水域,通过AIS发射模块将第一警戒水域向他船发射；在第二工作模式时,根据第一目标船位置信息、第一目标船艏向信息及无线传输模块采集的第二目标船位置信息得到第二警戒水域,通过AIS发射模块将第二警戒水域向他船发射；在第三工作模式时,通过AIS发射模块将预设警戒水域向他船发射。通过本发明可以有效识别施工水域,确保船舶的安全。(the invention discloses a multi-mode electronic safety warning device and method for ships, belonging to the field of intelligent navigation, and the device comprises: the positioning module, the AIS transmitting module, the sensor module and the wireless transmission module are respectively connected with the main control module; the main control module is used for obtaining a first warning water area according to the position information of the first target ship collected by the positioning module and the heading information of the first target ship collected by the sensor module in a first working mode, and transmitting the first warning water area to other ships through the AIS transmitting module; in a second working mode, obtaining a second warning water area according to the first target ship position information, the first target ship heading information and second target ship position information acquired by the wireless transmission module, and transmitting the second warning water area to other ships through the AIS transmitting module; and in the third working mode, the preset warning water area is transmitted to other ships through the AIS transmitting module. The invention can effectively identify the construction water area and ensure the safety of the ship.)

一种多模式船舶安全电子警戒装置及方法

技术领域

本发明属于智能航海技术领域，更具体地，涉及一种多模式船舶安全电子警戒装置及方法。

背景技术

随着国家海洋强国战略的逐步推进，水上水下活动日益频繁，水工建设项目日益增多，导致海域通航状况更加复杂，船舶航行、停泊及作业所面临的安全问题更加突出，因此，针对不同环境的多模式警戒是十分具有可行性的。

同时，国家对于船舶安全的要求逐步提高，迫切需要相应的软硬件技术作为支撑。在船舶施工作业及海上拖带等特定场景，如何利用新的电子信息技术来识别施工水域以进行警戒，从而确保船舶安全，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种多模式船舶安全电子警戒装置及方法，由此解决目前面对复杂的海域状况，如何利用新的电子信息技术来识别施工水域以确保船舶安全的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多模式船舶安全电子警戒装置，包括：主控模块、定位模块、AIS发射模块、传感器模块及无线传输模块；

所述主控模块分别与所述定位模块、所述AIS发射模块、所述传感器模块及所述无线传输模块连接；

所述定位模块，用于实时采集第一目标船的位置信息；所述传感器模块，用于实时采集所述第一目标船的艏向信息；所述无线传输模块，用于接收第二目标船的位置信息；

所述主控模块，用于在第一工作模式时，根据所述第一目标船的位置信息及所述第一目标船的艏向信息，得到所述第一目标船周围的第一警戒水域坐标，然后通过所述AIS发射模块将所述第一警戒水域坐标以报文形式向他船发射；在第二工作模式时，根据所述第一目标船的位置信息、所述第一目标船的艏向信息及所述第二目标船的位置信息，得到所述第一目标船周围及所述第二目标船周围的警戒水域坐标，并根据所述第一目标船周围及所述第二目标船周围的警戒水域坐标综合得到第二警戒水域坐标，然后通过所述AIS发射模块将所述第二警戒水域坐标以报文形式向他船发射；在第三工作模式时，通过所述AIS发射模块将预设警戒水域坐标以报文形式向他船发射。

优选地，所述装置还包括：AIS接收模块；所述AIS接收模块与所述主控模块连接，以使所述主控模块通过所述AIS接收模块接收过往船舶的实时位置信息，以根据所述过往船舶的实时位置信息与各警戒水域的位置关系进行预警操作。

