Автоматизированное рабочее место судоводителя

Полезная модель относится к информационно-управляющим системам и предназначена для решения задач обеспечения навигационной безопасности судовождения.
В настоящее время одной из важных задач судового приборостроения является реализация принципов навигации в отечественной судовой приборной технике, оптимизация навигационных процессов, а также решение прикладных задач с помощью универсальных постов и автоматизированных рабочих мест (АРМ) в ходовой рубке судна.
Известен управляющий аппаратно-программный комплекс (АПК) для обработки радиолокационной информации (RU №2222028, МПК G01S 13/56, G06F 15/16, H04J 9/00, 20.01.2004), состоящий из двух АРМ: оператора радиолокационной стации (РЛС) и оператора управления, выполненных на базе Intel-совместимых электронно-вычислительных машин (ЭВМ), объединенных в локальную вычислительную сеть. АПК также содержит модуль аналого-цифровых преобразователей азимута и эхо и модуль адаптера индикатора кругового обзора, размещенных в конструктиве системного блока ЭВМ, модуль сопряжения с танковой навигационной аппаратурой и каналом связи автоматизированной системы передачи данных, размещенный в конструктиве системного блока ЭВМ, многоканальную аппаратуру передачи данных.
Также, известно АРМ (RU №2183856, МПК G06F 19/00 G06F 171/00, G06F 11/00, G06F 11/36, 20.06.2002). Известное АРМ содержит объединенные соответствующими связями три ЭВМ, две магистрали информационного обмена локальной сети, шесть адаптеров локальной сети, два устройства отображения графической информации, три оперативных запоминающих устройства, шесть долговременных запоминающих устройств, две клавиатуры, координатно-указательное устройство, три системные интерфейсные магистрали, адаптер устройства отображения графической информации, два адаптера интерфейса долговременных запоминающих устройств, три адаптера резервированного мультиплексного канала, два демультиплексора, адаптер клавиатуры, адаптер цифрового ввода-вывода, панель контроля и управления.
Известно АРМ оператора судовой навигационно-информационной системы (RU №103015, МПК G06F 15/00, 20.03.2011), которое выбрано в качестве прототипа. Автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора судовой навигационно-информационной системы содержит вычислительный блок, устройство отображения информации, основной и резервный адаптеры шины данных, связанные с шиной данных, и панель управления, включающую в себя клавиатуру, координатно-указательное устройство, блок кнопок и блок индикации, связанные с вычислительным блоком шиной входа/выхода вычислительного блока. АРМ выполнено унифицированным, а вычислительный блок содержит коммуникационный сервер, сервер постобработки навигационных данных, базу данных навигационной информации, сервер обработки распределенной навигационной информации, панель виртуальных навигационных приборов, интегрированную навигационную систему, подсистему контроля состояния технических средств АРМ и судовые электронные журналы. Вход/выход судовых электронных журналов, вход/выход панели виртуальных навигационных приборов и второй вход/выход подсистемы контроля состояния технических средств АРМ соединены с шиной входа/выхода вычислительного блока. Первый выход сервера постобработки навигационных данных соединен с первым входом коммуникационного сервера. Второй выход сервера постобработки навигационных данных соединен с входом сервера обработки распределенной навигационной информации. Первый выход коммуникационного сервера соединен с первым входом панели виртуальных навигационных приборов, второй выход соединен с вторым входом судовых электронных журналов, третий выход соединен с вторым входом базы данных навигационной информации, вход/выход - с первым входом/выходом подсистемы контроля состояния технических средств АРМ, первый выход сервера обработки распределенной навигационной информации соединен с первым входом базы данных навигационной информации, второй выход - с вторым входом коммуникационного сервера. Вход/выход сервера обработки распределенной навигационной информации соединен с первым входом/выходом интегрированной навигационной системы, первый выход которой соединен с первым входом судовых электронных журналов, второй выход - с вторым входом панели виртуальных навигационных приборов. Вход/выход коммуникационного сервера, второй вход/выход интегрированной навигационной системы и вход/выход сервера постобработки навигационных данных соединены с первыми входами/выходами основного и резервного адаптера шины данных.
Недостатком всех известных решений является отсутствие гармонизированного сбора, интеграции, обмена информации, не позволяющего обеспечить анализ морской информации на борту судна и береговой службы, что в значительной мере влияет на навигационную безопасность судовождения.
Технической проблемой полезной модели является создание АРМ судоводителя для реализации компонентов обеспечения е-навигации.
Решением технической проблемы является расширение функциональных возможностей АРМ и повышение безопасности судовождения за счет координации систем морской навигации и вспомогательных береговых служб.
