一种海洋气象信息预警系统的制作方法

本实用新型涉及短波通信技术领域，尤其涉及一种海洋气象信息预警系统，能够提供全方位的海洋气象信息预警服务。

背景技术：

气象信息是影响海上船舶航行安全、可靠性的重要因素。其中，风是航行人员最关心的气象要素，风作用于船体产生的风压作用会使船舶偏移，从而危及船舶安全，如发生触礁、搁浅事故；气温、湿度和大气压力的调节则会影响动力装置和电子装备的工作状态，使机械设备老化；大气压力虽然不会对船舶的航行直接造成危害，但气压梯度的大小会直接影响到风的大小，从而影响航行安全。因此，及时准确地获得气象信息能保障船舶安全、经济航行，避免和减少由于海上环境条件给航行所带来的不利影响和损失。

然而，现有的短波气象预报服务只能以简单的文本方式实现，对于一般的天气信息和台风登陆等紧急气象信息不能很直观的以图文表示，且传输速率慢，可靠性低，也无法实现快捷查找，这与用户对于更快传输速率和更高可靠性的要求相矛盾。

技术实现要素：

为此，本实用新型提供一种海洋气象信息预警系统，能够以图文结合的方式直观地展示海上气象信息，为航行船舶提供全方位的海洋气象信息预警服务。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

提供一种海洋气象预警系统，包括：气象信息发布服务器、岸台设备和船台设备；岸台设备包括依次电连接的PC机、短波电台遥控器、短波发射机及第一短波天线，船台设备包括依次电连接的第二短波天线及全数字化气象接收机；气象信息发布服务器与PC机无线连接；短波发射机与全数字化气象接收机无线连接。

基于本实用新型实施例提供的海洋气象信息预警系统，岸台设备利用PC机作为控制中心，通过互联网登陆气象信息发布服务器获取气象信息发布服务器发布的海洋气象信息，并提取文本格式的海洋气象信息中包含的海区信息及气象要素，按照指定的编码协议对海区信息及气象要素进行编码，得到编码气象数据，进而通过短波电台遥控器控制短波发射机发射编码气象数据；船台设备则利用全数字化气象接收机获取岸台设备发射的编码气象数据，按照指定的解码协议对编码气象数据进行解码以获得海区信息及气象要素，调用并显示预存的电子海图，同时根据海区信息及气象要素信息在电子海图的各海区处标注对应的气象要素。与现有技术通过文本实现气象服务的方式相比，本实用新型实施例提供的海洋气象信息预警系统能够以图文结合的方式直观地展示海上气象信息，能够为航行船舶提供及时、全方位的海洋气象信息预警服务，减少台风等恶劣天气给航行造成的危害。同时，相比于卫星接收气象信息的方式，本实用新型实施例提供的海洋气象信息预警系统极大的节省了设备和运营成本，有着广泛地应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种海洋气象信息预警系统的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的一种海洋气象信息预警系统的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例提供的一种海洋气象信息预警系统的结构示意图三；

图4为本实用新型实施例提供的一种海洋气象信息预警系统的结构示意图四。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1所示为本实用新型实施例提供的一种海洋气象预警系统的结构示意图。

如图1所示，本实用新型实施例提供的海洋气象预警系统包括：气象信息发布服务器10、岸台设备20和船台设备30。其中，岸台设备20包括依次电连接的PC机201、短波电台遥控器202、短波发射机203及第一短波天线204，船台设备30包括依次电连接的第二短波天线301及全数字化气象接收机302。气象信息发布服务器10与PC机201无线连接，短波发射机203与全数字化气象接收机302无线连接。

其中，气象信息发布服务器10，用于发布文本格式的海洋气象信息，文本格式的海洋气象信息包含全部海区的海区信息及各海区对应的气象要素。

PC机201，用于通过互联网登陆气象信息发布服务器10，获取文本格式的海洋气象信息，并提取文本格式的海洋气象信息中包含的海区信息及气象要素信息，按照指定的编码协议对海区信息及气象要素信息进行编码，得到编码气象数据，进而向短波电台遥控器发送控制信令以及编码气象数据。

