传播统计分析

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传播统计分析范文第1篇

关键词：物联网；数据采集；无线传感网络

引言

随着传感器技术、RF射频技术及无线传感网络技术的发展，基于物联网的数据采集分析系统逐渐代替传统的单中心数据传输及处理架构，将传感器节点按照一定逻辑进行划分，划分后的子网中采集数据在内部先进行融合，并通过簇首节点与其他无线传感及处理中心进行交互[1]，有效提高了采集数据的传输及处理效率。本文在分析船舶移动数据采集系统架构基础上，重点研究基于物联网架构的实现技术，最后设计基于ARM的处理系统。

1物联网的通信方式分析

物联网数据采集与分析系统的数据通信由无线传感网络内部通信和无线传感网络与处理中心之间通信2部分组成，其中传感网络与处理中心的通信方式与传统架构一样，分为有线以太网传输与无线通信传输（各类3G，4G传输技术），传感网络内部有以下3类主流传输模式：1）Wi-fi短距离通信技术Wi-fi适用于短距离的传感器节点数据传输，在一个子网络内部设立中心控制器MAC，对各个传感器数据路由进行转发。Wi-fi适用于传输半径200m内的无线传感网络[2]。2）NFC无线传输技术与Wi-fi短距离通信技术相比，NFC无线传输技术信道的建立更快，并通过特定频率的载波对数据进行加密传输，但其数据传输的距离更短，适用于海上军事通信系统。3）ZigBee通信技术适用范围最广泛的物联网无线传感网络通信技术，对于不同网络层的应用接口API都进行了规范，适用于覆盖范围较广的传感网络，网络容量较大，适用于海上气象传感网络、海底勘探系统等。

2船舶移动采集分析系统软件设计

以嵌入式Linux为操作系统，搭建了基于物联网的船舶移动采集分析系统，传感器网络传输利用Zig-bee通信技术对采集数据进行传输，传感网络与处理中心的管理平台通过TCP传输[3]，整个系统的功能模型如图1所示。

2.1基于物联网的数据采集模块设计

数据采集模块首先通过身份认证确认传感器的可靠性，外部设备加入采集系统需要向中心管理系统获取身份同步数据，获取完毕后进行数据采集，采用ModbusRTU协议，对高位字节数的扩展可灵活实现传感器数据的删除、增加及修改。数据采集分普通数据与视频数据，对于视频数据采用Linux兼容V4L2接口，将视频信号映射至内存扩展地址。当数据进行调用及传输时，可直接通过绝对或相对内存地址获取图像数据，减少数据拷贝时间。原始的视频数据采用YUV颜色编码格式，Y-U-V分别代表数据的灰色度、亮度及颜色像素。原始YUV格式所占存储空间较大，数据冗余度较高，在传输前需要进行压缩。由于传感网络带宽限制，本文采用H.264高压缩编码方式，压缩比达到100∶1，整个船舶移动数据采集模块如图2所示。

2.2基于物联网的数据传输模块设计

基于物联网的船舶移动数据采集分析系统不仅需要实现传感网络内部的数据传输，还需要实现无线传感网络之间及传感网络与管理中心的数据传输。本文采用Zigbee通信技术，传输速率达到216kb/s。对于传感器采集的普通数据，首先需要在传感网络内部进行数据融合，封装成统一的数据格式。系统的时效性要求较高，精确性要求较低，采用UDP协议[4]。对于采集的视频数据，需要构建客户端/服务端架构B/S，终端可以通过HTTP协议实时浏览图片[5]，支持多线程TCP服务。图3为给出了基于物联网的视频传输流程图。

3算法仿真

最后对本文研究的基于物联网的船舶移动数据采集与分析系统的数据传输进行仿真实验，首先对非视频数据进行传输，一共分为6组，其发送与接收仿真时间如表1所示。可以看出，对于采集普通数据，接收与发送之间的时延在2s左右。图像数据一共分为50组，发送与接收的仿真时间如图4所示。

4结语

传播统计分析范文第2篇

关键词：船舶；动力定位系统；设计原理；控制技术；加工制造；分析

中图分类号：U66文献标识码： A 文章编号：

随着船舶加工制造技术的不断发展以及船舶加工制造要求的不断提高，具有高性能并且系统功能完善的船舶加工制造设计，成为当前船舶加工制造与设计生产研究的重点。动力定位系统作为高性能船舶的重要功能系统，在船舶加工制造设计中进行应用也越来越普遍。本文就将结合某船舶制造设计中的动力定位系统制造设计情况，对于高性能船舶动力定位系统的控制技术进行分析论述。

1、高性能船舶动力定位系统设计方案分析

某船舶制造设计方案主要是为了满足船舶运行应用中的自动化操作控制要求，并且为了实现恶劣气候环境条件下船舶的航运安全的保障，根据船舶设计制造的相关要求，需要进行动力自动定位系统的设置实现。根据船舶制造设计的相关要求以及规定，在进行船舶动力定位系统的设置中，确定了下列设计方案。

