1.广东邦鑫勘测科技股份有限公司；2．广州航海学院
摘要：结合我国目前航标管理现状，介绍了航道物联网总体框架构成及其功能，提出了基于物联网数字航标管理系统的建设内容和主要架构，对该系统设计关键技术进行了分析探讨。
关键词：物联网；数字航标；应用系统开发
1.我国航标管理现状
目前我国航标管理维护主要依靠人工和巡检船的定期巡检排查和定期检修维护，这种传统的航标管理模式存在较多弊端。
（1）航标维护周期较长，技术手段相对落后
航标管理人员通过目测检查航标的状态、技术性能、工作性能和位置漂移等情况，航标维护周期较长，也存在人为因素和自然状况造成的误判。
（2）航标状态实时性、准确度较差，安全可靠性不高
两次巡航检查之间可能出现航标位置漂移等故障，如果采用传统的周期巡查方案，航标管理部门一般难以及时发现并进行修复处理，可能导致故障更加严重，且例行检查缺乏明确维护目的，为繁忙的航运过程留下事故隐患。
（3）成本较高
巡航船舶消耗大量人力物力和时间，成效不够明显，且浪费多余燃料、经济开销大。
2.航道物联网构成及其功能
物联网通过互联网等现代信息技术实现物物互联，是实现航标维护和管理智能化、现代化的重要手段。航道物联网一般包括感知层、传输层和应用层等3个层次，见下表。
表1 航道物联网构成及其功能
3.基于物联网数字航标管理系统总体设计方案
基于物联网的数字航标管理系统由前置机、服务器、数据库和GIS 客户端平台组成，系统主要有以下特点：
（1）通过GIS地图将航标在航道中工作状态进行显示，解决航标和GPS定位等误差问题；（2）优化航标异常漂移范围计算系统和航标安全预警系统；
（3）基于物联网技术对航标动态查询、定位、在线实时监控和自动预警，实现航标管理多维化、一体化；
（4）利用GPS监测航标位置，采用GSM无线数字通讯网传输航标监测数据，通过终端接收和处理信息，并通过GIS地图显示航标在航道中的工作状态；
（5）设置预定偏移阀值，超过阀值后在GIS地图上报警显示，并通知相关责任人。
3.3 系统主要建设内容
按照总体建设目标，系统可细化为标准规范建设、数据库建设、系统功能等三大建设内容。
表2 系统建设内容
5.系统关键技术
5.1系统技术路线
（1）采用基于三维仿真（VR）、GIS、JAVASCRIPT和JAVA技术相结合的方式部署；
（2）通过JQuery、Flex等技术提升系统的良好用户体验；
（3）利用B/S型架构，将文件内容放于远程服务器上，用户通过浏览器访问；
（4）应用大型数据库系统作为数据库服务端，可减少大批量数据的吞吐时间，保障数据安全性和完整性，规范系统管理。
5.2 关键技术
5.2.1 瓦片技术
瓦片技术采用金字塔模型，对地图数据进行多分辨率层次分级，从瓦片金字塔的底层到顶层，分辨率越来越低，但表示的地理范围不变。
5.2.2应用WebServices技术
基于智能传感器的数据采集和传输，采取WebServices技术进行数据交互。Webservices作为一种面向服务的分布式系统架构，其提供了一组良好的接口规范，将不同行业、不同区域和不同部门之间系统平台上的各种应用，封装成不同服务，通过网络发布。
5.2.3 基于AJAX的无刷新地图浏览技术
传统GIS技术一般通过GIS地图服务器生成图片后传送到客户端显示，每个地图操作都要与地图服务器进行交互，客户有一个等待时间，由于客户端只是图片，其展现效果受到限制，目前包括GoogleMap等主流地图服务商都使用AJAX无刷新技术，在服务器端先生成不同比例尺的基础图层图片，通过AJAX技术不断从服务器端获取图片，使地图操作顺畅，无需每次地图操作都与服务器交互，达到良好视觉效果。
5.2.4 差分定位技术
常用差分 GPS 分为伪距差分和载波相位差分两大类，通过基准站已知准确坐标，可算出基准站到卫星的距离改正数据，这一数据由基准站实时发送，用户接收机在使用 GPS 观测时，也接收到基准站发出的距离改正数据，根据这一数据及时纠正其定位结果，从而达到提高定位精度的目的。
6.结语
本系统采用物联网、GPS和GIS等技术手段优化了航标安全预警系统，实现了航标的动态查询、定位、在线实时监控和自动预警，使航标管理多维化、一体化。
（1）系统优化了航标遥控终端的RTU模块，除测量模块、通信定位模块外，增加了异常偏移范围计算模块；
（3）系统可同时进行航标状态二维和三维多维度仿真；
（4）系统优化了预警系统，不但可自动向监测平台报警，同时可实现手机短信通知相关责任人，对航标进行及时修复处理。
图1 数字航标综合管理应用系统
参考文献：
[1] 聂婧.智能航标灯系统及其GPS定位算法研究，合肥工业大学硕士论文，2014.04
[2] 郑家春.GPS在海上航标监控系统中的应用研究，航海技术，2007.09
[3] 程洁；章稷修；徐志远.物联网在长江数字航道中的应用，《水运工程》，2014.11
[4] 唐权；聂时贵；张钦玮.基于WebGIS的空间数据更新技术研究，《现代测绘》，2013.05
基金项目：
1.广东省交通运输厅科技基金项目（编号：科技-2015-05-048）
2.广东省交通运输厅科技基金项目（编号：科技-2015-02-042）
作者介绍：
聂旭清，男，高级工程师，从事工程测绘和地理信息系统的研究工作
论文作者:1聂旭清,1刘岸华,2余景良
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/18
标签：航标论文; 系统论文; 技术论文; 航道论文; 地图论文; 数据论文; 数字论文; 《基层建设》2018年第33期论文;