短波电台遥控器202，用于接收控制信令以及编码气象数据，并向短波发射机203发送控制信令和编码气象数据。

短波发射机203，用于接收控制信令和编码气象数据，并根据控制信令进行参数设置后，通过第一短波天线204发射短波射频信号，短波射频信号包含编码气象数据。

全数字化气象接收机302，用于通过第二短波天线301接收短波射频信号，获取短波射频信号中包含的编码气象数据，进而对调制后的编码气象数据进行解调以获得编码气象数据，按照指定的解码协议对编码气象数据进行解码以获得海区信息及气象要素，调用并显示预存的电子海图，同时根据海区信息及气象要素信息在电子海图的各海区处标注对应的气象要素。

其中，气象要素指构成和反映大气状态和大气现象的基本因素，用于表征大气状态的基本物理量和基本天气现象，主要包括：天气现象、风力、风向、浪高、能见度、气压、气温、湿度、日照等。天气现象指发生在大气中的降水现象、地面凝结(凝华)和冻结现象、视程障碍现象、大气光象和其他物理现象，如雨、雪、霰、冰粒、冰雹、雾、沙(尘)暴、扬沙、浮尘、烟幕、霾、吹雪、虹、晕、霓、华、雷暴、天电、极光及大风、飑、龙卷、尘卷、积雪、结冰等现象。

具体的，在本实用新型实施例提供的海洋气象信息预警系统中，短波发射机203可采用1kW大功率固定台站式短波发射机203，并采用单排立式机柜，由于其结构由内骨架和外盖板构成，其中内骨架能够起到承载插箱及整个机柜重量的作用，而外盖板则可起到装饰作用。此外，为减少工作时出现的耦合振动并保持设备的稳定性，可在短波发射机203的机柜底部及背部安装无谐振峰减震器。

需要说明的是，本实用新型实施例中的短波发射机203主要由电源单元、主控制器单元、音频放大器单元等组成。电源单元主要由AC/DC模块组成，用于产生遥控器所需的12V供电电压。主控制器单元应用CPLD芯片及ARM处理器实现对遥控器音频的切换控制，并通过K接口连接短波发射机203完成对气象信息数据和控制信令信号的传输。音频放大器单元主要完成对发音频信号的放大。进一步的，短波发射机203还可以包括数字信号处理单元、射频放大器单元、频率合成器单元、分波段滤波器单元、K接口单元、功率放大器单元等。其中，数字信号处理单元由DSP芯片来实现对数字基带信号的处理，产生500KHz的中频模拟信号；射频放大器单元主要完成两次信号的变频、射频信号的放大以及ALC控制电路；频率合成器单元主要由DDS电路产生发射机射频放大器需要的一本振信号、二本振信号以及DSP单元所需的主时钟信号，其中一本振信号的频率范围为47.1MHz～75.4999MHz，二本振信号频率为46MHz，DSP时钟信号频率为18.432MHz；分波段滤波器单元主要滤除经功率放大器后的无用信号及对谐波信号进行抑制，在2.0000MHz～29.9999MHz范围内共分为7个波段；K接口单元应用专用的K接口芯片对数据及信令信号进行复用和解复用；功率放大器单元主要对射频信号进行放大产生发射机所需的功率信号，共由三级放大器组成，分别为前级放大器、末前级放大器及末级放大器。

具体的，本实用新型实施例提供的海洋气象信息预警系统中，全数字化气象接收机和短发发射机的工作频段为2～30MHz。

优选的，在本实用新型实施例提供的海洋气象信息预警系统中，气象信息发布服务器10发布的文本格式的海洋气象信息还可以包含台风信息。

则，PC机201，还用于提取文本格式的海洋气象信息中包含的台风信息，按照指定的编码协议对台风信息进行编码得到编码台风信息，并向短波电台遥控器202发送编码台风信息。