优选地，所述装置还包括：显示模块；所述显示模块与所述主控模块连接；

所述显示模块，用于在所述第三工作模式时，接收由用户输入的所述预设警戒水域坐标。

优选地，所述传感器模块为罗经传感器模块。

优选地，所述定位模块为GPS模块。

按照本发明的另一方面，提供了一种多模式船舶安全电子警戒方法，包括：

在第一工作模式时，根据第一目标船的位置信息及第一目标船的艏向信息，得到第一目标船周围的第一警戒水域坐标，并将所述第一警戒水域坐标以报文形式向他船发射；

在第二工作模式时，根据所述第一目标船的位置信息、所述第一目标船的艏向信息及第二目标船的位置信息，得到所述第一目标船周围及所述第二目标船周围的警戒水域坐标，并根据所述第一目标船周围及所述第二目标船周围的警戒水域坐标综合得到第二警戒水域坐标，然后将所述第二警戒水域坐标以报文形式向他船发射；

在第三工作模式时，将预设警戒水域坐标以报文形式向他船发射。

优选地，所述方法还包括：

根据过往船舶的实时位置信息与各警戒水域的位置关系进行预警操作。

优选地，所述方法还包括：

在所述第三工作模式时，接收由用户输入的所述预设警戒水域坐标。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本发明通过主控模块、定位模块、AIS发射模块、传感器模块及无线传输模块，在三种不同的工作模式时，分别得到警戒水域坐标，然后将警戒水域坐标向过往船舶发射，以提醒过往船舶。在面对复杂的海域状况时，采用本发明的多模式船舶安全电子警戒装置可以有效识别施工水域，进而可以确保船舶的安全。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种多模式船舶安全电子警戒装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种多模式船舶安全电子警戒方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的一种拖带船警戒模式的工作流程示意图；

图4是本发明实施例提供的一种预报警工作流程示意图；

图5是本发明实施例提供的一种拖带船警戒模式的单船警戒水域及综合警戒水域图；

图6是本发明实施例提供的一种预报警水域范围图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例的一种多模式船舶安全电子警戒装置包括电子警戒显示设备及各部分功能模块，其中：

电子警戒显示设备主要包括设备壳体及显示模块，该显示模块用于在第三工作模式中用来设置特定警戒水域范围。各部分功能模块主要包括主控模块、定位模块、AIS发射模块、AIS接收模块、传感器模块和无线传输模块；

在本发明实施例中，主控模块可以采用STM32单片机，定位模块可以采用GPS模块，传感器模块可以采用罗经传感器模块，无线传输模块可以采用LoRA模块；具体采用何种方式实现相应功能，本发明实施例不做唯一性限定。

其中，主控模块分别与定位模块、AIS发射模块、AIS接收模块、传感器模块及无线传输模块连接。

上述定位模块，用于实时采集第一目标船的位置信息；上述传感器模块，用于实时采集第一目标船的艏向信息；上述无线传输模块，用于接收第二目标船的位置信息；

上述主控模块，用于在第一工作模式时，根据第一目标船的位置信息及第一目标船的艏向信息，得到第一目标船周围的第一警戒水域坐标，然后通过AIS发射模块将第一警戒水域坐标以报文形式向他船发射；在第二工作模式时，根据第一目标船的位置信息、第一目标船的艏向信息及第二目标船的位置信息，得到第一目标船周围及第二目标船周围的警戒水域坐标，并根据第一目标船周围及第二目标船周围的警戒水域坐标综合得到第二警戒水域坐标，然后通过AIS发射模块将第二警戒水域坐标以报文形式向他船发射；在第三工作模式时，通过AIS发射模块将预设警戒水域坐标以报文形式向他船发射。

在本发明实施例中，第一工作模式为施工船模式，上述第一目标船为施工船舶，第二工作模式为拖带船警戒模式，上述第一目标船为主拖船，第二目标船为被拖体，第三工作模式为特定水域警戒模式。

