物联网应用案例

物联网应用案例 船舶智能运输管理系统的设计与开发 作者:李政 来源:CPS中安网 2011-07-01 10:17:08 摘要:近年来，有关我国长江流域重大灾害事故发生多起。另外，从信息的质量、有效性、实时性、可靠性以及提供信息服务的代价上来看，都说明现阶段我国的船舶交通管理系统的技术手段和功能还没有随着航运事业的发展而发展。 关键词:船舶 智能运输 水上运输 1 引言 水上运输作为人类历史上最古老的运输方式，一直发挥着重要作用，在相当长的时间里是最重要的运输方式。长江素有黄金水道之称，水域辽阔、港口众多，且与内陆其它河川相互连通，是我国内河的重要航道，其运输量大、成本低，具有其它运输方式无法比拟的优势，十分适合航运业发展。目前，长江干线共有货物运输码头458座，吞吐能力上亿吨，码头大型化、机械化和智能化将是长江港口发展的趋势。长江航道建设也进入整体加速推进阶段，截止2010年，重庆至宜宾河段可提高到三级航道的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，千吨级船舶可全年从重庆直达宜宾。三峡库区炸礁工程完工以后，2010年10月26日上午9时三峡大坝成功蓄水175米，万吨级船队将从三峡大坝直达重庆，中游地区实现江海直达运输，下游地区可常年通行3万吨海船，航运发展潜力巨大。 虽然我国在船舶运输安全监管方面出台了一系列法规和条例，开展了大量工作，但由于多方面的原因，近年来，有关我国长江流域重大灾害事故发生多起。另外，从信息的质量、有效性、实时性、可靠性以及提供信息服务的代价上来看，都说明现阶段我国的船舶交通管理系统的技术手段和功能还没有随着航运事业的发展而发展。这种发展应主要体现在交通形势分析、交通预警、交通管理和应急预案制定等智能化方面，强调的是快速、准确、 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ，且不增加VTS管理人员的工作强度。这暴露出船舶运输安全仍存在许多薄弱环节，应引起有关管理机构及船公司高度重视。主要表现在以下几个方面: (1)由于自然环境的影响，单传感器信号很难对目标实施精确定位监控。 (2)各个船舶之间彼此孤立，相互之间缺乏信息交流。 (3)机务管理依旧采用比较原始的手段，不够科学化。 (4)管理人员的工作经验、精神状态等人为因素，导致系统功能不能充分发挥。 因此，必须特别关注和高度重视水上运输运输存在的问题，预防事故的发生，开发基于局域网基础上，并将船舶机务及其他管理人员联成一体的机务管理信息系统，是实现机务管理科学化、现代化的有效手段[4]。针对这一特点，本文主要是实现对船舶机务的科学化管理，搭建船舶智能运输管理系统平台框架，并编制了基于信息融合与数据挖掘的船舶智能运输管理系统软件。以便准确地了解船舶的运行状况、船舶设备的安全状况、港口情况，对保证船舶安全高效地航行，对提高航运管理部门管理效率，降低船舶运输公司的运营安全和成本有着重要的现实意义。这样才能有效解决现有问题，实现长江船舶运输的可持续发展和高效管理，顺利推进畅通重庆相关政策和技术的有效实施。 2 船舶智能运输数据处理及信息发布 整个系统的实质就是利用高新技术对传统的交通管理系统进行改造而形成的一种信息化、智能化、社会化的新型交通管理系统，将ITS的理论和方法应用在船舶交通管理系统中，就形成了智能化船舶交通管理系统MITS。该系统结合了VTS系统和AIS系统的双重功能优点，能MITS真正发挥监控水域交通的功能，保障船舶航行安全和保护水域环境安全的作用，使管理人员能及时、准确、全面的掌握船舶的航行动态，预测水域中潜在的交通隐患，及时做出交通组织 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 或应急方案，有效防止灾难的发生，最大限度地减少灾难损失。 