短波电台遥控器202，还用于接收编码台风信息，向短波发射机203发送编码台风信息。

短波发射机203，还用于接收编码台风信息，并对编码台风信息进行调制，通过第一短波天线204发射调制后的编码台风信息。

全数字化气象接收机302，用于通过第二短波天线301接收调制后的编码台风信息，对调制后的编码台风信息进行解调以获得编码台风信息，按照指定的解码协议对编码台风信息进行解码以获得台风信息，根据台风信息在电子海图上标注台风代号以及台风的登陆点、风圈及轨迹。

这样一来，本实用新型实施例提供的海洋气象信息预警系统即可对台风进行预报，从而减少台风造成的危害。

在本实用新型实施例中，PC机201在向短波电台遥控器202发送控制信令和数据之前，会通过串口向短波遥控器发送握手信令以对短波电台遥控器202进行参数初始化和参数设置，以确保数据传输的同步。一种可能的实现方式中，可通过设置串口、遥控协议接口、数据通信接口及K接口来实现PC机201、短波电台遥控器202及短波发射机203之间的电连接关系。

具体而言，如图2所示，可在PC机201上设置第一串口及第二串口，短波电台遥控器上设置遥控协议接口、数据通信接口及第一K接口，短波发射机203上设置第二K接口，并将第一串口与遥控协议接口电连接，第二串口与数据通信接口电连接，第一K接口与第二K接口电连接。

可选的，在本实用新型实施例提供的海洋气象信息预警系统中，PC机201还可以用于调用并显示预存的电子海图，同时根据文本格式的海洋气象信息中包含的海区信息及气象要素信息在电子海图的各海区处标注对应的气象要素。

即，岸台设备20与船台设备30能够以图文并茂的方式同步显示相同海图和最新气象信息，这样一来，可确保发布方和接收方的气象信息一致，一旦岸台侧控制中心发现气象信息显示出现异常或错误，即可立即执行补救措施，从而使控制中心对于航行船舶的指挥更加可靠。

优选的，本实用新型实施例提供的海洋气象预警系统中，短波发射机203具体用于：接收控制信令和编码气象数据，并根据控制信令进行参数设置后，通过第一短波天线204在十个不同通信频率上轮流发射短波射频信号，以覆盖近海、中海、远海的不同通信频率。全数字化气象接收机302具体用于：通过第二短波天线301在十个不同通信频率上轮流接收短波射频信号。

如此，即可确保位于近海、中海、远海不同海域的船舶均可接收到岸台设备20发布的气象信息，并且船台设备30也无需获取岸台设备20的工作频段，更加不需要将自身工作频段设置在于岸台设备20相同的工作频段，能够简化船台设备30接收气象信息的操作。

优选的，如图2所示，在本实用新型实施例提供的海洋气象信息预警系统中，全数字化气象接收机302具体可以包括依次电连接的带通滤波器3021、射频信号模数转换器3022、FPGA芯片3023、DSP芯片3024、ARM处理器3025以及人机交互单元3026；

带通滤波器3021，用于接收来自第二短波天线301的短波射频信号，并对短波射频信号进行滤波，向射频信号模数转换器3022发送滤波后的短波射频信号。

射频信号模数转换器3022，用于接收滤波后的短波射频信号，并对滤波后的短波射频信号进行模数转换得到数字射频信号，向FPGA芯片3023发送数字射频信号。

FPGA芯片3023，用于接收数字射频信号，并对数字射频信号进行下变频处理得到数字基带信号，向DSP芯片3024发送数字基带信号。

DSP芯片3024，用于接收数字基带信号，并对数字基带信号进行基带解调得到编码气象数据，向ARM处理器3025发送编码气象数据。

ARM处理器3025，用于接收编码气象数据，并向人机交互单元3026发送编码气象数据。

人机交互单元3026，用于接收编码气象数据，按照指定的解码协议对编码气象数据进行解码，获得海区信息及气象要素信息，调用并显示预存的电子海图，同时将经纬度信息转换为电子海图中对应的位置坐标，并在位置坐标处标注气象要素信息。

