LNG船舶远程监督系统的制作方法

本发明涉及到水上交通运输领域LNG船舶的风险控制与远程监督，特别涉及一种LNG船舶远程监督系统。

背景技术：

天然气液化后可大大节约储运空间和成本，具有热值大、性能高等特点，作为代替汽车燃料等使用的清洁能源，安全方便污染小，在工业、交通及居民生活等领域的应用越来越广泛。LNG船舶是在-163℃低温下运输液化气的专用船舶，是高技术、高难度、高附加值的“三高”产品，是一种“海上超级冷冻库”。如何使LNG船舶更好地服务国家新能源海上运输发展具有重要意义。由于LNG的运输、装卸、储存具有很高的特殊性和危险性，对LNG船舶作业风险及安全监控的要求更高。

美国USCG、澳大利亚AMSA等机构，都要求在LNG船舶进出港以及装货期间，进行严密控制、监视及现场检查。我国也制定了LNG船舶安全管理规定，对LNG船舶进出港及在泊作业的每个环节按照预定的程序遵循既定的步骤，针对LNG船舶的锚泊、进出港、作业及其通航环境、周围区域进行全程、实时在线远程监控。然而，每个环节目前需要大量的人力物力参与，缺少远程在线可视化监管技术，监控能力不足，没有利用现代网络和信息技术，未能降低LNG船舶进出港及在泊作业的难度和成本，针对非法闯入安全警戒圈的船舶没有行之有效的执法手段。

具体而言，船舶在某一水域航行，影响其航行安全的通航环境因素众多，难以针对所有与通航安全相关的环境因素均进行远程监督与风险控制，但LNG船舶靠离泊过程及装卸作业的监督与风险控制具有针对性和特殊性。LNG船舶安全风险源识别为四大类，即LNG船舶风险、自然条件、航道条件以及交通流条件，风险源具体为：船舶尺寸、船舶吨位、船舶操纵性、船舶装卸货时的风险、船舶引航时的风险、船舶拖带时的风险、船舶事故风险、风、水流、能见度、航道宽度、航道水深、航道弯曲状况、导助航标志、交通量、交通流交汇个数。

目前，关于LNG船舶安全监管体系方面的研究，围绕LNG货物管控、船舶进出港作业监管、装卸货作业监管、现场监督检查、相关人员适任以及事故预警管控等环节，进行逐一管控，并对各风险环节采取有针对性的管控措施，制定相关规范，进行LNG风险管控闭环管理。通过对LNG船舶靠离泊过程中的时机把握、通航组织是否稳妥等进行管控，确保LNG船舶每次进出港时，保证其移动安全区切实有效，参与护航、警戒工作的海巡艇、拖轮及相关人员均按照预定计划完成预定任务，缺少远程监控、自动评估的功能。

另一方面，LNG船舶警戒区域及LNG码头海域的监管难点和重点是护航船擅自离岗、其它船进入LNG船警戒区、渔船闯入LNG码头海域、钓鱼捕捞等，严重干扰了LNG船舶及LNG码头的安全运行。因此，加强LNG船舶全方位、实时在线的海事执法、巡逻警戒与远程监管，建设高效的LNG船舶远程监督系统是十分必要的。

但是，现有的LNG船舶风险控制及远程监督方式，缺少网络化、自动化及信息技术。当前仅根据港区LNG码头工程通航安全评估规范(标准)，针对影响港区LNG码头船舶通航安全的天气预报、能见度、潮流、风浪、LNG专用航道、锚地及应急锚地、临时锚地、口门及港池水域、助航标志、船舶引航、进出港时机、交通流量、操纵性能、船舶尺度、海事监管与护航、导助航设备、代理协助、船岸团队组织协作等因素，由于很多因素的不确定性太大，根据环境和交通流情况不同，各个因素的影响程度也有所不同，仅凭人员根据这些因素难以做出可靠地综合判断，为了安全而人为夸大某些因素的影响，增加了LNG船舶靠泊作业的成本，其关键问题是这些因素之间缺少互联网技术、数据库共享、在线组织实施与智能化水平。

另一方面，LNG船舶靠离泊与卸载作业需要人到现场监督，缺少无人化操作，LNG船舶靠离泊与卸载作业监管的每个环节需要人力参与，LNG码头没有在线可视化的远程安全监督系统，没有远程警告与执法设备，导致不能实时监控非法闯入的船舶，不能对这些非法船舶进行警告、执法，严重恶化了LNG接收站的营运环境。