1.1 船舶电力系统的设计

首先，在船舶动力定位系统的电力系统设计中，主要设置了两台特定功率的轴带发电机，同时还设置应用了两台不同功率的主柴油发电机和一台特定功率的应急发电机。此外，还在船舶动力定位系统的电力系统进行了一个12屏主配电板的设置，并设置有相应的应急配电板，对于电力系统的电站设置有专门的电站管理系统，能够对于电力系统电站机组的自动起停运行以及自动并车、转移负载、大功率负载询问、机组运行故障报警处理等功能，进行控制实现。总之，对于船舶的动力定位系统来讲，电力系统结构部分主要是进行动力定位系统侧推以及方位推等设置运行中所需驱动动力的提供实现，同时，对于船舶中的各种设备以及操作控制系统进行工作电源的提供与保障。

1.2 船舶推进系统设计分析

其次，在进行与船舶动力定位系统相关的推进系统设计中，主要就是进行推进主机以及齿轮箱、轴系、可调桨、方位推等设备装置的设计实现。船舶运行过程中主机与轴带电机、方位推与艏侧推等之间，可以相互进行备用，以对于船舶推进系统的安全可靠运行进行保障实现。通常情况下，在船舶制造设计中，船舶推进系统中的各个主要设备通过通讯线路与动力定位控制系统实现相互联系，同时通过动力定位系统的控制作用，实现船舶运行中的动力推进功能。

1.3 船舶动力定位系统设计分析

在对于船舶动力定位系统的设计实现中，主要进行了船舶动力定位系统中的动力定位操作台以及便携式定位操作板、动力定位系统控制器等结构设备的设置实现，根据对于动力定位系统上述设计，在船舶运行过程中，能够实现对于船舶运行的手动操作以及自动转向、自动定位、自动寻迹航行、自动跟踪目标航行和自动导航等功能的实现。在船舶动力定位系统工作运行实现过程中，系统中的动力定位操作台是系统的主要控制中心，通过操纵杆以及显示器进行操纵控制实现，动力定位系统控制器主要是进行动力定位系统信号的采集和信息处理中心的控制实现，总之，船舶运行过程中，动力定位系统的这些结构组成系统之间相互作用关系，实现动力定位系统在船舶运行中功能作用。

2、船舶动力定位系统的控制技术分析

根据上述对于船舶定位系统以及运行关联系统的设计，在船舶运行过程中，动力定位系统的控制运行作用实现，主要是通过预先在船舶动力定位控制系统中的动力定位控制器上进行终点坐标以及预定航行轨迹的输入设置，然后由动力定位控制系统根据输入的预定航行轨迹，通过定位控制就散方法对于船舶的航行方向和速度等进行计算求得，从而实现对于船舶预定轨迹航行的控制保障。如下图2所示，为船舶动力定位系统结构原理示意图。

图2 船舶动力定位系统结构原理示意图

根据船舶动力定位系统的运行控制结构原理，可知该系统是一个双输入和双输出的多变量控制系统，在船舶自动化航行问题的避免与安全保障控制中，虽然也能够满足船舶制造设计的相关要求，但是系统结构相对比较复杂，运行控制过程中响应比较慢，并且具有较大的控制偏差。结合船舶动力定位系统的结构原理，哎进行不确定的多个变化量计算中，使用神经网络计算方法进行计算分析具有较大的优势，根据这一情况，基于船舶动力定位系统的原有设计方案与原理，进行了如下图2所示的系统改进设计与计算控制。

图2 船舶动力定位神经网络控制系统结构示意图

该动力定位系统改进设计方案中，动力定位系统在船舶运行中的控制功能与作用实现，主要是通过BP神经网络计算方法，根据样本集中的样本进行实际输出值以及误差测度的计算求得，并对于船舶动力定位系统中的输出层权值进行调整，通过重复循环实现对于相关要求与条件的满足。在改进的船舶动力定位系统中，对于船舶自动航行问题的避免与航向安全的保障控制实现，主要是通过将航向方位以及距离作为神经网络计算中的输入元素，同时将舵角以及主机运转方向作为神经网络计算中的输出值，同时根据前期人工操作船舶航行控制的相关数据作为计算样本，进行神经网络的计算训练，使神经网络对于船舶航行过程中的指定位置移动中的舵机和主机运行规律进行识别，并进行网络权重的收集贮存，以进行船舶的航向控制实现。

3、结束语

总之，高性能船舶动力定位系统，对于船舶自动化航行过程中的问题避免，以及对于恶劣天气条件下的船舶航行安全保障等，都有着积极的作用和意义，因此，进行高性能船舶动力定位系统技术的分析，也具有积极作用和价值意义。

参考文献

[1]赵大威,边信黔,丁福光.非线性船舶动力定位控制器设计[J].哈尔滨工程大学学报.2011（1）.

