СУДОВОЙ ИНТЕГРИРОВАННЫЙ НАВИГАЦИОННО-ПРОМЫСЛОВЫЙ КОМПЛЕКС

Полезная модель относится к устройствам для автоматизированной обработки судовой навигационной и промысловой информации и может быть использована при разработке судовых интегрированных навигационно-промысловых комплексов всех классов судов рыбопромыслового флота.
Известны различные технические решения в рассматриваемой области. Так, известна автоматизированная система управления движением рыболовного судна (патент РФ на полезную модель №99887, МПК: G08G 3/00, В63Н 25/04, опубл. 27.11.2010), которая содержит блок управления, гидроакустический блок, навигационный блок и систему датчиков трала и окружающей среды, подсоединенные через последовательно соединенные интерфейсный и вычислительный блоки к блоку индикации, блоку автоматического управления и блоку выдачи рекомендаций, блок ввода и коррекции параметров судна и орудий лова, блок решения навигационных задач, блок построения ЗБ изображений подводной ситуации лова, блок чтения и отображения электронных карт и промысловых планшетов и блок электронного промыслового журнала, соединенные с вычислительным блоком и блоком индикации. Основной целью известного решения является выдача "рекомендаций" судоводителю для прицельного облова рыбных скоплений при траловом и кошельковом лове, а также безопасное маневрирование судном с орудиями лова при работе в группе судов.
Также известно автоматизированное рабочее место оператора судовой навигационно-информационной системы (патент РФ на полезную модель №103015, МПК G06F 15/00, опубл. 20.03.2011), которое предназначено для решения задач обеспечения навигационной безопасности судовождения. АРМ содержит вычислительный блок 1, устройство отображения информации 2, основной 3 и резервный 4 адаптеры шины данных, шину данных 5, панель управления 6, включающую в себя клавиатуру 7, координатно-указательное устройство 8, блок кнопок 9 и блок индикации 10, шину 11 входа/выхода вычислительного блока, коммуникационный сервер 12, сервер 13 постобработки навигационных данных, базу данных 14 навигационной информации, сервер 15 обработки распределенной навигационной информации, панель 16 виртуальных навигационных приборов, интегрированную навигационную систему 17, подсистему 18 контроля состояния технических средств АРМ и судовые электронные журналы 19. Шина данных 5 представляет собой двукратно резервированную локальную вычислительную сеть. АРМ выполнен унифицированным с самоорганизующейся архитектурой и возможностью реконфигурации. Обеспечивается интеграция подсистем судна на уровне навигационного, тактического контура, контура управления системой, движением и техническими средствами корабля.
Однако, известные решения не обеспечивают автоматизированный сбор, обработку и обобщенное представление информации о состоянии судовых систем и устройств, в удобной для судоводителя форме, а также управление техническими средствами судна.
Известно устройство автоматизированной обработки судовой навигационной информации (патент РФ на изобретение №2444782, МПК G06F 19/00, опубл. 10.03.2012), которое выбрано в качестве прототипа. Устройство содержит унифицированные автоматизированные рабочие места (АРМ), основной и резервный интеграторы корабельных данных (ИКД), радиолокационные станции (РЛС), сетевые радар-процессоры и расширитель видеосигнала, подсистему управления техническими средствами (УТС), общую шину данных, к которой подключены АРМ, интеграторы корабельных данных и подсистема УТС, причем к входам интеграторов корабельных данных подключены датчики сопрягаемых систем: навигационный комплекс, лаг, компас, эхолот, GPS, GLONASS, LORAN-C, гидрометеокомплекс, система единого времени, средства автоматической радиолокационной прокладки (САРП), гидроакустическая станция (ГАС), оптико-электронные визиры и телекамеры, при этом аналоговые выходы видеосистем подключены через расширитель видеосигнала к видеовходам АРМ, РЛС подключены к общей шине через сетевые радар-процессоры, датчики технических средств - через подсистему УТС, а к интеграторам корабельных данных подключены дополнительные датчики сопрягаемых систем: устройства измерения крена и дифферента, регистратор рейса и автоматическая идентификационная система (АИС). Устройство обладает расширенными функциональными возможностями и повышенным уровнем живучести за счет программно-аппаратной унификации АРМ, интеграции сопрягаемых систем в единый аппаратно-программный комплекс на уровне навигационного контура, контура управления техническими средствами корабля и организации самоорганизующейся архитектуры с автоматической управляемой реконфигурацией набора АРМ.