如图2所示，本发明实施例还提供了一种多模式船舶安全电子警戒方法，在警戒装置启动时，本实施例中需要首先对工作模式进行选择。

第一工作模式为施工船模式：船舶安全电子警戒装置以该模式工作时，首先，GPS模块与罗经传感器模块分别实时获取施工船舶位置与艏向信息，并将数据信息通过串口传输到主控模块；其次，主控模块采用几何算法计算施工船舶周围的警戒水域坐标；再次，主控模块通过AIS发射模块将警戒水域的各个坐标点以报文形式发射，警戒水域即能显示在过往船舶的ECDIS电子屏上；最后，为了防止突发情况，该方法增加了不同等级声光预警。主控模块通过AIS接收模块接收附近船舶的位置动态信息，对过往船舶动态进行预测，发现有船舶即将闯入警戒水域时，必要时发出声光预警信息以提醒施工船驾驶员或操作员的注意。

如图3所示是本发明实施例提供的一种拖带船警戒模式的工作流程示意图；如图4所示是本发明实施例提供的一种预报警工作流程示意图；图3和图4所示的方法具体实现方式如下：

第二工作模式为拖带船警戒模式：该模式在第一工作模式的基础上增加了LoRA模块，该LoRA模块主要是用于拖船与被拖体之间的通信与数据传输。船舶安全电子警戒装置以该模式工作时，警戒装置的主体安装在主拖船上，被拖体上安装一个LoRA定位芯片，主拖船和被拖体通过LoRA模块进行通信。首先，主控模块通过GPS模块和罗经传感器模块获取主拖船自身位置和艏向信息，通过LoRA接收模块接收被拖体的位置、速度信息；其次，主控模块采用几何算法计算主拖船、被拖体和拖缆相关的综合警戒水域坐标，如图5所示是拖带船警戒模式的单船警戒水域及综合警戒水域图。再次，主控模块通过AIS发射模块将警戒水域的各个坐标点以报文形式发射，即能显示在过往船舶的ECDIS电子屏上；最后，为了防止突发情况，该方法增加了不同等级声光预警。主控模块通过AIS接收模块接收附近船舶的位置动态信息，对过往船舶动态进行预测，发现有船舶即将闯入警戒水域时，必要时发出声光预警信息以提醒主拖船驾驶员或操作员的注意。

第三工作模式为特定水域警戒模式：船舶安全电子警戒装置以该模式工作时，首先，操作员手动输入警戒水域的坐标经纬度；其次，主控模块通过AIS发射模块将警戒水域的各个坐标点以报文形式发射，即能显示在过往船舶的ECDIS电子屏上；最后，为了防止突发情况，该方法增加了不同等级声光预警。主控模块通过AIS接收模块接收附近船舶的位置动态信息，对过往船舶动态进行预测，发现有船舶即将闯入警戒水域时，必要时发出声光预警信息以提醒主拖船驾驶员或操作员的注意。

如图4所示，本发明实例中通过分析过往他船与警戒水域的关系，实现施工船舶的预报警功能，作为一种可选的实施方式，基本流程如下：首先，接收过往船舶AIS数据：利用AIS接收模块接收其他过往船舶的AIS数据，得到过往他船的GPS、航速及航向等动态信息；然后，警戒水域设定：如图6所示，电子警戒装置将施工船舶一级、二级、三级警戒区域之间的间距设定为200米，并对其他过往船舶GPS、航速、航向信息以及施工船舶预警区域信息进行综合解析；最后，采取报警措施：若船舶位于一级警戒水域内，并且根据航速计算得到船舶在2分钟之内不会闯入二级警戒水域，那么将采取一级预警措施；若船舶位于一级警戒水域内，但根据航速计算得到船舶在2分钟之内将会闯入二级警戒水域，那么将采取二级预警措施；若船舶位于二级警戒水域内，并且根据航速计算得到船舶在2分钟之内不会闯入三级警戒水域，那么将采取二级预警措施；若船舶位于二级警戒水域内，但根据航速计算得到船舶在2分钟之内将会闯入三级警戒水域，那么将采取三级预警措施；若船舶位于进级警戒水域内，此时将直接采取三级预警措施。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。

上述根据本发明的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如ASIC或FPGA)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，RAM、ROM、闪存等)，当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的处理方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的处理的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的处理的专用计算机。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。