[2]王宗义,肖坤,庞永杰,李殿璞.船舶动力定位的数学模型和滤波方法[J].哈尔滨工程大学学报.2009（4）.

[3]李文魁,张博,田蔚风,陈永冰,周永余.一种波浪中的船舶动力定位运动建模方法研究[J].仪器仪表学报.2007（6）.

传播统计分析范文第3篇

关键词:GIS;AIS;船舶;监控系统;分类显示

Ship Classified Display of GIS-based AIS Vessel Monitoring System

ZHOU Cui

(Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China)

Abstract: This paper briefly described the basic knowledge of GIS, AIS and ARCGIS development tools, and thoroughly described the establishment of ship classes with object-oriented thinking, and then realized the ship's dynamic and classified display using ArcObjects components to draw and render the ship.

Key words: GIS; AIS; ship; monitoring system; classified display

当前船舶日趋大型化、高速化,水上交通日趋繁忙,为了满足社会和经济的发展和监控对水上交通的需求,在原有的船舶综合监控系统的基础上,对于船舶分类显示的要求也日渐强烈。

1 地理信息系统的基本知识

1.1 GIS的概念

物质世界中的任何事物都被牢牢地打上了时空的烙印。人们的生产和生活中百分之八十以上的信息和地理空间位置有关。地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)作为获取、整理、分析和管理地理空间数据的重要工具、技术和学科,近年来得到了广泛关注和迅猛发展。由于信息技术的发展,数字时代的来临,理论上来说,GIS可以运用于现阶段任何行业。

1.2 GIS的技术特点

1) GIS能按照地理坐标和一定的数据格式对空间数据和属性数据进行统一的存储与管理,其数据结构主要有两种类型:矢数据结构和栅格数据结构。

2) GIS具有图属双向查询检索、统计计算和列表制图等功能,并且可以按照指定的范围进行图形和提供综合的空间分布数据;另外,GIS还具有很强图形功能。

3) 向用户提供空间数据多因素空间分析、复合评价、预测预报、模拟优化等功能。

1.3 GIS的应用

地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展,广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。

1.4 GIS的主要开发模式

1) 独立开发。指不依赖于任何GIS工具软件,从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果输出,所有的算法都由开发者独立设计,然后选用某种程序设计语言,如Visual C++、Delphi等,在一定的操作系统平台上编程实现。这种开发的好处是无须任何商业GIs软件的支持,缺点是投资大、周期长而且功能上很难与商业化GIS工具软件相比。

2) 单纯的二次开发。指完全借助GIS软件提供的工具进行系统开发。用户一般都是在原有的GIS软件开发平台上,使用GIS软件厂商提供的宏语言,如ESRI的ArcView 的Avenue 语言,MapInfo的MapBasic 语言等来开发自己的应用程序。这种方式省时省心,但进行二次开发的脚本语言,作为编程语言,功能极弱,用它们来开发应用程序仍然不尽如人意,并且所开发的系统不能脱离GIS平台软件,是解释执行的,效率不高。

3) 集成二次开发。集成二次开发是指以通用软件开发工具为平台,利用专业的GIS工具软件所开发出来的GIS软件。其主要方式有采用对象链接和嵌入自动化技术和利用GIS工具软件生产厂商提供的建立在Ocx技术基础上的GIS功能控件。这种开发方式既可以充分利用商业GIS工具软件的功能,又可以利用可视化开发语言高效、方便等编程特点,开发出的软件具有可靠性高、易移植、便于维护等优点。唯一的不足之处是要购买GIS工具软件。

4) 基于GIS组件的二次开发。目前最为流行的是基于GIS组件的二次开发,它的基本思想想是把GIS各大功能模块划分为几个组件,每个组件完成不同的功能,各个组件之间以及GIS组件和非GIs组件之间可以方便地通过可视化软件开发环境集成起来,形成最终的GIS应用。它的主要特点是小巧灵活,价格便宜;开发简便;具有很强的扩展性;更加大众化和强大的GIS功能。

2 船舶自动识别系统的基本知识

2.1 AIS的组成结构

船舶自动识别系统(Automatic Identification System,简称AIS系统)由岸基(基站)设施和船载设备共同组成,是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。它主要由船台设备和岸台系统两部分组成。

1) 船台设备是一种船载广播式应答器。它使用海上VHF频段工作,能够发出船舶的各种信息,包括身份、船位、船首向、船舶类型、船舶长度、宽度、吃水等信息。典型的AIS船台设备是由一台VHF发射机、两台VHF TDMA接收机、一台VHF DSC接收机、一台带有标准的船用电子通信接口(IED 61162/NMEA0183/200)的控制装置以及各种必要的传感器组成。