通过基于船舶智能运输管理系统软件在航运管理系统的应用，实现航运各子系统之间信息共享，提高航道通行能力和交通效率，并且还可以做到航运信息管理的系统化、规范化和自动化。智能航运管理系统综合信息平台工作原理框架如图1所示。 在本系统中，为了方便的对数据进行实时处理，我们建立了一个专用数据库用来存放数据，使用的数据库管理系统是SQL SERVER 2005。该系统分为六大模块，分别是多传感器数据采集模块;通信网络模块;数据存储与管理模块;交通信息处理模块;交通信息显示与发布模块;结果统计及信息查询模块组成。 多传感器数据采集模块，主要包括静态数据、动态数据、与航向有关的信息和与安全有关的信息，静态交通数据包括船舶识别码、船名和呼号、船长和船宽、船舶总吨、船舶类型和定位天线位置;动态交通数据包括船位及精度指示、UTC时间、船舶航向和航速、船舶航行状态和转向角度等;与航行有关的信息:船舶吃水深度、危险品、目的地、ETA和航行计划;与安全有关的短信息:航行警告等。多传感器数据采集模块的主要采集设备是GPS、雷达、AIS、声纳、视频监控器、水位测定仪、风速测定仪等[5]。 通信网络模块，起着信息传递与信息交换的作用。通过通信网络将采集到的交通数据传输到交通信息处理中心进行存储与管理;同时，它可作为交通控制中心发布交通信息的手段，将实时交通信息发布到相关部门进行决策。 数据存储与管理模块，对航线的基础地理信息，静态交通信息和动态交通信息进行综合管理，实现各个模块之间的数据交换，合理调运交通数据，对动态交通信息进行实时的更新。 交通信息处理模块，通过利用有效的数据处理模型和方法对采集到数据库的交通数据进行分析、计算和处理，实现杂波抑制、增益抑制、幅频运算、恒虚警、反异步干扰和动态杂波地图分析等。该模块还可完成对各种交通信息的处理，并进行交通状态判断与预测，交通运行状态的综合分析等。 交通信息显示与发布模块，主要是通过运行轨迹图和数据 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 的形式显示出来，简捷直观，很容易理解。同时，配合相关监控软件将雷达系统设备的运行状态及情报信息图形化显示，进一步实现互联网、广播等不同手段准确实时的发布给用户，提供决策信息，实现交通安全。 结果统计及信息查询模块，主要是保存以上每一步的处理结果，用户需要的时候可以方便查询。同时在每一步的处理过程中对处理的特征量进行统计，并实时显示出来。 基于以上各个模块之间相互作用可实现船和岸、船和船、岸和船之间的信息传递。他们能够互相收发信息，避免碰撞，确保船舶的安全行驶。 3 基于Matlab图形界面的船舶管理系统开发 3.1 系统开发环境 航运智能管理系统软件开发，服务器选用Windows 2000 Server;数据库SQL Server 2005;以Matlab R2009a为平台，采用图形界面设计，核心算法采用MATLAB语言实现。采用模块化开发思想，确定系统的总体设计的思路，在分析整个系统的输入/输出基础上，以提高系统的开放性、可伸缩性和通用性，人机交互采用GUI对话框的方式进行。 3.2 系统功能描述 3.2.1串口数据预处理功能 现代雷达系统和AIS系统中，要求在对空间扫描的同时用计算机对多个目标进行航迹跟踪。从多传感器前端送来的目标信息，由于多目标数据融合时间不同步、数据率不一致以及多传感器空间分布存在差异，首先必须把来自不同平台的多传感器的多目标数据进行时空对准。接下来，把属于同一目标的点迹进行关联。 3.2.2船舶实时监控功能 航迹关联以后，再将来自某一目标的多元信息，即多传感器的数据，加以智能化合成，产生比单一信源更精确、更完整的关于目标的估计与判断。