[發明專利]一種基于PPU的港口安全船舶引航系統及方法

有效

• 申請號: 201810090581.0
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108288408B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 薛一東;錢洪華;藍中;沈建華;周弘文;梅英群;荊曉剛
• 申請（專利權）人: 上海港引航站
• 主分類號: G08G3/00
• 分類號: G08G3/00;G08G3/02
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 肖愛華

1.一種基于PPU的港口安全船舶引航系統，其特征在于，包括：引航員便攜設備PPU、船端系統、岸基系統；船端系統設置在引航員便攜設備PPU上；船端系統包括船端海事安全信息顯示系統、船端引航安全自動報告系統；岸基系統設置在引航站；岸基系統包括岸基引航輔助信息推送系統、岸基引航安全監管系統和數據中心；引航員除便攜設備PPU外，增加引航音頻記錄儀，即錄音筆；在引航員便攜設備PPU內設有可記錄船舶引航AIS信息的硬盤；船端引航安全自動報告系統與岸基引航安全監管系統間通信，岸基引航輔助信息推送系統與船端海事安全信息顯示系統間通信；

所述船端海事安全信息顯示系統，是以引航員便攜設備PPU為基礎，將包括水文、氣象、航行警告的動態海事安全信息以圖表樣式或電子海圖疊加樣式顯示在PPU的顯示屏上，使得引航員在引航作業過程中能夠直觀、準確地獲得與引航安全相關的信息，輔助引航員的引航作業和決策；

所述船端引航安全自動報告系統，是一個基于PPU的船端子系統，包括引航音頻記錄儀、船舶引航AIS硬盤記錄機和引航自動報告系統；

所述引航音頻記錄儀，通過引航員隨身佩戴的錄音筆帶有的錄音功能進行引航員指令的音頻記錄；

所述船舶引航AIS記錄硬盤機，為PPU上帶有的記錄功能，在引航作業開始后，開始記錄本船和拖輪的AIS信號，并與引航音頻記錄儀通過時間點方式進行同步；

所述引航自動報告系統，在引航作業期間，按已定義的標準格式向岸基系統自動發送本船的引航報告，涉及引航安全監管所需信息；

所述岸基引航輔助信息推送系統，根據引航計劃或引航調度情況，在引航作業前和引航作業中不同時期，實時推送相關的引航輔助信息，推送的信息具有定制性、個性化的特點；

所述岸基引航安全監管系統，是岸基系統的核心部分，它負責各類引航輔助信息、海事安全信息、航道環境信息和引航作業信息的收集、存儲、管理和輔助決策，重點為引航安全監管服務；

所述數據中心，是岸基引航安全監管系統的基礎，包括基礎數據集、動態環境數據集、引航數據集；

所述船端海事安全信息顯示系統，包括：海事安全信息服務請求模塊、海事安全信息分類組織模塊、電子海圖安全信息圖層疊加顯示模塊、安全信息文字和表格顯示模塊；其中，海事安全信息服務請求模塊與岸基引航輔助信息推送系統的引航輔助信息訂閱代理模塊間通信，海事安全信息分類組織模塊與岸基引航輔助信息推送系統的信息推送模塊間通信；海事安全信息分類組織模塊分別與電子海圖安全信息圖層疊加顯示模塊、安全信息文字和表格顯示模塊連接，為電子海圖安全信息圖層疊加顯示模塊、安全信息文字和表格顯示模塊提供數據；

海事安全信息服務請求模塊，用于向岸基的引航輔助信息推送系統發送訂閱指令，指令包含：信息服務類別、推送頻率、訂閱起止時間和船位信息；

海事安全信息分類組織模塊，用于組織和管理接收到的海事安全信息，以及存儲和檢索海事安全信息；

電子海圖安全信息圖層疊加顯示模塊，提供海事安全信息以海圖疊加方式顯示的顯示功能，用于將海事安全信息以電子海圖圖層疊加的方式顯示出來；

安全信息文字和表格顯示模塊，用于將海事安全信息以文字和表格的形式顯示出來；

所述船端引航安全自動報告系統，包括：AIS數據記錄模塊、引航員音頻指令記錄模塊、船舶駕駛臺音頻記錄模塊、引航安全報告自動發送模塊；其中，AIS數據記錄模塊、引航員音頻指令記錄模塊、船舶駕駛臺音頻記錄模塊分別通過數據轉換單元與PPU的數據處理單元連接，引航安全報告自動發送模塊通過數據傳輸單元與PPU的數據處理單元連接，引航安全報告自動發送模塊與岸基引航安全監管系統的引航安全報告管理模塊間通信；