2) 岸台系统由一系列岸网而成。一个典型的岸台由VHF TDMA收发机、VHF DSC接收机、基站控制器(BSC)、网络设备、控制软件和应用软件组成。AIS基站收发机遵从ITU-RM.1371建议案《AIS技术特性标准》,可安装在VIS系统中或作为AIS沿海网络的核心单元。借助基站控制器(BSC),基站收发机可以相互连接实现对海岸线的覆盖。收发机还可配置为转发站。

2.2 AIS使用到的技术

AIS工作在VHF频带,可以做到每秒2000个报告,每2秒钟可更新一次。使用时分多址技术(TDMA)来满足高速传输速率并保证可靠的通信。AIS采用OSI七层工作模式中低四层:物理层、数据链路层、网络层和传输层。物理层主要实现数据流的传输,提供必要的物理设备。数据链路层定义数据的工作技术,用于校验数据和数据的同步收发。网络层负责建立和维持信道的连续,控制信道上的数据流向,优化信道的使用。传输层主要处理来自对话层、网络层、GNSS等定位导航仪器的信息,实现与OSI高三层协议的接口。

2.3 AIS的主要功能

IMO已在新修正SOLAS第5章和第19条中规定了通用AIS的配备要求。该系统的配置已于2002年7月1日起新造船舶开始强制执行,同时,对所有从事海上航行的船舶于2004年7月1日起强制装备,300总吨以上能够从事国际运输的船舶,500总吨及以上不从事国际航运的货船和所有客船,均需要安装AIS的设备。规则阐述AIS应有如下功能:

1) 自动向合适配备的岸台、其他船舶和航空器提供信息,包括船舶识别、类型、位置、航向、航速、航行状态和其他与安全有关的信息;

2) 自动接收来自其他船舶的有关信息;

3) 识别船只、检测和跟踪船舶;

4) 与岸基设施交换数据;

5) 简化信息交流和提供其他辅助信息以避免碰撞发生。

3 ARCGIS 9.0开发工具

ARCGIS是ESRI公司开发的,它作为一个可伸缩的平台,无论是在桌面,在服务器,在野外还是通过Web,为个人用户也为群体用户提供GIS的功能。ArcGIS 9是一个建设完整GIS的软件集合,它包含了一系列部署GIS的框架,有ArcGIS Desktop、ArcGIS Engine、移动GIS、服务端GIS和嵌入式GIS等。ARCGIS是基于一套由共享GIS组件组成的通用组件库实现的,这些组件被称为ArcObjectsTM。

ArcObjects包含了大量的可编程组件,从细粒度的对象(例如,单个的几何对象)到粗粒度的对象(例如与现有ArcMap文档交互的地图对象)涉及面极广,这些对象为开发者集成了全面的GIS功能。每一个使用ArcObjects建成的ArcGIS产品都为开发者提供了一个应用开发的容器,包括桌面GIS(ArcGIS Desktop),嵌入式GIS(ArcGIS Engine)以及服务端GIS(ArcGIS Server)。

4 船舶分类显示

船舶的分类显示功能可以细分为两步:首先,要根据用户的需求,设置特定的一类船舶的显示属性,包括船舶轮廓和填充的颜色、船舶是否闪烁、船舶显示的透明度等属性,同一类型的船舶存储的类型编号一样;其次是船舶在地图上的动态显示,包含船舶的形状、航行角度、以及用户自定义的属性。第二步是船舶显示的关键,下面将作较为详细的讲述。

4.1 船舶绘制

在S-57电子海图中,船舶地物采用等腰锐角三角形显示,底边的中点表示当前船舶的地理位置,顶角显示船舶当前的航行角度,用户可以自定义三条边的颜色和三角形的填充色来区别不同类型的船舶。根据面向对象的思想,船舶建立为一个对象类,船舶的位置、颜色、角度等作为船舶对象的属性,如下即为船舶类的定义:

Ship类中的setShipShape方法用来设置船舶的经纬度信息和航行角度,DrawShip是绘制船舶的方法,DrawShip函数有两个参数,AlarmType参数表示船舶对象所属的类型编号,非用户自定义的船舶默认编号为0,使用默认的属性显示,第二个参数ShipMMSI表示船舶的呼号,用以代表船舶唯一的编号。

根据船舶对象的经纬度信息确定船舶在地图上的位置后,DrawShip函数在地图相应位置上绘制一个锐角三角形代表该船舶,并且将三角形所属的类型编号记入船舶地物的属性中。在定时器中不断重绘船舶的位置,就在地图上的相应位置显示了动态航行的船舶。

4.2 船舶的分级渲染

船舶在地图上有ArcObjects组件有一个BreakClassRender方法,这是一个图层对象的方法,用于分级渲染地物,顾名思义,对于某一个图层上的点、线、面任一种地物来说,根据地物的某一个属性值的大小进行分类,对于处在同一属性值范围内的地物显示相同的样色。值得注意的是,船舶的种类由于用户需求的增加会无预计的增加,这里需要用到vector容器存储船舶的分类编号。

分级渲染后的船舶在地图上显示如右图1。

5 小结

通过将船舶抽象化,建立船舶类,使程序的重用性和可维护性更强了,船舶的分类显示和渲染主要采用了ArcObjects组件的方法,组件编程给软件开发带来了方便。

参考文献:

[1] 王志松,陈伟,赵鹏.GIS在电子江图显示与信息系统中的应用[D].武汉:武汉交通科技大学,2003.