进一步研究雷达信号与GIS-T、GPS、AIS等数据的融合，进行船舶实时动态监测，即实现实时监测航运企业的所有船舶，特别是在港口、航道等交通敏感区，设置预警区域，显示报警点的位置及报警内容;同时，能够对预案进行评价，为指挥人员处理突发事件的决策方案提供依据。 3.2.3交通信息分析及显示功能 交通信息分析及显示功能主要提供航运状态分析，并以动态显示的方式实时发布出来，有利于相关部门和执法人员直观交通运行的安全状况。 3.2.4交通信息资料管理功能 通过对一定时间和空间范围内的交通特性以及一些基础数据的分析，反应出航运智能运输的一些基本规律，同时，这也是对交通建设、管理、规划、评价和预测不可或缺的依据。船舶智能运输管理系统的功能模块如图2所示。 3.3 系统总体框架及结构设计 该系统采用模块化开发思想，确定系统的总体设计的思路，在分析整个系统的输入/输出基础上，采用Windows XP 操作系统平台的模块化软件设计，以提高系统的开放性、可伸缩性和通用性，人机交互采用GUI对话框的方式进行。 设计原则:软件开发遵守软件工程规范，实施版本控制，新业务功能的增加不影响原有的系统运行，同时使系统易于维护、升级、扩展及在此基础上二次开发。 软件体系结构:三层模型设计，数据层、应用框架层、功能组件层。数据层为多源传感器数据的输入输出等;应用框架层主要实现用户与程序的交互界面;功能组件层由各种组件和控件组成，实现数据处理功能。 软件I/O接口:软件以多传感器数据作为输入处理对象，用户通过操作软件的应用框架调用功能处理组件模块，实现相应处理。 软件设计流程:定义数据模型及输出结果的类型;数据层与框架层的代码实现;功能组件层接口定义;功能组件层代码实现及单元模块测试;系统测试。 4 系统实现 本系统实现的多传感器分别是采用雷达(目标1、目标2、目标3)和AIS进行数据采集，雷达的采样周期是5s，AIS的采样周期是10 s。所有数据存储在初始数据库中(SQL SERVER 2005)，接下来对两种传感器采集的数据在本系统上进行处理，实现船舶智能运输的实时管理。 4.1数据预处理模块 数据预处理主要是净化传感器采集的原始数据，为后面的数据处理做好基础准备。针对我国航运所处环境的特点，本系统采用基于逻辑的方法来实现航迹的起始跟踪，该方法在虚警概率比较低的情况下，起始航迹的效果比很好。 4.2数据时空对准模块 所谓数据时间对准就是对各传感器采集的目标数据进行内插、外推，将高精度观测时间上的数据推算到低精度观测时间点上。 本系统的空间对准的主要任务是把雷达的极坐标和AIS的WGS-84坐标都根据相应的公式转化成地心直角坐标进行统一。 4.3航迹关联模块 航迹关联问题是如何判断来自不同传感器的航迹估计值是否代表同一目标，实际上就是解决传感器空间覆盖区域中的重复跟踪问题。 4.4航迹融合及融合评价模块 多传感器数据融合，就是组合或融合来自多个传感器或其他数据源的数据，也可将数据融合看作是将不同来源、不同模式、不同媒质、不同时间、不同表示的信息加以有机地结合，以获得综合的、更好的估计，最后得到对监控目标更精确的描述[6]。针对以上数据融合的结果，并和实际的航迹做一比较，检验数据融合的精度是否达到用户的要求。 系统的软件实现如图3所示。通过设置下拉菜单，采用人机交互的方式，可以实现船舶的实时监控，进一步可以进行航迹预测，为决策部门提供理论支持。 5 结语 在本系统中，针对重庆长江流域航运的具体特点，进行航运智能运输仿真系统(MITSS)基本架构研究。通过建立多源数据动态更新方法来实现船舶的精确定位与监控，达到提高航道的管理和安全水平、增加交通的机动性、减少船舶运输对环境的影响、提高航道通行能力和交通效率的目的，确保重庆水路交通运输的畅通。其次，该系统也可以进行不同管理部门(消防系统，公安系统)之间的数据共享，为进一步的决策提供理论支持，实 现政府管理与部门服务的有效结合。