pan class="s1">摘要：為加強邊防船舶管理，用科技掌握港區(qū)船舶動態(tài)，提升出海船舶入出港簽證率。結(jié)合邊防實際，經(jīng)過調(diào)研論證，建設(shè)邊防船舶識別系統(tǒng)。通過物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，將出海船舶現(xiàn)實動態(tài)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)模式，以數(shù)據(jù)引導(dǎo)警務(wù)工作，既減少船管工作盲區(qū)，減輕現(xiàn)場檢查、沿岸巡查等工作強度，又提升船管民警工作效率，提高基礎(chǔ)信息化和科技強警水平。
邊防船舶識別系統(tǒng)主要由船舶管理基站、船舶服務(wù)終端和船舶識別軟件等組成。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，船舶服務(wù)終端定時向船舶管理基站發(fā)送包含船名號、經(jīng)緯度等信息的無線電信號。船舶管理基站接收信號后，將其通過移動4G網(wǎng)或有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器。船舶識別軟件將傳輸過來的信號轉(zhuǎn)化為船舶定位數(shù)據(jù)，經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析，展現(xiàn)港區(qū)船舶動態(tài)，并短信通知民警和船方及時辦理相關(guān)手續(xù)。

基于 LORA技術(shù)的 邊防船舶識別 技術(shù)解決方案

1.1 概述

為加強邊防船舶管理，用科技掌握港區(qū)船舶動態(tài)，提升出海船舶入出港簽證率。結(jié)合邊防實際，經(jīng)過調(diào)研論證，建設(shè)邊防船舶識別系統(tǒng)。通過物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，將出海船舶現(xiàn)實動態(tài)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)模式，以數(shù)據(jù)引導(dǎo)警務(wù)工作，既減少船管工作盲區(qū)，減輕現(xiàn)場檢查、沿岸巡查等工作強度，又提升船管民警工作效率，提高基礎(chǔ)信息化和科技強警水平。

邊防船舶識別系統(tǒng)主要由船舶管理基站、船舶服務(wù)終端和船舶識別軟件等組成。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，船舶服務(wù)終端定時向船舶管理基站發(fā)送包含船名號、經(jīng)緯度等信息的無線電信號。船舶管理基站接收信號后，將其通過移動4G網(wǎng)或有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器。船舶識別軟件將傳輸過來的信號轉(zhuǎn)化為船舶定位數(shù)據(jù)，經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析，展現(xiàn)港區(qū)船舶動態(tài)，并短信通知民警和船方及時辦理相關(guān)手續(xù)。

1.1.1 系統(tǒng)特點

一是覆蓋范圍廣。船舶管理基站覆蓋范圍10公里以上，一個基站基本能滿足一個甚至多個港區(qū)船舶在港、入出港的管理需要。

二是續(xù)航能力強。船舶服務(wù)終端內(nèi)置電池可供3年使用，防止船上供電設(shè)備關(guān)閉或故障導(dǎo)致信號中斷、數(shù)據(jù)缺失。

三是系統(tǒng)易推廣。船舶服務(wù)終端設(shè)備與其它系統(tǒng)終端相比，價格實惠低廉，易被漁船民接受，有利于系統(tǒng)認可后大范圍推廣應(yīng)用。

四是有自主產(chǎn)權(quán)。該套船舶識別系統(tǒng)為自建，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為自有數(shù)據(jù)資產(chǎn)，避免了數(shù)據(jù)深度應(yīng)用和功能拓展受制于人，具有較高的自主性和靈活性。

1.1.2 建設(shè)目標(biāo)

針對我省沿海港岙口的特點，安裝具有船舶定位、信息傳輸?shù)裙δ艿拇胺?wù)終端和船舶管理基站。通過終端和基站進行信息傳輸和解析，運用到邊防立體化智能防控平臺海圖模塊進行可視化管控。實現(xiàn)邊防派出所對在港船舶底數(shù)清、情況明;協(xié)助民警掌握在港船舶數(shù)量、入出港時間，對在港船舶實行精準(zhǔn)檢查;以短信形式提醒船舶入出港時及時辦理簽證手續(xù)，出港時反饋相關(guān)情況等功能，立體化轉(zhuǎn)型升級出海船舶邊防治安管理模式。

1.1.3 建設(shè)原則

(一)統(tǒng)籌規(guī)劃原則。著眼全局設(shè)計，自下而上遵循標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、實用化建設(shè)。先行試點建設(shè)，建成一個使用一個，視情全面推廣。

(二)便捷使用原則。堅持“方便使用、易于維護”要求，設(shè)備安裝便捷、組網(wǎng)快捷;終端信號發(fā)射功率穩(wěn)定，不易丟失;數(shù)據(jù)查閱方便，傳輸快速，應(yīng)用轉(zhuǎn)化率高，實現(xiàn)出海船舶可視化管控。