传播统计分析范文第4篇

【关键词】船舶;火灾监控;CAN总线;分布式

随着航运业的快速发展以及各大航运中心建设的大前提下，船舶业朝着大型化、专业化及自动化方向发展，船舶自动化技术产业已成为当今世界主要海洋强国的支柱产业之一。船舶自动化程度越高，使得各控制系统，监控系统，导航系统，各种设备间形成一个有机的整体，各系统的有序运转对船舶设备、船员的安全都至关重要，而火灾作为一种常见隐患，一旦发生，对保证船舶设备和船员的安全有着重大意义。

CAN（Controller Area Network,控制器局域网）总线是一种串行通讯协议，能有效地支持具有很高安全等级的分布实时控制。CAN的应用范围很广，其高性能和可靠性已被广泛认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

本文针对船舶常见的火灾事故隐患，提出一种基于CAN总线的分布式船舶火灾自动监控系统，系统可以远程监控火情，可以在火灾出现时现场发出声光报警及切断相关设备的电源、启动排烟装置、打开喷淋装置等相关联动操作。

1.系统结构

船舶火灾自动监控系统由火灾探测传感器、监控系统控制器、现场监控单元、联动单元、远程监控单元等组成。

系统的使用基于CAN总线的通信网络，每个火灾现场检测单元均包含一个CAN节点，发生火情时，监控系统控制器得知火情，并在第一时间控制报警装置发出声光报警及现场联动装置。一方面，可以通知工作人员发生火情；另一方面，消防联动控制器控制消防电气设备启动灭火设施。

使用CAN总线的分布式智能化火灾监测系统，可以避免较一般报警系统监测报警系统都存在系统结构复杂、电缆过多、延伸报警不方便等缺点[1]。

2.火灾探测单元

船舶内环境空间小，由于绝大部分火灾发生时都伴随一定的发热现象，都有一定的温度升高，因此可以通过不同的传感器采集烟雾、温度数据等火灾数据。可根据实际情况选择感温探测器，感烟探测器，火焰探测器或其组合，以达到最佳的探测效果。

2.1感温型探测器的使用

感温型探测器是利用热敏元件来探测火情的。根据其感热效果和结构型式可分为定温式,差温式及差定温式三种。

定温探测器用于检测温度是否超过了某个设定值，差温式探测器用于检测温度上升速率是否超过某个规定值，而差定温式探测器则结合了定温和差温两种作用原理并将两种探测器结构组合在一起。

感温探测器常用的感应传感器有双金属片、易熔金属、热电偶热敏半导体热敏电阻等原件，其中最常用的是热敏电阻。

感温探测器工作比较稳定，不易受非火灾性烟尘雾气等干扰，误报率低，可靠性高。

2.2火焰探测器

火焰探测器有红外火焰探测器和紫外火焰探测器两种。它由于响应速度快，探测范围广而获得广泛应用。紫外光波长较短，比较适宜活泼金属及金属氧化物火灾的探测。而红外火焰探测器，由于其探测波长较长，较适合含碳类液体火灾的探测。

2.3感烟式探测器

烟雾传感器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，常见的烟雾探测器有光电式和离子式，探测光源发出的光在无烟雾和有烟雾的情况下分别被两个光敏元件接收，光敏元件将光信号转换成电信号后对比判断即可探测到有无烟雾。

离子型探测器的工作原理是:当有烟雾发生时，离子室的离子流随烟雾的大小而发生相应的变化，其基准输出点的电位也随之发生变化，这样，离子室就将烟雾的物理量的变化转化成一个电量的变化[3] ，从而检测到火警的发生。

3.现场监控单元

3.1现场监控单元硬件

分布式火灾报警系统的一个典型特征是现场检测单元中有微处理器，具有一定的智能，可以自动报警，这是当前火灾报警系统的发展趋势[4]。

控制器使用意法半导体公司的STM32105互联型Cortex-M3 处理器，CPU时钟达到72MHz，它拥有2个CAN接口， 2个I2C，5个UART,3个SPI接口，其丰富的通信接口，使之非常适合用于互联设备的控制器。