Однако, прототип не обеспечивает интеграцию промыслового контура в единый аппаратно-программный комплекс судна, что снижает эффективность промысла в сложных навигационных, метеорологических и промысловых условиях.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание судового интегрированного навигационно-промыслового комплекса, обеспечивающего повышение безопасности плавания и эффективного промысла в сложных метеорологических и промысловых условиях.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в расширении функциональных возможностей судового интегрированного навигационно-промыслового комплекса за счет интеграции навигационного, связного, промыслового контуров, а также контура управления техническими средствами судна.
Достигается технический результат за счет того, что в судовом интегрированном навигационно-промысловом комплексе, содержащем подключенные к общей шине данных унифицированные автоматизированные рабочие места (АРМ), датчик радиолокационной информации, интегратор данных сопрягаемых систем (ИСС) и подсистему управления техническими средствами (УТС), причем к входам интегратора данных сопрягаемых систем подключены датчики сопрягаемых систем: навигационный комплекс, лаг, компас, эхолот, GPS, GLONASS, LORAN-C, гидро-метео комплекс, система единого времени, средства автоматической радиолокационной прокладки (САРП), устройства измерения крена и дифферента, регистратор рейса и автоматическая идентификационная система (АИС), а к входам подсистемы УТС подключены датчики технических средств, согласно полезной модели, дополнительно введены подключенные к общей шине данных интерфейсный блок средств связи, связанный с блоком ГМССБ и внешней судовой связи, интегратор данных систем контроля орудий лова и интегратор данных технических средств орудий лова, к входам которых подключены, соответственно, датчики систем контроля орудий лова и датчики технических средств орудий лова, при этом к входам интегратора данных сопрягаемых систем подключены датчик рыбопромыслового гидролокатора и датчик рыбопромыслового эхолота, а унифицированный АРМ выполнен с возможностью обработки навигационной, промысловой информации и автоматической передачи информации о состоянии судна и результатах промысловой деятельности.
Технический результат достигается также тем, что унифицированный АРМ содержит подсистему контроля технических средств АРМ, панель виртуальных приборов, базу данных, коммуникационный сервер, судовые электронные журналы, интегрированную навигационно-промысловую систему, сервер обработки распределенной навигационно-промысловой информации, сервер постобработки навигационно-промысловых данных, при этом первый выход сервера постобработки навигационно-промысловых данных соединен с первым входом коммуникационного сервера, второй выход сервера постобработки навигационно-промысловых данных соединен с входом сервера обработки распределенной навигационно-промысловой информации, первый выход коммуникационного сервера соединен с входом панели виртуальных приборов, второй выход со вторым входом судовых электронных журналов, третий выход со вторым входом базы данных, вход/выход с подсистемой контроля состояния технических средств, первый выход сервера обработки распределенной навигационно-промысловой информации соединен с первым входом базы данных, второй выход со вторым входом коммуникационного сервера, вход/выход сервера обработки распределенной навигационно-промысловой информации соединен с первым входом/выходом интегрированной навигационно-промысловой системы, первый выход которой соединен с первым входом судовых электронных журналов, второй выход со вторым входом панели виртуальных приборов, вход/выход коммуникационного сервера, второй вход/выход интегрированной навигационно-промысловой системы и вход/выход сервера постобработки навигационно-промысловых данных являются входом/выходом унифицированного АРМ.
Сущность полезной модели поясняется фиг.1, на которой изображена структурная электрическая схема судового интегрированного навигационно-промыслового комплекса и фиг.2, на которой изображена структурная электрическая схемам унифицированного АРМ.
Судовой интегрированный навигационно-промысловый комплекс содержит: унифицированные АРМ 1, датчик 2 радиолокационной информации, интегратор 3 данных сопрягаемых систем, к входу которого подключены датчики 4 сопрягаемых систем, подсистему 5 УТС, к входу которой подключены датчики 6 технических средств, интегратор 7 данных систем контроля орудий лова, интегратор 8 данных технических средств орудий лова, к входам которых подключены, соответственно, датчики 9 систем контроля орудий лова и датчики 10 технических средств орудий лова, интерфейсный блок 11 средств связи, подключенные к общей шине 12 данных.