技术实现要素：

本发明提供一种LNG船舶远程监督系统，针对LNG船舶的远程监督，实时在线、远程监控覆盖整个LNG船舶及LNG码头内海域，解决24小时现场监督的难题，实现在线的远程监管、海事执法、有效警告非法船舶及人员，达到远程可视化监督、信息采集、无纸化办公、全天候监管的目的。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种LNG船舶远程监督系统，其包含：

LNG船舶监管平台，其对设定区域内的船舶进行监管；所述LNG船舶监管平台设置有AIS系统以通过解析AIS 报文来获得船舶的信息并对船舶定位，并设置有电子海图系统来对船舶位置进行显示；

客户端，其通过与所述LNG船舶监管平台的客户端服务器进行数据交互，获得对船舶的监管数据及查询统计信息来进行展示，以及接收用户对LNG船舶监管平台进行控制的指令；

通信服务器，其与系统外部的AIS数据源服务器交互，接收所述AIS数据源服务器提供的AIS报文提供给LNG船舶监管平台；

数据库服务器，其与所述通信服务器交互以对收到的AIS报文进行存储，还与所述LNG船舶监管平台交互以对系统业务数据进行存储。

优选地，所述LNG船舶监管平台设有一个或多个监控服务器作为负载均衡器，将收到的业务请求分配给服务器集群中的一个或多个LVS服务器来执行。

优选地，所述LNG船舶监管平台与LNG船舶卸货监控系统、LNG港海域监管系统、LNG船舶进出港监管系统分别进行数据交互，以获取这些系统各自监管的数据信息，和/或向这些系统提供LNG船舶监管平台获得的船舶监管数据。

优选地，所述LNG港海域监管系统，通过光纤及同轴光缆信号连接了安装在指定范围内塔架上的设备，所述设备包含以下的一个或多个：探照灯、同步筒形摄像机、热成像系统、电子围栏、定向声强驱散系统、高音喇叭。

优选地，所述LNG船舶监管平台与LNG接收站港区的局域网络进行集成；所述LNG船舶监管平台与LNG船舶进出港监管系统集成的前端LNG码头现场计算机进行数据交互，所述前端LNG码头现场计算机还与接入局域网络的LNG船舶进出港监管平台的LNG船舶监控中心计算机进行数据交互，并经由该LNG船舶监控中心计算机与各监管部门的计算机系统进行资料传送。

优选地，所述LNG船舶监管平台对设定区域内装有AIS设备和/或北斗导航设备的船舶进行监管；所述LNG船舶监管平台与北斗服务器进行数据交互，以识别装有北斗导航设备的船舶。

优选地，所述LNG船舶监管平台设置有报警模块，以指定船舶或固定点为圆心、指定距离为半径来设置安全区域，并在其他船舶进入该安全区域或护航拖轮离开该安全区域时，发出报警信息。

优选地，所述LNG船舶监管平台设置有查询统计模块，对整个监管区域内或监管区域中一部分划定区域内的船舶进行统计，以及通过接收输入的关键字来查询及定位与关键词相应的船舶，并显示查询出的船舶的信息。

优选地，所述LNG船舶监管平台设置有权限管理模块，接收来自客户端的业务请求，验证请求方的权限并提供与权限相匹配的监管服务。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)、LNG船舶远程安全监督系统系统化，集成了GPS定位技术。

(2)、LNG船舶远程安全监督系统，集成了AIS服务器通讯技术。

(3)、LNG船舶远程安全监督系统可视化，实现了LNG码头海域、LNG船舶、护航船及其它船舶的实时动态。

(4)、LNG船舶远程安全监督系统网络化，实现了船岸团队组织协作，利用远程监管终端实现工作的在线组织实施。

(5)、LNG船舶远程安全监督系统的大数据技术，实现了实时监控、轨迹回放、经验分析、历史查询、事故查证、责任追究等功能。

(6)、LNG船舶远程安全监督系统智能化，设置LNG船舶的安全警戒区域，对进出该安全区的商船、拖轮、渔船等不间断自动地进行预测预报、自动报警与记忆，便于监管人员或安全管理人员进行海上交通管制、实时监控，降低了工作量。

(7)、LNG船舶远程安全监督系统的数据库共享技术，建立船舶电子档案，实现船-岸多方之间文件传输，便于船舶、港口、海事等之间的组织协作。

即，本发明的LNG船舶远程监督系统，利用信息化、网络化、智能化和可视化技术，解决了传统监控设备功能不足的问题，LNG船舶通航安全自动评估的难题，LNG船舶靠离泊与卸载作业风险源辨识及层次分析法、模糊综合评判的难题，LNG船舶远程监控、无纸化办公和全天候监管的问题，以及港航、引航、港调、海事、LNG接收站等部门之间互联互通的问题。