最后，本系统还具有二次开发的接口，用户可以根据自己的需要进行系统功能完善，进而可以应用到其他相关领域进行智能数据处理。 下面是泰戈尔励志经典语录，欢迎阅读。 不需要的朋友可以编辑删除～～ 1. 上帝对人说道:“我医治你，所以要伤害你;我爱你，所以要惩罚你。” 2. 如果错过太阳时你流了泪，那么你也要错过群星了。 3. 天空中没有翅膀的痕迹，但我已飞过。 4. 当你把所有的错误都关在门外，真理也就被拒绝了。 5. 错误经不起失败，但是真理却不怕失败。 6. 离我们最近的地方，路程却最遥远。我们最谦卑时，才最接近伟大。 7. 爱就是充实了的生命，正如盛满了酒的酒杯。 8. 月儿把她的光明遍照在天上，却留着她的黑斑给她自己。 9. 生命因为付出了爱，而更为富足。 10. 果实的事业是尊重的，花的事业是甜美的，但是让我做叶的事业罢，叶是谦逊地专心地垂着绿荫的。 11. 上帝对人说道:“我医治你，所以要伤害你;我爱你，所以要惩罚你。” 12. 如果错过太阳时你流了泪，那么你也要错过群星了。 13. 天空中没有翅膀的痕迹，但我已飞过。 14. 当你把所有的错误都关在门外，真理也就被拒绝了。 15. 错误经不起失败，但是真理却不怕失败。 16. 离我们最近的地方，路程却最遥远。我们最谦卑时，才最接近伟大。 17. 爱就是充实了的生命，正如盛满了酒的酒杯。 18. 月儿把她的光明遍照在天上，却留着她的黑斑给她自己。 19. 生命因为付出了爱，而更为富足。 20. 果实的事业是尊重的，花的事业是甜美的，但是让我做叶的事业罢，叶是谦逊地专心地垂着绿荫的。 21. 失败可以导致胜利，死亡可以导致永生。 22. 任何事物都无法抗拒吞食一切的时间。 23. 虚伪的真诚，比魔鬼更可怕。 24. 母亲不仅仅属于家庭，而且还属于世界。我尝过做母亲的痛苦，但却没有做母亲的自由。 25. 鸟翼系上黄金，这鸟便永远不能在天上翱翔 26. 真理是严酷的，我喜爱这个严酷，它永不欺骗。 27. 果实的事业是尊贵的，花的事业是甜美的;但是让我做叶的事业吧，叶是谦逊地、专心地垂着绿荫的。 28. 夜把花悄悄地开放了，却让白日去领受谢词。 29. 有时候，两个从不相识的人的确也很可能一见面就变成了知心的朋友。 30. 青春啊，难道你始终囚禁在狭小圈子里?你得撕破老年的蛊惑人心的网。 31. 全是理智的心，恰如一柄全是锋刃的刀。它叫使用它的人手上流血。 32. 要使生如夏花之绚烂，死如秋叶之静美。 33. 权力把受害者的百般苦恼看作忘恩负义 34. 真理之川从他的错误的沟渠中流过。 35. 虚伪的真诚，比魔更可怕。 36. 休息与工作的关系，正如眼睑与眼睛的关系。 37. 抽象概念作为一种见解倒是不错的，但应用到人们身上，就不那么行得通了 38. 你可以从外表的美来评论一朵花或一只蝴蝶，但你不能这样来评论一个人。 39. 世界上的一切伟大运动都与某种伟大理想有关。 40. 我们把世界看错了，反说它欺骗我们 41. 我给你爱的阳光，同时给你光辉灿烂的自由。 42. 顺境也好，逆境也好，人生就是一场对种种困难无尽无休的斗争，一场以寡敌众的战斗。 ——罗宾德拉纳特?泰戈尔 43. 真理穿了衣裳觉得事实太拘束了，在想象中，她却转动得很舒畅。 44. 如果把所有的错误都关在门外的话，真理也要被关在门外了。 45. 贞操是从丰富的爱情中生出来的资产。 46. 有些事情是不能等待的。假如你必须战斗或者在市场上取得最有利的地位，你就不能不冲锋、奔跑和大步行进。 47. 在哪里找到了朋友，我就在哪里重生。 48. 爱是亘古长明的灯塔，它定晴望着风暴却兀不为动，爱就是充实了的生命，正如盛满了酒的酒杯。 49. 那些仅仅循规蹈矩过活的人，并不是在使社会进步，只是在使社会维持下去 50. 