AIS數據記錄模塊，用于記錄引航過程中本船及周圍船舶的AIS信息；

引航員音頻指令記錄模塊，借助引航員隨身佩戴的音頻記錄儀設備，用于引航過程中引航員全程指令的錄音，以及音頻的導出；

船舶駕駛臺音頻記錄模塊，借助PPU的錄音功能，用于引航過程中船舶駕駛臺全程錄音，以及音頻的管理和導出；

AIS數據記錄模塊、引航員音頻指令記錄模塊、船舶駕駛臺音頻記錄模塊三部分記錄通過各記錄的“時間戳”來同步，各相關設備通過時間校準功能來統一系統時鐘；

引航安全報告自動發送模塊，用于引航安全報告的生成和發送，通過預設的報告頻率自動生成報告，通過船岸通信功能發送至引航安全監管系統；

所述岸基引航輔助信息推送系統，包括：引航輔助信息訂閱代理模塊、引航輔助信息分類管理模塊和信息推送模塊；其中，引航輔助信息訂閱代理模塊與船端海事安全信息顯示系統的海事安全信息服務請求模塊間通信，引航輔助信息分類管理模塊與數據中心的數據記錄與組織模塊連接，引航輔助信息分類管理模塊與信息推送模塊連接，信息推送模塊與船端海事安全信息顯示系統的海事安全信息分類組織模塊間通信；

引航輔助信息訂閱代理模塊，用于接收海事安全信息的訂閱指令；

引航輔助信息分類管理模塊，用于從數據中心分類別獲取海事安全類信息；

信息推送模塊，用于根據訂閱指令向指定的PPU推送訂閱的海事安全信息；

所述岸基引航安全監管系統，包括：安全監管員值班模塊、引航動態信息顯示模塊、氣象信息管理模塊、水文潮汐信息管理模塊、航行警告類信息管理模塊、船舶船況信息管理模塊、航行環境信息管理模塊、引航安全規定及應急處置模塊、引航安全報告管理模塊和引航過程回放模塊；其中，上述各模塊均分別通過數據傳輸單元與引航站的數據處理單元連接，且上述各模塊均分別與數據中心連接；引航安全報告管理模塊與船端引航安全自動報告系統的引航安全報告自動發送模塊間通信；

安全監管員值班模塊，用于引航安全監管人員日常工作；

引航動態信息顯示模塊，用于實時顯示引航站全部引航作業的信息，包括：船位信息、船舶姿態信息、引航員信息和航行環境信息；

氣象信息管理模塊、水文潮汐信息管理模塊和航行警告類信息管理模塊，分別用于氣象、水文和海事航行警告三大類動態信息的管理；

船舶船況信息管理模塊，用于基礎船舶信息和船況歷史記錄的管理；

航行環境信息管理模塊，用于包括航道、橋梁和碼頭在內的與航行環境相關的信息類的管理；

引航安全規定及應急處置模塊，用于引航安全事故的應急處理，包括：引航安全操作規則、引航安全事故處理流程、引航安全事故后評估；

引航安全報告管理模塊，用于接收各引航航次的安全報告，并存儲和檢索；

引航過程回放模塊，用于安全監管人員對指定引航航次的AIS和音頻記錄進行回放，可應用于引航實操案例教學和安全事故責任認定；

所述數據中心，包括順序連接的數據采集接口模塊、數據庫、數據記錄與組織模塊；

數據采集接口模塊，用于通過氣象局和海事局提供的數據接口，采集水文、氣象、航行警告和AIS動態實時數據，并將采集到的數據放入數據庫進行儲存；

數據庫，用于儲存從數據采集接口模塊采集到的數據，包括基礎數據集、動態環境數據集、引航數據集；

數據記錄與組織模塊，用于記錄傳輸到數據中心的數據庫中的引航安全報告數據，并對數據庫中的數據進行組織整理。

2.一種采用如權利要求1所述的基于PPU的港口安全船舶引航系統的港口安全船舶引航方法，其特征在于，該方法包括：通過引航員隨身佩戴的錄音筆即引航音頻記錄儀帶有的錄音功能進行引航員指令的音頻記錄，并借助PPU的錄音功能對引航過程中船舶駕駛臺進行全程錄音，在船端建立引航安全記錄機制，在岸基建立數據中心；建立船岸協同，即船端系統與岸基系統間的信息協同；在船岸協同中，采用“訂閱-發布”機制；利用船岸間的通信，實現引航自動報告和海事安全信息推送，實現引航作業中的船岸互聯互通和信息共享；