CAN总线收发器采用SN65HVD230，它是德州仪器公司生产的3.3V CAN收发器，该收发器具有差分收发能力，适用于较高通讯速率、良好抗干扰能力和高可靠性CAN总线的串行通信。

当发生火灾时，微控制器接受到来自感温探测器、火焰探测器、烟雾探测器或者现场人员的手动报警信息，控制报警装置发出报警信号，同时通过控制现场联动，执行排烟、喷淋、化学灭火或断电等动作，及时对火灾做出第一响应，将灾害降低到最小。

3.2通信网络

火灾监控系统是基于CAN总线构建的，通信网络也是依照开放系统互连规范按层次结构设计的。考虑到作为工业测控底层网络，其信息传输量相对较少，信息传输的实时性要求较高，网络连接方式先对较简单，因此，CAN协议定义了ISO/OSI参考模型的物理层及数据链路层[5]。

CAN收发器和CAN控制器完成了物理层和数据链路层的功能，而应用层的功能是由CAN总线的实际应用中由用户决定的。在本系统中，CAN总线上传输的火灾温度、火灾类型、火灾地点、时间、报警控制、联动操作控制等数据构成了OSI 7层结构中的应用层。

4.软件设计

各个CAN节点软件功能包含现场报警信息的采集判断，现场联动控制，以及CAN总线协议OSI 7层结构中应用层的实现。

STM32105的CAN总线控制器含有2个3级深度FIFO，CAN报文的接收使用FIFO来处理，即使接收到的数据太多，CPU还未来得及处理，也不会造成CAN报文的丢失。

CAN节点使用ID列表过滤方式来实现数据过滤，列表中设置一个共同的广播地址和一个CAN节点地址，每个CAN节点只处理广播数据以和与自己地址匹配的数据，跳过大量与自己无关的数据。

5.小结

系统中使用了感温探测器，火焰探测器和烟雾火警探测器相结合的探测手段，可以有效监测船舶常见类型的火灾，实现对火灾的探测。

CAN总线和Cortex-M3处理器的使用，有效地实现了分布式火警监控系统的功能，系统响应的准确性、实时性、可靠性都得到了提高，并具有功能和容量易于扩展的优点，具有很好的应用前景。　[科]

【参考文献】

［1］王常顺,肖海荣,潘为刚. CAN总线的船舶机舱监测报警系统设计[J].自动化与仪表.2010,(10):25-27.

［2］李尧,佘焱.水泵电机综合保护装置的设计[J].电工技术.2008,(10):75-77.

［3］郄建华.离子感烟探测器电路分析[J].太原师范学院学报(自然科学版).2008.4(7): 98-101.

［4］冯勇.感烟感温复合探测器[D].合肥工业大学,2006.

传播统计分析范文第5篇

摘要：本文统计分析了多年来北冰洋气温、海冰变化趋势和2016年北极东北航道船舶通行情况，结合中远海运集团“祥云口”轮航行实践资料，对东北航道沿线航海保障能力进行了深入分析，并提出了我国北极航行航海保障体系建设的建议。

关键词：北极 东北航道 船舶通行 航海保障

0 前言

北极航道是连接大西洋和太平洋间的海上捷径，也是联系亚、欧、北美三大洲的最短航道，同时北极区域岸线曲折、岛屿众多，蕴含着丰富的自然和矿产资源，世界各海洋大国纷纷将目光投向北极。

北极航道可以分为东北航道、西北航道、中央航道。相对而言，东北航道具有更为完善和齐全的通航基础设施，如俄罗斯提供的世界上最大规模的破冰船队、历史悠久的沿途港口，俄罗斯北方海航道（东北航道的一部分）的航运安全管理体系已经较为成熟，提供的航道冰情和地理环境信息相对也更为详尽。按照北极理事会工作报告的定义，东北航道是指西起冰岛，经欧亚大陆北方海沿海，穿过白令海峡，连接东北亚的航线。东北航道俄罗斯沿线航段俄罗斯人称其为“北方海航道”，从普罗维杰尼亚引航点开始至摩尔曼斯克引航点结束，全程约2 936海里。北方海航段由于高寒高纬，冰情也最为复杂，所以东北航道整体全线通航主要取决于北方海航段。同时，受冰情及其年际变化影响，东北航道没有固定的航线和明确的通航起止时间。

1 2016年东北航道气候及航运统计

2016年北极地区气温继续以2倍于全球平均升温幅度的速度上升， 2016年9月，北极平均气温达到自1900年以来的最高值，同时创下多月（1月、2月、10月和11月）气温历史记录。2016年夏末，北极海冰覆盖面积成为继2012年之后的第二低值（自1979年有卫星监测记录以来），与2007年大体相当。9月10日卫星监测北极海冰面积约414万平方公里，多年期海冰面积明显减少。1979年至2017年北冰洋海冰面积日变化曲线如图1-1。