Унифицированный АРМ 1 содержит подсистему 13 контроля технических средств АРМ, панель 14 виртуальных приборов, базу данных 15, коммуникационный сервер 16, судовые электронные журналы 17, интегрированную навигационно-промысловую систему 18, сервер 19 обработки распределенной навигационно-промысловой информации, сервер 20 постобработки навигационно-промысловых данных. Унифицированный АРМ 1 предназначен для решения задач навигационно-промысловой безопасности и выполнения задач по назначению корабля.
Первый выход сервера 20 постобработки навигационно-промысловых данных соединен с первым входом коммуникационного сервера 16, второй выход сервера 20 соединен с входом сервера 19 обработки распределенной навигационно-промысловой информации, первый выход коммуникационного сервера 16 соединен с входом панели 14 виртуальных приборов, второй выход со вторым входом судовых электронных журналов 17, третий выход со вторым входом базы данных 15, вход/выход с подсистемой 13 контроля состояния технических средств АРМ, первый выход сервера 19 соединен с первым входом базы данных 15, второй выход со вторым входом коммуникационного сервера 16, вход/выход сервера 19 соединен с первым входом/выходом интегрированной навигационно-промысловой системы 18, первый выход которой соединен с первым входом судовых электронных журналов 17, второй выход со вторым входом панели 14 виртуальных приборов, вход/выход коммуникационного сервера 16, второй вход/выход системы 18 и вход/выход сервера 20 являются входом/выходом унифицированного АРМ.
Датчик 2 радиолокационной информации содержит, по крайней мере, одну радиолокационную станцию, подключенную через сетевой радар-процессор к общей шине данных 12.
К входам интегратора 3 данных сопрягаемых систем подключены датчики 4 следующих систем: навигационный комплекс, лаг, компас, эхолот, GPS, GLONASS, LORAN-C, гидро-метео комплекс, система единого времени, средства автоматической радиолокационной прокладки (САРП), устройства измерения крена и дифферента, регистратор рейса и автоматическая идентификационная система (АИС), телевизионная система дневного и ночного видения, система управления сигнально-отличительными огнями, рыбопромысловый гидролокатор, рыбопромысловый эхолот.
К входам подсистемы 5 УТС подключены датчики 6, по крайней мере, следующих технических средств: осушительной системы, системы сжатого воздуха, топливной системы и системы сепарации воздуха, системы очистки трюмных вод, противопожарной системы, системы пресной воды, системы управления клинкетными дверями, охранной сигнализации и сигнализации затопления отсеков, системы сточных и хозяйственно-бытовых вод, системы индикации уровня цистерн, системы вентиляции, системы энергоснабжения.
К входам интегратора 7 данных систем контроля орудий лова подключены датчики 9 систем контроля орудий лова и приборов определения местоположения трала.
К входам интегратора 8 данных технических средств орудий лова подключены датчики 10: систем управления ваерной лебедки и систем управления кабельной лебедки прибора контроля орудий лова.
Интерфейсный блок 11 средств связи подключен к общей шине 12 данных и соединен с блоком ГМССБ и внешней судовой связи.
Судовой интегрированный навигационно-промысловый комплекс работает следующим образом:
сервера и базы данных на каждом АРМ 1 образуют единый распределенный сервер навигационно-промысловой информации. Один из АРМ 1 является ведущим. Навигационно-промысловые данные поступают на обработку в интегратор 3 данных сопрягаемых систем, интегратор 7 данных систем контроля орудий лова, интегратор 8 данных технических средств орудий лова, соответственно, где происходит их документирование, накопление и хранение. Интеграторы 3, 5, 7, 8 передают данные, при необходимости конвертированные в требуемый формат, через общую шину данных 12 в сервер 20. Сервер 20 передает данные в базу данных 15 через сервер 16, и в случае, если АРМ 1 является ведущим, - в интегрированную навигационно-промысловую систему 18 через сервер 19. Система 18 обеспечивает синхронизацию и преобразование полученных навигационно-промысловых данных и передает интегральные параметры через сервер 19 в сервер 16, откуда они рассылаются подключенным системам 13, 14, 15 и 17. Интегрированные навигационно-промысловые системы 18 всех АРМ через общую шину данных 12 организуют синхронизацию процессов, времени и обмен информацией. Таким образом, все АРМ работают с синхронизованными по времени интегральными навигационно-промысловыми данными. Коммуникационные сервера 16 всех АРМ через общую шину данных 12 обеспечивают синхронизацию своих внутренних баз данных 15.