所述在船端建立引航安全記錄機制，包括：在船端系統增設海事安全信息顯示系統、引航安全自動報告系統；船端系統與岸基系統之間采用多種通信方式進行通信，船端引航安全自動報告系統采用港口范圍內的無線網絡向岸基引航安全監管系統自動發送本船的引航報告，岸基引航輔助信息推送系統采用港口范圍內的無線網絡或AIS2.0通信方式向船端海事安全信息顯示系統發送推送類信息；

發送引航自動報告的過程如下：船端引航安全自動報告系統的引航安全報告自動發送模塊，通過港口范圍內的無線通信網絡，向岸基引航安全監管系統的引航安全報告管理模塊自動發送本船的引航安全報告，然后，通過引航安全報告管理模塊將本船的引航安全報告傳送到數據中心的數據記錄與組織模塊進行記錄，再傳送到數據庫進行儲存，之后，再從數據中心的數據記錄與組織模塊傳送到岸基引航安全監管系統的引航過程回放模塊，通過引航過程回放模塊回放記錄；

船端海事安全信息顯示系統與岸基引航輔助信息推送系統之間，采用“訂閱-發布”機制來交換海事安全信息；海事安全信息推送的過程如下：首先，船端海事安全信息顯示系統的海事安全信息服務請求模塊向岸基引航輔助信息推送系統發出訂閱指令，然后，岸基引航輔助信息推送系統的引航輔助信息訂閱代理模塊接收到海事安全信息的訂閱指令后，通過引航輔助信息分類管理模塊從數據中心分類別獲取海事安全類信息，之后，通過信息推送模塊，根據訂閱指令向指定的PPU推送訂閱的海事安全信息；之后，船端海事安全信息顯示系統的海事安全信息分類組織模塊，將接收到的海事安全信息進行組織和管理，以及存儲和檢索；之后，通過電子海圖安全信息圖層疊加顯示模塊，將海事安全信息以電子海圖圖層疊加的方式顯示出來，和/或，通過安全信息文字和表格顯示模塊，將海事安全信息以文字和表格的形式顯示出來；

以引航計劃為船岸協同的聯系，以引航作業過程為驅動；引航作業過程分為引航作業前、引航作業中和引航作業后三個階段；

1)、引航作業前

引航員接收到引航計劃，由引航員本人確認該引航計劃，進入引航調度狀態；在引航作業前，引航員查看待引船舶的基本信息和既往的本港引航記錄，包括船況記錄；查看船舶登船時間和地點；查看拖輪情況；制定航線和設置船隊及拖輪；查看潮水表；查看靠泊碼頭信息；查看航道信息；

2)、引航作業中

引航員登船后，將PPU與船舶信號源連接，獲取AIS、船舶航行姿態、雷達、測深儀、主機監控數據；開始引航，啟動引航音頻記錄儀和PPU上記錄功能；引航員通過PPU實時獲取岸基系統推送的信息，包括氣象、潮水數據，以及碼頭裝卸調度數據；在PPU上實時顯示更新包括風速、流速、潮水點水深、航行警告通知、拖輪在內的相關信息；

引航記錄以引航自動報告方式，將引航過程中的駕駛臺和引航員操控音頻或視頻、船舶航向、航速和航跡發送至岸基引航安全監管系統；PPU根據現場設置各系統參數，完成自動“預警”功能，在緊急情況下，向引航站發起“應急處置”申請，通過音視頻與引航站實時交流，引航專家通過引航站監控系統掌握當前引航的全信息，并結合自身經驗給予在船引航員相應的指導或建議；

引航安全監管系統的值班員通過監視屏，看到以電子海圖為基礎，特殊顏色顯示站引航船、本站在引航船舶的位置和狀態信息，并在底圖上疊加船位、包括CCTV在內的設備的位置信息和狀態信息，還有海事安全類信息，時刻關注某引航航次；通過選擇某船舶查看當前引航記錄、船舶信息和引航員信息；通過參數預設，實現自動預警功能；

3)、引航作業后

引航安全監管系統完整記錄該引航航次的全部航次數據，并自動完成該引航員的工作量計算和對本引航航次工作的后評估；引航員通過PPU填寫引航船況記錄，與其他引航員分享業務，查閱或補充本引航航次記錄；將引航記錄作為引航員的升值升檔、獎懲的依據，在事故發生后，作為責任判定依據。