本发明对提高LNG船舶进出港及在泊作业的技术水平、安全可靠性和工作效率，降低LNG船舶的成本，对促进LNG接收站的安全与经济效益具有重要意义。

附图说明

以下结合附图对本发明做进一步描述：

图1是LNG船舶远程监督系统架构的示意图；

图2是LNG船舶远程监督系统的组成结构示意图；

图3是LNG船舶远程安全监督系统网络化结构的示意图；

图4是本发明中远程实时监控界面的示意图；

图5是本发明中船舶报警记录界面的示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明所述的LNG船舶远程监督系统，包含：AIS服务器、通信服务器、数据库服务器、LNG船舶监控平台、客户端。

其中，所述AIS服务器为本系统外部源服务器，提供商船或75马力以上渔船的AIS信息数据，接收来自不同AIS数据源服务器传输的AIS报文，将每个数据源的数据解析形成AIS 报文，用来定位装有AIS设备的船舶。

所述通信服务器、数据库服务器为本系统服务器端，负责接收AIS服务器的船位数据、存储到数据库，所有的系统业务数据最终都要存储在数据库服务器中，数据库服务器根据业务需要也可以增加备份服务器等。

所述LNG船舶监管平台，能够与通信服务器、数据库服务器等进行交互，获得监管所需的数据进行处理。优选的，可以基于LVS服务器集群技术，以一个或多个监控服务器作为负载均衡器，将本系统各项的监管功能分配到一个或多个下层的LVS服务器来具体执行。所述LNG船舶监管平台还包含AIS系统用来解析AIS 报文，电子海图系统用来显示船舶位置，客户端服务器用来与客户端进行数据交互。

所述客户端，包括使用系统客户端软件的计算机、手持移动终端等，能够与LNG船舶监管平台进行交互，获得监控的数据和各种查询统计信息等向用户展示，以及接收用户的操作指令，来实现例如对监管中必要参数的设置、对所展示内容的请求，等等。

本发明所述LNG船舶远程监督系统的网络化设计，如图3所示：LNG船舶远程监督系统采用光缆及大数据技术，将LNG船舶远程监督网络及无线WIFI各子系统进行整合，并充分利用LNG接收站港区现有的局域网络进行了系统化集成设计，实现远程全天候智能监管系统的前端基站各种信息网络传输到后端监控中心工作站。

其中，根据WIFI覆盖范围及点数，可以采用无线网桥进行扩展。本发明的系统与LNG船舶卸货监控系统、LNG港海域监管系统，以及基于网络交换机接入的LNG船舶进出港监管系统集成的前端LNG码头现场计算机等现有系统进行数据交互。使本发明的系统，能够获得这些现有系统各自监控的信息数据来实现船舶监管信息的生成、更新或核准，以及在必要时根据监管结果向这些交互的现有系统发送报警信息。

本例中的LNG港海域监管系统，信号连接了指定范围内一些至少6米高的塔架上安装的设备，如高强探照灯、同步筒形摄像机、热成像系统、电子围栏、定向声强驱散系统、高音喇叭等，通过光纤、同轴光缆等，这些设备通过接收控制指令进行数据采集，以及执行对非法闯入的船舶进行警告驱逐等操作。

本例中的前端LNG码头现场计算机接入LNG码头局域网，与LNG船舶进出港监管平台的LNG船舶监控中心计算机进行交互，经由该LNG船舶监控中心计算机向港务局、海事局、LNG码头办公室或其他监管部门的计算机系统，发送包含但不限于本发明所述系统的监管数据，接收监管部门人员输入的控制、查询指令传递给本发明的系统，从而实现各种文件报备、资料互传。

配合参见图2、图3所示，本发明所述LNG船舶远程监督系统的工作原理及功能，包含：

①、船舶港口监控，在电子海图上显示船舶位置。

②、AIS信息查询，调用AIS信息网信息，通过AIS信息网查询港口的船舶位置信息。

③、天气预报，显示实时气象信息，未来两天的天气预报。

④、港口船舶监控，显示LNG码头附近装有AIS设备与北斗导航设备的船舶。

⑤、报警功能，通过设置LNG船舶安全范围（如以指定LNG船舶为圆心，设置圆形的安全区域），其他船舶一旦进入安全区域，发出声光报警，护航拖轮离开此范围时也发出声光报警。

