1、航标灯智能化改造项目设计方案航标灯智能化改造项目设 计 方 案江苏省新通智能交通科技发展有限公司二一六年九月航标灯智能化改造项目设 计 方 案项 目 建 设 单 位 编编制制单日位 期 江苏省淮安市航道管理处 江苏省新通智能交通科技发展有限公司 二一六年九月 2一、项目目的航标灯智能化改造的目的是可以代替维护管理人员每周的航标巡查，减轻工作人员的劳动强度、减少航政艇巡航的燃料费用和设备消耗费用，并可以及时发现航标损坏、碰撞，尽快组织人员进行维护、进行有效的抓拍取证，使航标发光率得到有效保证，确保船舶航行安全。航标的信息数据可以及时显示在电子航道图上，供人员查看；相关报警和抓拍也该系统推送，即实2、现3G功能。二、需要解决的问题根据现有航标的调研需求，需要解决的主要问题有以下三个：航标灯的损坏问题，希望通过信息化改造及时了解灯内的参数变化，加快更换响应的效率。航标的碰撞监测、抓拍问题，即固定式航标的碰撞监测、浮标的碰撞或拖离预定区域检测，肇事船舶抓拍或获取AIS数据。航标作为综合信息的载体，能够获取当前位置的水位、风速、温度、对附近船舶乃至对航道的监管等。需要解决的次要问题有如下：巡检管理，确认现场人员是否在航标附近巡检。 航标灯闪烁的自检测，确保灯泡亮度、频率无异常。航段航标整体管理，根据苏北处航标管理经验，I类配布航标的航道上，若沿线布设的多座航标灯实施同步闪光，夜晚可形成一条清晰的3、航行通道，能有效避免背景光的干扰，方便船舶安全航行；三、已有系统的工作方式现有成熟的GSM/GPRS航标灯，能自动向监控中心发送航标灯的各项技术参数，控制中心和GSM手机同时也可以通过无线通信系统实现对航标灯的控制，达到航标管理部门通过遥测就能了解航标灯的各项技术参数，能够实现24h实时监控。具体的方式是：3主控计算机通过串口与外置GSMModem相连接，读取GSM接收到的短消息从而获得现场传来的测量数据。并可直接下发指令要求远端设备发数据。当系统发生故障后，则可通过GSMModem向管理员的手机发送报警信号，便于管理人员及时检查和排除故障。发送时间间隔可操作人员定时设置，也可直接接收电话数据4、。 管理人员可直接通过手机下发指令给远端GSM-Modem，远端设备收到指令后向该手机发送现场数据。双网络航标灯系统利用现有的GSM模块，结合增加GPRS模块，形成双网管理。此方案苏北处航标养护部门近期已经有相类似的动作。根据航道管理部门需求选择性加装GPS模块、振动监测模块、AIS设备、水位计设备等，综合采集的数据用嵌入式系统进行分析，通过GSM网络，以短信形式反馈给管理部门少量关键数据、告警。对于抓拍需求，可以以SD卡存储在本地，形成独立的视频抓拍设备。一旦发生告警，需要人员前往现场取得图像、监控数据。方案的优点是，能够最大化利用现有设备，按需增加传感模块，常规传感器数据、告警利用GSM短5、信已经足够；成本投入较低，系统建设快速；也能配合电子航道图进行展示；解决了三个主要问题。方案的缺点是，GSM信号在很多航段也不是很稳定，系统数据更新周期相对较长，对移动运营商依赖较大，一旦附近网络中断航标系统也会瘫痪；一旦发生碰撞、拖带告警，还是需要人员前往现场。如果需要及时获取现场报警的图像、监控视频，对岸边区域需要有线、4G网络支持，对离岸区域需要微波无线组网，成本较高。基于北斗的航标灯系统利用北斗系统自带定位、短报文发送的优势，替换现有的GSM/GPS/GPRS系统，一是可以有效摆脱运营商网络，确保了全航段的信号稳定，即使区域断电、运营商网络中断，北斗系统的通信是利用多颗静止轨道卫星，可6、确保全年全航段4的稳定通信，解决了现有航标系统依托网络不稳定的情况；二是有效压缩系统的建设复杂程度，高度集成的完成定位、数据传输；三是政策扶持，项目申请容易完成，安全性较GPS高。缺点是产业化滞后，选择空间不是很大，费用略高20%左右。该系统振动监测模块、AIS设备、水位计设备也可以按需加装，如果要实现视频回传，离岸设备需要海事部门的无线传输网络，近岸设备需要4G或者有线网络建设。四、船舶防撞预警及记录方案上述两套系统是如今国内航标灯改造的两个主要方向，再基本解决网络依赖的基础上，拓展了新的功能，在一定程度上满足了航标灯系统信息化的需要。但是，仍然存在如：网络带宽低，无法满足视频监控需求；维护7、成本高昂，无法达到实时监测、及时上报的目的；建设成本较高，后端控制网络建设投入较大。为了解决上述问题，提出了如下的解决方案：远距离无线自组网模块完成视频、传感信息的传输5无线自组网的模式系统可采用8W功率的波段无线模块自组网，有效通信距离10千米，带宽可达双向10mbps，满足航标之间的视频、传感数据、报警信息的传输。/10千米/发射功率8W模块6与现有方案的对比： 项目 单座航标建设处成本 年维护费用 响应速度 支持视频 支持传感 支持航道监管 网络情况 耗电量GPS/GPRS双网 3000元 3600元 实时 否 是 否 较差 一般 北斗导航系统 3000元 按次收费 按次 否 否 否 一8、般 一般 无线自组网 10000元 300500元 实时 是 是 是 好 较高 五、项目重点难点重点是确保航标基本的通信稳定，采用无线自组网保证足够的通信速率。在此基础上才能回传基本的报警、水文、传感数据。难点是航道管理和肇事船舶抓拍，需要高速率的网络实时传回画面，并进行图像识别分析、结合AIS信息等才能完成。六、建设成本分析基础的GSM-GPRS-GPS模块或者北斗模块，其成本约3000元。年使用费用约800元。加装部分：振动传感模块约20XX元，单模水位计约4000元、多模水位计约1万元。视频监控抓拍系统约2万元；视频回传所用的无线自组网模块约10000元每个，不论有线或无线方案，偏远或者离岸的航标约510万元，可按需建设或复用现有的网路。系统建设：形成电子航道图和展示软件系统建设整体约50万元，可管理全7航段约140个航标。8