根据俄罗斯北方海航道管理局的数据，2016年航行在俄罗斯北方海航道上的船舶达到297艘，合计1 705航次，如图1-2所示。与2015年相比，北方海航道货物运输量增长35%，达到7 265 700吨。

297艘船舶中有190艘为俄罗斯旗，其余107艘非俄罗斯旗船舶来自世界24个国家，船舶吨位、冰级、船长、吃水等基本情况见图1-4，统计结果显示船舶最大吨位约5万吨，吃水10.8米，为来自中国中远海运集团的“天禧”轮。1 705个航次中，来自亚洲港口36航次，俄罗斯远东港口46航次，均达到历史最高值。因为亚马尔LNG项目的开发建设，萨贝塔港成为2016年东北航道沿线最繁忙的港口。2016年，北方海航道冬季通行494航次，夏季（7月1日-11月31）通行1 211航次，月度航行统计见图1-3。

2 中国商船北极东北航道航行实践

2013年8月27日至9月3日，我国中远集团的“永盛”轮在2名引航员帮助下，由破冰船单独护航成功通过俄罗斯北方海航道，到达新地岛北部，成为中国历史上第一艘穿越东北航道到达欧洲的商船；2015年7月底至9月底，“永盛”轮再航北极，并成功实现双向通行；2016年中远海运集团利用北极东北航道夏季航行窗口期7月底至9月底实施“永盛+”项目，“永盛”、“夏之远6”、“天禧”、“祥和口”、“祥云口”等5艘船舶成功通过北极东北航道，其中除“永盛”轮外其余船舶均为非冰级船舶，“永盛”轮再次实现双向通过。2016年中远海运集团北极东北航道航行情况统计见表2-1。

东北航道开通对于连接我国北方港口和欧洲尤其是北欧港口，经济性极为显著，节省路途达40%以上。初步测算，2016年中远海运集团的6艘次船舶较走传统航线合计共节省航程32 137海里，节省航行时间108天，节约燃油4 077吨。航程和航行时间的节约，不仅可以节省船舶燃料费用、过运河费用、保安费用、人员费用和船舶损耗等各类费用，降低企业经营成本，同时也大大减少了船舶燃油消耗和二氧化碳排放，能够提高能源效率、减少环境污染。

3 北极东北航道沿线航海保障能力考察与分析

尽管北极东北航道航运已初具规模，国内航运企业在通航窗口期基本实现了常态化运营，但是受北极地缘政治、高纬高寒地理气候条件影响，极地航行仍然面临着传统航线所不存在的限制。在航海图书资料、导助航标志、通信及安全信息播发等方面对航海保障工作提出了更高的要求。本文作者根据2016年中远航运“祥云口”轮航行资料，重点对北极东北航道航海保障资源现状开展了考察和分析。“祥云口”轮航迹线如图3-1所示，2016年8月31日自青岛朝连岛外锚地出发，9月13年通过白令海峡进入东北航道，9月21日到达目的港萨贝塔港，9月25日完成卸载任务后继续西行，9月30日经挪威海进入被大西洋，经地中海、苏伊士运河、印度洋马六甲海峡，再次回到青岛港。本航次“祥云口”轮北方海航道航行期间为北极冰况最好的时间，航线取道德朗海峡、桑尼科夫海峡、维利基茨基海峡、新地岛北端（热拉尼亚角），最高纬度北纬77度46分，航线最浅水深14.4米，位于桑尼科夫海峡东侧入口处。

3.1 东北航道海图现势性及精度分析

（1）东北航道航海图书资料较为匮乏、现势性较差。“祥云口”轮航行期间主要使用俄版海图，墨卡托投影，坐标系统为Pulvoko 1942（航海用图等同于WGS-84）,深度基准面采用平均海面，比例尺1:100000至1:3 500 000，绝大多数海图数据来源年份较为久远，海域数据来源年份大部分为1941～1989年，陆域数据来源年份为1953～1992年，图3-1中磁差的测量年份为1990～2016年。

（2）部分海图水深非常稀疏，甚至推荐航线附近水深也较为稀疏。“祥云口”轮北方海航道航行期间，利用船载测深仪（FURUNO FE-700）全程比较海图水深。经比较，大部分实测水深比海图水深偏深约0.3～5.0 m，有少量实测水深比海图水深偏浅。其中水深≤20 m比对点180个，大部分实测水深比海图水深偏深0.0至2.4 m，有少量实测水深比海图水深略偏浅，偏浅最大值0.4 m。水深差值偏深最大值为12.9 m，图上水深20 m，实测水深32.9 m，位于德朗海峡处，附近水深变化梯度较大。从比较结果看，海图水深较为准确。

3.2 导助航设备适用性和助航标志配布情况分析

（1）北极东北航道航行期间，美国gps系统同步观测卫星个数8-10颗，满足北极东北航道船舶航行要求，我国BDS（北斗）系统同步观测卫星个数0-3颗，现阶段尚无法在北极东北航道水域提供相应的导航、定位和通信服务。