(三)安全穩(wěn)定原則。設(shè)備資源和數(shù)據(jù)資源實行統(tǒng)一管理和控制。非認證的船舶服務(wù)終端和管理基站一律限制入網(wǎng)，認證的船舶服務(wù)終端和管理基站一律連接專用系統(tǒng)。強化系統(tǒng)身份認證和訪問控制權(quán)限，船舶識別軟件運行搭載保密協(xié)議，信號報文多種加密方式并用，確保設(shè)備安全管理、通信安全和數(shù)據(jù)保密。

1.2 項目 功能及 架構(gòu)

1.2.1 項目功能說明

邊防船舶識別系統(tǒng)是邊防部門對沿海船舶管理的主要科技手段，具備通信、識別、定位、認證、運維等四大功能，實現(xiàn)對港內(nèi)船舶有效管控，提升船管民警的工作效率。

(一)通信功能。借助LoRa通信、4G無線和有線網(wǎng)絡(luò)，將在港船舶的基本信息和地理位置等報文信號，通過船舶管理基站和通信運營商，進行遠距離傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器，對數(shù)據(jù)進行處理和應(yīng)用。

(二)定位功能。借助船舶服務(wù)終端的衛(wèi)星模塊，確定船舶地理經(jīng)緯度信息，并向船舶管理基站進行發(fā)送，實現(xiàn)對船舶的精準(zhǔn)定位和航行軌跡的記錄。

(三)識別功能。借助船舶服務(wù)終端內(nèi)LoRa通信模組，將終端預(yù)設(shè)內(nèi)容(如船名號)、衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和信息報送時間等信息編譯成報文信號，定時向船舶管理基站發(fā)送?；窘邮盏叫盘柡?，將信號傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器，推送給數(shù)據(jù)使用方，實現(xiàn)對船舶信息和軌跡的有效掌握。

(四)認證功能。船舶服務(wù)終端發(fā)送入網(wǎng)請求，船舶管理基站收到終端的數(shù)據(jù)后，上傳至船舶識別軟件。同意終端入網(wǎng)，識別軟件對終端進行注冊，建立長地址和短地址之間的聯(lián)系，生成通訊密鑰，并將密鑰參數(shù)打包下發(fā)回基站。基站收到參數(shù)數(shù)據(jù)包后，下發(fā)回終端，完成終端認證，開始功能應(yīng)用。通過信息認證，確保船舶識別信息的唯一性、安全性，防止第三方竊取和干擾識別信號。

(五)運維功能。船舶服務(wù)終端和船舶管理基站定時將設(shè)備運行情況發(fā)送到后臺服務(wù)器，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障信息，提醒工作人員進行檢測和維護，確保設(shè)備的穩(wěn)定性和正常使用率。

1.2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

?船舶服務(wù)終端將預(yù)設(shè)內(nèi)容、地理位置和信息報送時間等信息編譯成報文信號，通過LoRa通信模塊定時將報文信號發(fā)送給船舶管理基站。

?船舶管理基站接收到信號后，通過4G無線網(wǎng)絡(luò)將信號傳輸?shù)酵ㄐ胚\營商服務(wù)器，對信號進行解譯，還原成相關(guān)信息和數(shù)據(jù)。

?通信運營商服務(wù)器通過專線網(wǎng)絡(luò)，將解譯出來的信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)外網(wǎng)交互平臺內(nèi)，由平臺對信息和數(shù)據(jù)進行處理，將其轉(zhuǎn)化為內(nèi)網(wǎng)信息和數(shù)據(jù)。

?內(nèi)外網(wǎng)交互平臺將信息和數(shù)據(jù)上傳到公安網(wǎng)內(nèi)。

?最后將信息和數(shù)據(jù)經(jīng)由公安網(wǎng)上傳至后臺服務(wù)器，船舶識別軟件調(diào)取后臺服務(wù)器內(nèi)信息和數(shù)據(jù)，開展功能應(yīng)用。

1.3 系統(tǒng)構(gòu)成

邊防船舶識別系統(tǒng)分為船舶管理基站、船舶服務(wù)終端和船舶識別軟件等三部分。

1.3.1 船舶管理基站

主要用于接受、傳遞船載終端信號。由太陽能蓄電、供電、LoRa通信、衛(wèi)星定位、4G網(wǎng)關(guān)、有線網(wǎng)絡(luò)等模塊組成，安裝在岸邊。其中供電使用光伏板供電系統(tǒng)，支持有線以太網(wǎng)、4G(或5G)數(shù)據(jù)回傳，同時可支持2500臺船舶服務(wù)終端接入;基站整體架設(shè)滿足IP65防護等級。

由于基站需要儲存終端的數(shù)據(jù)，對這些終端進行實時的資源調(diào)度分配，因此對基站系統(tǒng)采用分層化設(shè)計來滿足存儲和處理能力的要求。