医治罪恶的正确方法是和它进行斗争 51. 在任何情况之下，天神都不会用镣铐来束缚他所创造的人的;他使他们的生活经常发生变化，从而得到启发。 52. 只有人类精神能够蔑视一切限制，相信它的最后成功，将它的探照灯照向黑暗的远方。 53. 不要从你自己的袋里掏出勋绩借给你的朋友，这是污辱他的。 54. 埋在地下的种子产生果实，却并不要求什么报酬。 55. 情报对敌人和我们周围的世界的了 56. 在老年时，会有许多闲暇的时间，去计算那过去的日子，把我们手里永久丢失了的东西，在心里爱抚着。 57. 真理只有用它受到的阻力和反对来检验它是真是假„„真理必须通过它在各个时代受到的反对和打击被人重新发现。 58. 生命是永恒不断的创造，因为在它内部蕴含着过剩的精力，它不断流溢，越出时间和空间的界限，它不停地追求，以形形色色的自我表现的形式表现出来。 59. 我宁愿要那种虽然看不见但表现出内在品质的美。 60. 静止便是死亡，只有运动才能敲开永生的大门。 61. 我希望你照自己的意思去理解自己，不要小看自己，被别人的意见引入歧途。 62. 如果错过了太阳时你流了泪，那么你也要错过群星了。 63. 要是童年的日子能重新回来，那我一定不再浪费光阴，我要把每分每秒都用来读 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf ! 64. 月儿把她的光明遍照在天上，却留着她的黑斑给它自己。 65. 人所追求的，不过是看到“新事物”以无比壮丽的姿态出现在那摧毁“旧事物”的火焰顶上罢了。 66. 我们的生命是天赋的，我们惟有献出生命，才能得到生命。 67. 如果你对一切错误关上了门，那么真理也将将你关在门外 68. 我们如海鸥与波涛相遇似地，遇见了，走近了。海鸥飞去，波涛滚滚地流开，我们也分别了。 69. 完全按照逻辑方式进行思维，就好像是一把两面都昌利刃而没有把柄的钢刀，会割伤使用者的手。 70. 祖国的伟大和力量原来就蓄存在祖国的自己身上 71. 宗派主义，使人完全忘记了人就是人这个简单明白的真理 72. 那些仅仅循规蹈矩的过活的人，并不是在使社会进步，只是在使社会得以维持下去 73. 多和朋辈交游无疑是医治心病的良方。 74. 不要从你自己的袋里掏出勋章借给你的朋友，这是侮辱他的。 75. 永恒的献身是生命的真理。它的完美就是我们生命的完美。 76. 世界上使社会变得伟大的人，正是那些有勇气在生活中尝试和解决人生新问题的人! 77. 有生命力的理想决不能象钟表一样，精确计算它的每一秒钟。 78. 总会发生些情愿与不情愿、知道与不知道、清醒与迷误的那种痛苦与幸福的事儿。但如果心里存在虔诚情感，那么在痛苦中也会得到安宁。否则，便只能在愤怒争吵、妒嫉仇恨、唠唠叨叨中讨活了。 79. 生活本身就是五花八门的矛盾集合——有自然的也有人为的，有想象的也有现实的。 80. 超越国界，比国家更伟大的东西，只能通过国家来显示自己 81. 思想以自己的言语喂养它自己，而成长起来。 82. 真理之川，从它的错误之沟渠中流过。 83. 附和真理，生命便会得到永生。 84. 蜜蜂从花中啜蜜离开时营营地道谢，浮夸的蝴蝶却是相信花是应该向他道谢的。 85. 有勇气在自己生活中尝试解决人生新问题的人，正是那些使社会臻于伟大的人!那些仅仅循规蹈矩过活的人，并不是在使社会进步，只是在使社会得以维持下去。 86. 人生虽只有几十春秋，但它决不是梦一般的幻灭，而是有着无穷可歌可颂的深长意义的;附和真理，生命便会得到永生。 87. 你若爱她，让你的爱像阳光一样包围她，并且给她自由。 88. 虚伪永远不能凭借它生长在权利中而变成真实。 89. 闪射理想之光吧，心灵之星!把光流注入，未来的暮霭之中。 90. 妥协对任何友谊都不是坚固的基础。 91. 