（2）本航次，磁罗经定向误差在东西伯利亚海、拉普捷夫海、喀拉海超过10度，巴伦支海误差超过5度，最大误差出现在维利基茨基西口附近，达到近60度，磁罗经在北极东北航道水域完全不可用。电罗经和GPS光纤罗经互差绝大多数小于5度，最大互差为6.3度，可认为电罗经基本满足80N以下水域的指向要求。GPS光纤罗经全程定向精度稳定可靠。

（3）东北航道岸线航标分布数量差别很大。巴伦支海、白海航标数量最大，喀拉海其次，拉普捷夫海、东西伯利亚海和楚科奇海只有少量季节性航标，且航标损毁情况比较严重。东北航道沿线航标多设有雷达反射器、雷达应答器或雾号，有助于船舶导航和航行安全。

3.3 通信和安全信息播况分析

（1）2007年国际海事组织在北冰洋增加了5个NAV/METAREA区域，北极东北航道水域 XX、XXI区协调国为俄罗斯，沿岸具备MF/HF SSB、DSC等地面通讯设施，以及INMARSAT卫星通信和信息服务机构。东北航道航行过程中，“祥云口”轮通过INMARSAT-C接收来自俄罗斯南北极研究中心的EGC信息，通过518kHz NAVTEX接收来自季克西（Q，518KHz，300NM）海岸电台的海洋气象、海冰信息。海岸电台服务时间和内容与航海图书资料刊载信息存在一定差异。INMARSAT-C自75N左右出现信号失锁现象，518kHz NAVTEX作用距离受限。另外根据“祥云口”轮与国内天津、上海、广州HF SSB语音和DSC报文测试，表明通过高频与国内海岸电台通信在北极地区可靠程度较低，不能够作为可靠的通信手段。

（2）铱星通信系统作为一种非GMDSS通信设备在装个航行过程中信号稳定，尽管通话质量时有不佳，但其不受地球纬度限制，是北极东北航道航行必备的通信手段。

3.4北极东北航道气象导航服务情况

（1）东北航道冰情信息主要来源于海上观测站、破冰船和水面飞行器，“祥云口”轮本航次的海上气象信息除来源于沿岸国海上安全信息外，中远海运集团自日本气象新闻公司（WNI）、国家海洋环境预报中心购买或定制了气象导航服务。WNI公司气象信息主要包括风、浪、气压、海雾等信息，每天更新两次；国家海洋环境预报中心负责提供冰情信息和海洋气象信息，每天更新一期，其冰情来源于AMSR-2遥感卫星和MODIS可见光观测卫星，AMSR-2遥感卫星分辨率为12.5km×12.5km，MODIS可见光分辨率为250m×250m。

（2）实际比对发现，日本WNI公司和中国国家海洋环境预报中心提供的海洋气象预报、海冰冰情信息等可信度较高。其中，海冰信息为大尺度信息，只提供了海冰边界或浮冰的大置。航行过程中未收到浮冰漂移速度、方向以及海冰消融、生成速度等冰情预报信息。现阶段，沿岸国引航、破冰船助航是安全通过北极东北航道关键水域的最有效方式。

4 结论和建议

北极东北航道是连接欧、亚大陆的海上黄金走廊，伴随气候持续变暖，夏季通航期已初步具备了规模化、常态化运营的条件。我国航运、海事航保组织参与北极东北航道的开发，有利于实现海上丝绸之路向北极冰雪丝绸之路延伸，是“海洋强国”、“一带一路”等国家战略的具体举措。受地缘政治、气候地理条件限制，东北航道航海图书资料、导助航标志、通信及安全信息播发等航海保障资源尚不健全。

作为海洋大国，我国应及早规划、构建北极航线的航海保障体系，为中国商船提供及时准确可靠的安全保障。我国应加强与俄罗斯等北极沿岸国沟通合作，签订北极航海保障协议，实现航海保障数据的交换和共享。海事航保组织应协调整合国内资源，结合中国商船北极东北航道航行需要，建立北极航行航海保障服务体系，开展航行指南、极地海图、海洋水文、气象、海冰信息预报、船舶与人员导助航、通信协调等服务。建立北极安全信息服务协调机制，使海岸电台具备北极航线安全信息服务能力，拓宽气象、冰情、航警信息获取渠道，为北极航线船舶提供当地冰情、气象等信息，尤其是航线的精细化安全信息服务，进一步保障北极通行船舶的航行安全。

参考文献：

[1] 交通运输部北海航海保障中心.北极东北航道航海保障考察报告[M].2017,03.

[2] 中远航运股份有限公司.“永盛”轮北极东北航道双向通行西行航次航次总结[M].2015,10.