具体来说，人机交互单元3026可以包括显示单元和主控单元两部分，并且可基于Andriod系统实现人机交互单元3026。其中，显示单元用于向ARM处理器3025输入各设置参数以对FPGA进行配置，同时还可用于显示全数字化气象接收机302的工作状态和气象信息。而主控单元则用于接收DSP芯片3024通过ARM处理器3025传递的经基带解调的数据，并完成信息解析处理和气象信息在海图上的标注。

进一步的，如图3所示，在本实用新型实施例提供的海洋气象信息预警系统中，全数字化气象接收机302还可以包括与人机交互单元3026电连接的扬声器3027。

则，人机交互单元3026，还可用于调用预存的语音库获得与位置坐标及其气象要素信息对应的语音信号，向扬声器3027发送语音信号。

扬声器3027，用于接收人机交互单元3026发送的语音信号，并进行播报。

即，通过人机交互单元3026显示电子海图以及对应位置处的气象要素信息的同时，利用扬声器3027对气象信息进行播报。

进一步的，在本实用新型实施例提供的海洋气象信息预警系统中，短波电台遥控器202，还用于获取监控人员录入的模拟音频信号，并向短波发射机203发送模拟音频信号。

短波发射机203，还用于接收模拟音频信号，对模拟音频信号进行调制。

则，短波发射机203发射的短波射频信号还包含调制后的模拟音频信号。

进一步的，如图4所示，在本实用新型实施例提供的海洋气象信息预警系统中，全数字化气象接收机302还可以包括依次电连接的音频数模转换器和音频放大电路3029，音频数模转换器与FPGA芯片3023电连接，音频放大电路3029与扬声器3027电连接。

DSP芯片3024，还用于对数字基带信号进行基带解调得到数字音频信号，向FPGA芯片3023发送数字音频信号。

FPGA芯片3023，还用于接收数字音频信号，并向音频数模转换器发送数字音频信号。

音频信号数模转换器3028，用于接收数字音频信号，并对数字音频信号进行数模转换得到对应的模拟音频信号，向音频放大电路3029发送模拟音频信号。

音频放大电路3029，用于接收模拟音频信号，并对模拟音频信号进行放大处理后，向扬声器3027发送放大后的模拟音频信号。

扬声器3027，还用于接收放大后的模拟音频信号，并播放放大后的模拟音频信号。

这样一来，岸台侧的监控人员即可利用短波电台遥控器向船舶上的渔民发送即时语音信息，以向渔民传达更为紧急的气象信息或通知等。

基于本实用新型实施例提供的海洋气象信息预警系统，岸台设备利用PC机作为控制中心，通过互联网登陆气象信息发布服务器获取气象信息发布服务器发布的海洋气象信息，并提取文本格式的海洋气象信息中包含的海区信息及气象要素信息，按照指定的编码协议对海区信息及气象要素信息进行编码，得到编码气象数据，进而通过短波电台遥控器控制短波发射机发射编码气象数据；船台设备则利用全数字化气象接收机获取岸台设备发射的编码气象数据，按照指定的解码协议对编码气象数据进行解码以获得海区信息及气象要素信息，调用并显示预存的电子海图，同时根据海区信息及气象要素信息在电子海图的各海区处标注对应的气象要素信息。与现有技术通过文本实现气象服务的方式相比，本实用新型实施例提供的海洋气象信息预警系统能够以图文结合的方式直观地展示海上气象信息，能够为航行船舶提供及时、全方位的海洋气象信息预警服务，减少台风等恶劣天气给航行造成的危害。同时，相比于卫星接收气象信息的方式，本实用新型实施例提供的海洋气象信息预警系统极大的节省了设备和运营成本，有着广泛地应用价值。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。