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1、航標燈智能化改造項目設計方案航標燈智能化改造項目設 計 方 案江蘇省新通智能交通科技發展有限公司二一六年九月航標燈智能化改造項目設 計 方 案項 目 建 設 單 位 編編制制單日位 期 江蘇省淮安市航道管理處 江蘇省新通智能交通科技發展有限公司 二一六年九月 2一、項目目的航標燈智能化改造的目的是可以代替維護管理人員每周的航標巡查，減輕工作人員的勞動強度、減少航政艇巡航的燃料費用和設備消耗費用，并可以及時發現航標損壞、碰撞，盡快組織人員進行維護、進行有效的抓拍取證，使航標發光率得到有效保證，確保船舶航行安全。航標的信息數據可以及時顯示在電子航道圖上，供人員查看；相關報警和抓拍也該系統推送，即實2、現3G功能。二、需要解決的問題根據現有航標的調研需求，需要解決的主要問題有以下三個：航標燈的損壞問題，希望通過信息化改造及時了解燈內的參數變化，加快更換響應的效率。航標的碰撞監測、抓拍問題，即固定式航標的碰撞監測、浮標的碰撞或拖離預定區域檢測，肇事船舶抓拍或獲取AIS數據。航標作為綜合信息的載體，能夠獲取當前位置的水位、風速、溫度、對附近船舶乃至對航道的監管等。需要解決的次要問題有如下：巡檢管理，確認現場人員是否在航標附近巡檢。 航標燈閃爍的自檢測，確保燈泡亮度、頻率無異常。航段航標整體管理，根據蘇北處航標管理經驗，I類配布航標的航道上，若沿線布設的多座航標燈實施同步閃光，夜晚可形成一條清晰的3、航行通道，能有效避免背景光的干擾，方便船舶安全航行；三、已有系統的工作方式現有成熟的GSM/GPRS航標燈，能自動向監控中心發送航標燈的各項技術參數，控制中心和GSM手機同時也可以通過無線通信系統實現對航標燈的控制，達到航標管理部門通過遙測就能了解航標燈的各項技術參數，能夠實現24h實時監控。具體的方式是：3主控計算機通過串口與外置GSMModem相連接，讀取GSM接收到的短消息從而獲得現場傳來的測量數據。并可直接下發指令要求遠端設備發數據。當系統發生故障后，則可通過GSMModem向管理員的手機發送報警信號，便于管理人員及時檢查和排除故障。發送時間間隔可操作人員定時設置，也可直接接收電話數據4、。 管理人員可直接通過手機下發指令給遠端GSM-Modem，遠端設備收到指令后向該手機發送現場數據。雙網絡航標燈系統利用現有的GSM模塊，結合增加GPRS模塊，形成雙網管理。此方案蘇北處航標養護部門近期已經有相類似的動作。根據航道管理部門需求選擇性加裝GPS模塊、振動監測模塊、AIS設備、水位計設備等，綜合采集的數據用嵌入式系統進行分析，通過GSM網絡，以短信形式反饋給管理部門少量關鍵數據、告警。對于抓拍需求，可以以SD卡存儲在本地，形成獨立的視頻抓拍設備。一旦發生告警，需要人員前往現場取得圖像、監控數據。方案的優點是，能夠最大化利用現有設備，按需增加傳感模塊，常規傳感器數據、告警利用GSM短5、信已經足夠；成本投入較低，系統建設快速；也能配合電子航道圖進行展示；解決了三個主要問題。方案的缺點是，GSM信號在很多航段也不是很穩定，系統數據更新周期相對較長，對移動運營商依賴較大，一旦附近網絡中斷航標系統也會癱瘓；一旦發生碰撞、拖帶告警，還是需要人員前往現場。如果需要及時獲取現場報警的圖像、監控視頻，對岸邊區域需要有線、4G網絡支持，對離岸區域需要微波無線組網，成本較高。基于北斗的航標燈系統利用北斗系統自帶定位、短報文發送的優勢，替換現有的GSM/GPS/GPRS系統，一是可以有效擺脫運營商網絡，確保了全航段的信號穩定，即使區域斷電、運營商網絡中斷，北斗系統的通信是利用多顆靜止軌道衛星，可6、確保全年全航段4的穩定通信，解決了現有航標系統依托網絡不穩定的情況；二是有效壓縮系統的建設復雜程度，高度集成的完成定位、數據傳輸；三是政策扶持，項目申請容易完成，安全性較GPS高。缺點是產業化滯后，選擇空間不是很大，費用略高20%左右。該系統振動監測模塊、AIS設備、水位計設備也可以按需加裝，如果要實現視頻回傳，離岸設備需要海事部門的無線傳輸網絡，近岸設備需要4G或者有線網絡建設。四、船舶防撞預警及記錄方案上述兩套系統是如今國內航標燈改造的兩個主要方向，再基本解決網絡依賴的基礎上，拓展了新的功能，在一定程度上滿足了航標燈系統信息化的需要。但是，仍然存在如：網絡帶寬低，無法滿足視頻監控需求；維護7、成本高昂，無法達到實時監測、及時上報的目的；建設成本較高，后端控制網絡建設投入較大。為了解決上述問題，提出了如下的解決方案：遠距離無線自組網模塊完成視頻、傳感信息的傳輸5無線自組網的模式系統可采用8W功率的波段無線模塊自組網，有效通信距離10千米，帶寬可達雙向10mbps，滿足航標之間的視頻、傳感數據、報警信息的傳輸。/10千米/發射功率8W模塊6與現有方案的對比： 項目 單座航標建設處成本 年維護費用 響應速度 支持視頻 支持傳感 支持航道監管 網絡情況 耗電量GPS/GPRS雙網 3000元 3600元 實時 否 是 否 較差 一般 北斗導航系統 3000元 按次收費 按次 否 否 否 一8、般 一般 無線自組網 10000元 300500元 實時 是 是 是 好 較高 五、項目重點難點重點是確保航標基本的通信穩定，采用無線自組網保證足夠的通信速率。在此基礎上才能回傳基本的報警、水文、傳感數據。難點是航道管理和肇事船舶抓拍，需要高速率的網絡實時傳回畫面，并進行圖像識別分析、結合AIS信息等才能完成。六、建設成本分析基礎的GSM-GPRS-GPS模塊或者北斗模塊，其成本約3000元。年使用費用約800元。加裝部分：振動傳感模塊約20XX元，單模水位計約4000元、多模水位計約1萬元。視頻監控抓拍系統約2萬元；視頻回傳所用的無線自組網模塊約10000元每個，不論有線或無線方案，偏遠或者離岸的航標約510萬元，可按需建設或復用現有的網路。系統建設：形成電子航道圖和展示軟件系統建設整體約50萬元，可管理全7航段約140個航標。8