Если ведущий АРМ 1 выходит из строя, то ведущим становится следующий по приоритету сервер. Приоритет серверов указывается заранее в настройках каждого сервера, поэтому переключение происходит мгновенно, что обеспечивает многократное резервирование без аппаратной избыточности.
Каждое из АРМ представляет собой набор стандартных аппаратных средств в виде электронно-вычислительной машины (ЭВМ), мониторов, клавиатуры, графического манипулятора, органов управления специального назначения.
Программное обеспечение судового интегрированного навигационно-промыслового комплекса обеспечивает сбор, обработку и отображение информации при решении навигационно-промысловых задач:
планирование рейса;
выработка единого судового времени;
определение места (координат) судна по данным датчиков навигационной информации;
автоматический выбор радионавигационных средств по критерию точности;
отображение окружающей надводной обстановки;
отображение окружающей подводной обстановки;
решение штурманских задач с использованием электронно-картографических информационных систем;
счисление пути по данным судовых курсоуказателей и измерителей скорости хода и прокладка на навигационных картах;
-
определение параметров движения судна, в том числе:
определение курса судна;
определение относительной скорости движения судна и пройденного расстояния;
сигнализация в соответствии с типовыми требованиями к судовой аварийно-предупредительной сигнализации, а также при превышении заданного предела глубин, отклонений от курса, маршрута, достижения поворотных точек, пересечения режимных зон и зон разделения движения;
предупреждение столкновения судов на основе радиолокационной информации;
планирование предварительной прокладки в предполагаемом рейсе и ведение исполнительной прокладки на протяжении всего рейса с использованием электронной картографии;
прием и передача информации об идентификаторе судна, а также его типе, координатах, курсе, скорости, эксплуатационном состоянии и другой информации, связанной с безопасностью судна с помощью АИС;
совместное отображение навигационной, эксплуатационной, картографической, радиолокационной, АИС и промысловой информации на панели 14 виртуальных приборов;
проведение расчетов по эпизодическим навигационным задачам;
обеспечение поиска судов, терпящих бедствие с использованием активных и пассивных аварийных и приводных средств;
автоматическая обработка данных о судах, терпящих бедствие, определение их местоположения и выработка рекомендаций по кратчайшему маршруту следования для оказания помощи;
определение точных границ «ядра» скопления объектов лова;
определение параметров движения объектов лова;
определение глубины залегания объектов лова;
определение направления и дистанции до объектов лова;
расчет времени подхода рыбного скопления к орудию лова и других параметров, характеризующих промысловую обстановку;
качественный анализ рыбных скоплений;
выбор объектов лова;
автоматическое сопровождение объектов лова;
определение «задевистых» участков на промысловых банках;
создание пользовательских слоев, содержащих навигационно-промысловые данные, зарегистрированные в ходе рейса;
применение электронных промысловых планшетов;
осуществление автоматического контроля основных параметров трала, в том числе: горизонта хода верхней подборы;
вертикального раскрытия трала;
горизонтального раскрытия трала;
отстояния нижней подборы от грунта;
температуры воды на горизонте траления;
курсового угла на трал в горизонтальной плоскости;
пеленга на трал в вертикальной плоскости;
наклонного и горизонтального расстояния между судном и тралом;
степени наполнения кутка трала;
местоположения, скорости и направления движения облавливаемого косяка относительно устья трала;
симметрии трала (взаимного смещения одноименных симметрично расположенных точек трала);
натяжения ваеров и траловых досок;
-
сопровождение процесса управления судном и орудием лова, в части:
расчета координат начальной точки постановки трала и взятия ваеров на стопор;
расчета координат точки начального травления ваеров;
выработки рекомендуемых параметров курса и скорости движения судна для облова выбранного косяка;
представление динамики изменения конфигурации и местоположения трала в стилизованном и формализованном виде;
расчет расположения точки отдачи невода с учетом вектора движения рыбного косяка и направления ветра;
расчет траектории замета кошелькового невода в условиях подвижного косяка и фиксированной длины невода;