最底層選擇高性能多線程處理器，確保海量終端的巨大處理量需求。固件層選擇工業(yè)級實時操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，確保上層通信協(xié)議的實時性處理要求。建立高性能通信協(xié)議系統(tǒng)中間件，包含通信協(xié)議核心模塊(如組包分片、ARQ等)。在此之上，建立超密集通信協(xié)議的MAC以及網(wǎng)絡(luò)層核心協(xié)議。最后，建設(shè)4G無線或有線寬帶網(wǎng)絡(luò)，確保物理層和射頻方面的傳輸高效。

1.3.2 船舶服務(wù)終端

主要是利用無線物聯(lián)網(wǎng)收發(fā)信號的裝置。由控制、電源管理、LoRa通信、衛(wèi)星定位、天線、運動檢測等模塊組成，安裝在船舶上。其中控制模塊實現(xiàn)各模塊集中控制，衛(wèi)星定位模塊實現(xiàn)船載設(shè)備定位功能;LoRa通信模塊實現(xiàn)與基站間的信息交互;運動檢測模塊實現(xiàn)船舶移動或靜止?fàn)顟B(tài)檢測，電源管理模塊包含大容量低自放鋰铔電池和容量檢測。船舶服務(wù)終端滿足IP68防水等級，全灌封設(shè)計，以背膠或螺釘安裝。

1.3.3 船舶識別軟件

主要是將終端和基站傳輸?shù)男畔⑦M行匯聚和解析，并統(tǒng)一傳輸?shù)竭叿懒Ⅲw化智能防控平臺。由數(shù)據(jù)、處理規(guī)則、邏輯模塊等組成，采用B/S架構(gòu)搭建，安裝在統(tǒng)一平臺上，并通過專網(wǎng)連接到邊防立體化智能防控平臺服務(wù)器。

船舶識別軟件功能圖如下：

1.4 技術(shù)參數(shù)介紹

1.4.1 船舶管理基站 參數(shù)

船舶管理基站參數(shù)如下：

基站使用LoRa網(wǎng)關(guān)及雙定向天線信號，覆蓋12公里以上，接收靈敏度-120dBm以上。

支持市電供電

配備太陽能電池，太陽能轉(zhuǎn)換效率10%以上，特殊天氣下內(nèi)置蓄電池可持續(xù)供電30天。

支持衛(wèi)星定位、4G和有線網(wǎng)接入，內(nèi)置存儲32GB。

外觀統(tǒng)一刻錄邊防專用標(biāo)識，具備防水、防潮、防塵、防腐蝕等安全性能，工作溫度-10℃~65℃。

具備電量監(jiān)測、故障報警、拆除報警、數(shù)據(jù)加密傳輸、密鑰認證、終端參數(shù)配置等功能

使用年限6年以上

LoRa天線增益5.0dB，GPS天線增益3.0dB

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時間不超過30秒

1.4.2 船舶服務(wù)終端 參數(shù)

船舶服務(wù)終端參數(shù)：

終端與基站通訊方式為LoRa，電池持續(xù)供電超過3年

GPS定位，定位數(shù)據(jù)可存儲至少3個月

聯(lián)線后數(shù)據(jù)自動上傳

具備在線設(shè)備參數(shù)配置功能

支持運動和禁止?fàn)顟B(tài)切換

終端信號傳輸距離12公里以上

終端在基站信號范圍內(nèi)每5分鐘發(fā)一次位置數(shù)據(jù)，停靠碼頭每2小時發(fā)一次位置數(shù)據(jù)，其它每1小時保存一次位置數(shù)據(jù)

電池容量38000mAh

工作電流60mA以下

全灌封設(shè)計，具備防水、防潮、防震等安全性能，工作溫度-10℃~65℃

靈敏度-120dBm以上

防水等級IP68以上

使用年限3年

1.4.3 船舶識別軟件 功能指標(biāo)

船舶識別軟件功能指標(biāo)：

使用mySQL數(shù)據(jù)庫和Java開發(fā)平臺，不限制船舶服務(wù)終端和船舶管理基站的接入數(shù)量，遠程設(shè)置設(shè)備參數(shù)。

對船舶服務(wù)終端和船舶管理基站進行入網(wǎng)注冊，每年對在線設(shè)備(終端、基站)進行入網(wǎng)認證。

有效管理船舶服務(wù)終端和船舶管理基站，具備增添、刪減、修改和分組等功能。

具備對報文信號加密和解譯功能，報文處理無差錯，能穩(wěn)定獲取船名號、經(jīng)緯度和定位時間等數(shù)據(jù)。

對終端和基站進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，并每月檢查設(shè)備狀況。

具有基站管理、終端管理、通信管理、報文管理、報警處理、安全認證、在線運維等功能