如果选中以某一条船为中心，以可选的设定距离为半径（如其周围2海里半径范围）设置安全区域，则该安全区域可以随船移动。如果以某一固定点为中心，所设置的安全区域（如其周围2海里范围）的位置不变。

⑥、船舶信息查询，通过接收、解析AIS信息来识别周围装有AIS设备的船舶；访问北斗服务器，识别装有北斗导航设备的船舶，显示周围船舶信息，查询船名、IMO号码、船舶位置、航向、宽度等信息。采用地名作为检索，模糊查询海图。

⑦、船舶管理功能，统计船舶信息和报警信息，建立船舶档案，统计所有船舶或统计某一区域的船舶。

⑧、快速查船，可通过搜索船名、MMSI、IMO号码的关键字等进行查询，可在海图上定位到查询到的船舶。

具体而言，本发明的船舶远程监督系统，集成了船舶自动识别系统(AIS)、电子海图、GPS、模糊辨识和综合评判算法，能够监控指定船舶周围30海里范围内的船舶，显示周围船舶的位置、航向、航速、船名、MMSI号码、IMO号码等信息，自由设置船舶安全警戒区，监控船舶动态及其他船舶进入本船安全警戒区，为船舶驾驶员、海事监管部门、岸基管理部门、LNG接收站提供声光报警，降低监控员、操作员的劳动强度，提高船舶安全性能。

不同权限的人员，需输入用户名及密码进行身份验证后，才能使用本发明系统为该权限所设定的各项功能。本发明的系统具有图库管理功能，支持根据用户指令，对任意一个存储的电子海图选择并在显示界面加载，概览图纸的信息、显示比例尺、版本号、上下左右边界，以及对选择的海图进行删除等操作。本发明的系统还支持对界面上显示的海图，进行整体放大/缩小，对被框选区域放大/缩小，上下左右移动，及设置海图显示的中心点及比例尺等操作。

本发明的系统支持设定的不同的显示模式：例如，选择显示海图的全部数据要素、标准数据要素或基本数据要素；选择海图显示为白天模式（明亮模式）或夜晚模式（暗淡模式）；选择使用传统的纸质海图的符号或采用简单符号来显示海图；选择是否在海图中显示经纬网络，等等。本发明的系统支持的图层操作，包含采用图层进行检索来查询海图的模糊查询，以及控制相关海图图幅的图层显示的图层管理。

本发明的系统提供对船舶的远程实时监控界面，不同时间或不同地点远程监控的船舶可以不同。图4的示例中以“永星”轮为指定船舶，以该船为核心设置安全警戒区。安全警戒区范围可自由设定，其他船舶进入该警戒圈内，则发出声光报警。在相应的设置界面，支持显示各个船舶的名称、MMSI号码、船籍等信息，将相应船舶设置为监控船或护航船，设置船舶安全区域的海里数，以及取消船舶安全区域设置，等等。

本发明的系统的船舶管理功能，支持对监测到的所有船舶信息进行统计、显示。在界面上选择相应的船舶，可以显示该船舶的具体信息，如：船名、国籍、航向、航速、经度、纬度、船长、船宽等信息。在船舶统计界面，通过输入IMO号码、船名、MMSI号码等信息作为关键字，可以进行“模糊查询”，查询出与关键字相应的船舶。类似的，本发明还支持在显示的海图上以鼠标选择区域，并对该区域内的船舶信息进行统计显示。

本发明的系统具有远程监控自动报警功能，如图5所示，能够自动记录所有靠近指定船舶的其他船舶，显示报警的序号、报警的船名、报警时间、报警信息（如距离指定船舶的最近距离等），在界面上还可以显示所记录船舶的具体信息。

综上所述，本发明在LNG船舶远程在线监督方面，通过LNG接收站港区实况的电子海图综合显示，实时显示LNG船、护航船及附近海域船舶的位置和动态信息，构建船舶电子档案；在计算机上智能化设置LNG船舶的安全警戒区域，不间断自动地进行预测预报、自动报警与记忆，监控室计算机实时显示码头及船舶动态信息；建立LNG船舶靠离泊过程及装卸作业远程监督系统数据库，存储记忆作业信息，回放船舶轨迹；远程在线监控系统的现场手持终端，实现管理上的组织协作；显示LNG接收站港区的海洋信息与天气预报。在互联互通方面，本发明可以实现船-岸之间多种身份显示终端，港务管理人员、LNG接收站管理人员、海事监管人员、门卫室，不同权限人员有不同的管理权限；实现在线文件报备、资料传输功能，方便与港口、海事等单位多向互动交流。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。