выбор начальной точки постановки пелагического яруса и отображение на электронной карте (планшете) траектории его постановки;
выбор начальной точки постановки крабового порядка и отображение на электронной карте (планшете) траектории его постановки;
индикация на дисплее центрального пульта управления рыболовного судна наличия предаварийных ситуаций с орудиями лова и выдача предупредительных сигналов судоводителю;
расчет зон безопасного маневрирования рыболовного судна с орудиями лова (траловый и кошельковый лов) при работе в группе судов;
предварительный расчет выполняемых маневров;
избирательное отображение на ситуационном дисплее информации о навигационно-промысловой обстановке по данным рыбопоисковой аппаратуры, навигационных систем и оборудования и других датчиков с использованием элементов электронной картографии и электронной прокладки;
автоматическое сопровождение подводных целей;
отображение символов судов, орудий лова, и объектов промысла, а также траекторий их движения;
выработка рекомендаций по управлению судном и орудием лова;
представление надводной и подводной обстановки в стилизованном и формализованном виде.
Судовой интегрированный навигационно-промысловый комплекс при управлении движением обеспечивает выполнение следующих задач:
оптимальное управление движением судна на заданном курсе по критерию минимизации эксплуатационных расходов;
оптимальное управление движением судна по заданной траектории и точному критерию отклонения от маршрута, в том числе:
вычисление курса и расстояния следования для прихода в заданную точку маршрута по локсодромии и ортодромии;
расчет курса с учетом скорости и вектора сноса для выхода в заданную точку поворота;
управление движением судна для выхода в заданную точку постановки орудия лова;
управление движением судна на повороте с заданной угловой скоростью (на заданном радиусе кривизны);
идентификацию оптимальных параметров управления судном;
оперативное запоминание координат «характерных» точек и комментариев к ним;
имитация процессов управления судном и орудием лова для решения задач прицельного лова с помощью встроенного тренажера.
Судовой интегрированный навигационно-промысловый комплекс обеспечивает выполнение следующих задач по сбору, хранению и передаче информации о состоянии судна и результатах промысловой деятельности:
регистрацию навигационной, промысловой и служебной информации;
учет, обработку, отображение проблемно-ориентированной и обобщенной навигационно-промысловой информации;
автоматическую передачу информации о состоянии судна и результатах промысловой деятельности с использованием радио и спутниковых каналов связи;
формирование и ведение электронного промыслового журнала;
формирование и передача в береговой центр мониторинга судовых суточных донесений с электронной цифровой подписью капитана судна;
проведение логического анализа промысловых данных;
функционирование в режиме ситуационного дисплея для обобщенного преставления и оценки текущей ситуации;
проведение расчетов зон безопасного маневрирования рыболовного судна с орудиями лова и выработку рекомендаций по управлению судном и орудием лова в целях обеспечения безопасного и эффективного плавания и промысла;
функционирование в режиме встроенного тренажера для обучения решению задач прицельного лова.
В целом, судовой интегрированный навигационно-промысловый комплекс для рыболовных судов обеспечивает автоматизированный сбор, обработку и обобщенное представление информации о навигационной и промысловой обстановках, состоянии судовых систем и устройств, а также позиционировании судна и орудий лова, автоматической регистрации информации в судовых журналах и автоматической передачи информации о состоянии судна и результатах промысловой деятельности.
Таким образом, предлагаемый судовой интегрированный навигационно-промысловый комплекс обладает расширенными функциональными возможностями и повышенным уровнем живучести за счет программно-аппаратной унификации АРМ, интеграции сопрягаемых систем в единый аппаратно-программный комплекс на уровне навигационно-промыслового контура, контура управления техническими средствами корабля и организации самоорганизующейся архитектуры с автоматической управляемой реконфигурацией набора АРМ. Позволяет сократить трудозатраты личного состава, повысить надежность и эффективность выполнения ими своих функций, снизить риски технических аварий и ошибок экипажа.