如果你因失去了太阳而流泪，那末你也将失去群星了。 92. 要是爱情不允许彼此之间有所差异，那么为什么世界上到处都有差异呢? 93. 虚伪永远不能凭借它生长在权力中而变成真实。 94. 我们必须奉献于生命，才能获得生命。 95. 当形式是内容的本身，它和内容是 96. 全是理智的人，恰如一把全是锋刃的刀，叫使用它的人手上流血 97. 造物主把像你这样的人派遣到人世间来，是要你担负一定的责任的，所以你决不应该轻视自己的身体。 98. 人类的历史是很忍耐地等待着被侮辱者的胜利。 (印度)《飞鸟集》 99. 学习必须与实干相结合。 104. 蜜蜂从花中啜蜜，离开时营营的道谢。浮夸的蝴蝶却相信花是应该向他道谢的。 105. 刀鞘保护刀的锋利，它自己则满足于它的迟钝。 106. 知识是珍贵宝石的结晶，文化是宝石放出来的光泽。 107. 当我们是大为谦卑的时候，便是我们最近于伟大的时候。 108. 如果错过了太阳时你流了泪，那么你也要错过群星了。 109. 爱是理解的别名。 110. 眼睛不能看到你，因为你是眼睛中的瞳仁;心灵不能了解你，因为你是内心深处的秘密。 111. 世界上最遥远的距离不是生与死，而是我站在你面前，你却不知道——我爱你。 112. 生当如夏花之绚丽，死当如秋叶之静美。 113. 你微微地笑着，不同我说什么话。而我觉得，为了这个，我已等待得久了。 114. 使生如夏花之绚烂，死如秋叶之静美。 115. 让死者有那不朽的名，但让生者有那不朽的爱。 116. 我们把世界看错了，反说世界欺骗我们。 117. 你看不见你自己，你能看见的只是自己的影子 118. 生当如夏花之绚烂，死当如秋叶之静美。 119. 闪射理想之光吧/心灵之星!把光流注入/未来的暮霭之中。 120. 我们只有献出生命，才能得到生命。 121. 爱情是理解和体贴的别名。 122. 相信爱情，即使它给你带来悲哀也要相信爱情。 123. 女人，罪恶把你剥得赤裸，诅咒把你洗净，你升华成完善的生命。 124. 在消除贫困的时候，我们会拥有自己的财富，而拥有这笔财富，我们却会失去多少善心，多少美和多少力量啊! 125. 静止便是死亡，只有运动才能敲开永生的大门。 126. 老是考虑怎样去做好事的人，就没有时间去做好事。 127. 那些缠扭着家庭的人，命定要永远闭卧在无灵魂世界的僵硬的生活中。 128. 我希望你照自己的意思去理解自己，不要小看自己，被别人的意见引入歧途 129. 真理之川从他的错误的沟渠中流过。 148. 当青春的光彩渐渐消逝，永不衰老的内在个性却在一个人的脸上和眼睛上更加明显地表露出来，好像是在同一地方久住了的结果。 149. 人的青春时期一过，就会出现名象秋天一样的优美成熟时期，这时，生命的果实象熟稻子似的在美丽的平静的气氛中等待收获。 150. 知识是珍贵宝石的结晶，文化是宝石放出的光泽 151. 在你青春的无忧无虑的生涯里，你屋子里所有的门户始终洞开着。 152. 一个人的青春时期一过，就会出现像秋天一样的优美的成熟时期，这时，生命的果实像熟稻子似的在美丽的平静的气氛中等待收获。 153. 果实的事业是尊贵的，花的事业是甜美的，但是让我们做叶的事业罢，叶是谦逊地专心地垂着绿荫的 154. 天空虽不曾留下痕迹，但我已飞过 155. 当你错过太阳而流泪，你也将错过群星了 156. 世界上的一切伟大运动都与某种伟大理想有关。 157. 有生命力的理想决不能象钟表一样，精确计算它的每一秒钟。 158. 生命是永恒不断的创造，因为在它内部蕴含着过剩的精力，它不断流溢，越出时间和空间的界限，它不停地追求，以形形色色的自我表现的形式表现出来。 159. 界上使社会变得伟大的人，正是那些有勇气在生活中尝试和解决人生新问题的人! 160.宗教就会象财富、荣誉或家族那样，仅仅成为一种人们引以自豪的东西。