Согласно полезной модели
Решение технической проблемы осуществляется тем, что автоматизированное рабочее место судоводителя содержит вычислительный блок, включающий коммуникационный сервер, сервер постобработки навигационных данных, базу данных навигационной информации, сервер обработки распределенной навигационной информации, панель виртуальных навигационных приборов, интегрированную навигационную систему (ИНС), подсистему контроля состояния технических средств АРМ и судовые электронные журналы, устройство отображения информации, основной и резервный адаптеры шины данных, связанные с шиной данных, панель управления, связанную с шиной входа/выхода вычислительного блока, вход/выход судовых электронных журналов, вход/выход панели виртуальных навигационных приборов и второй вход/выход подсистемы контроля состояния технических средств АРМ, соединеные с шиной входа/выхода вычислительного блока. Первый выход сервера постобработки навигационных данных соединен с первым входом коммуникационного сервера, второй выход сервера постобработки навигационных данных соединен с входом сервера обработки распределенной навигационной информации, первый выход коммуникационного сервера соединен с первым входом панели виртуальных навигационных приборов, второй выход - со вторым входом судовых электронных журналов, третий выход - со вторым входом базы данных навигационной информации, вход/выход коммуникационного сервера - с первым входом/выходом подсистемы контроля состояния технических средств АРМ, первый выход сервера обработки распределенной навигационной информации соединен с первым входом базы данных навигационной информации, второй выход - со вторым входом коммуникационного сервера, первый выход ИНС соединен с первым входом судовых электронных журналов, второй выход - со вторым входом панели виртуальных навигационных приборов, второй вход/выход коммуникационного сервера, вход/выход ИНС и вход/выход сервера постобработки навигационных данных соединены с первыми входами/выходами основного и резервного адаптера шины данных.  в АРМ дополнительно введены датчики корабельных систем, соединенные с шинами данных, блок датчиков навигационных данных сопрягаемых систем, соединенный с блоком комплексирования навигационных данных, интерфейсный блок связи с наземными службами, блок е-навигации, первый вход/выход которого соединен со вторым входом/выходом сервера обработки распределенной навигационной информации, второй вход/выход которого соединен с первыми входами/выходами основного и резервного адаптера шины данных, третий вход/выход соединен с входом/выходом ИНС, а блоки комплексирования навигационных данных и интерфейсный блок связи с наземными службами соединены с шинами данных.
Дополнительными отличиями предлагаемой полезной модели является то, что:
- панель управления включает в себя клавиатуру, координатно-указательное устройство, блок кнопок и блок индикации.
- интерфейсный блок связи с наземными службами выполнен с возможностью информационной и антивирусной защиты, а также с возможностью установки связи с системами управления движения судов, со станциями средств навигационного ограждения автоматической идентификационной системы (АИС), с центрами принятия решений по безопасности плавания, с центрами обновления картографической информации.
- датчики корабельных систем содержат по крайней мере не менее одной радиолокационной станции, гирокомпас, лаг, погодные датчики, системы видеонаблюдения, АИС, устройства измерения крена и дифферента, регистратор рейса, эхолот, GPS, гидрометеокомплекс, систему единого времени, гидроакустическую станцию.
- блок е-навигации включает в себя блок координированной обработки навигационной информации, первый вход/выход которого является входом/выходом блока и блок модулей е-навигации, включающий, по крайней мере, следующие модули: модуль планирования рейса, модуль мониторинга маршрута и предотвращения столкновения, модуль обработки погодных данных, модуль заказа и получения электронных навигационных карт, модуль временной корректуры от приемника НАВТЕКС, модуль по обработке данных и управлению авторулевым, модуль управления сигналами тревог и предупреждений, модуль обработки комплексных рекомендаций по безопасному плаванию, модуль формирования запросов и передачи комплексных данных, при этом блок координированной обработки навигационной информации и блок модулей е-навигации взаимосвязаны с шиной третьего входа/выхода, к которой подключен второй вход/выход блока.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена структурная схема АРМ; на фиг 2 - структурная схема блока е-навигации.
Автоматизированное рабочее место судоводителя включает:
1 - вычислительный блок;
2 - устройство отображения информации;
3 - шина данных;
4 - основной адаптер шины данных;
5 - резервный адаптер шины данных;
6 - панель управления;
7 - датчики корабельных систем;
8 - блок датчиков навигационных данных сопрягаемых систем;
9 - блок комплексирования навигационных данных;
10 - интерфейсный блок связи с наземными службами;
11 - шина входа/выхода вычислительного блока;
12 - клавиатура;
13 - координатно-указательное устройство;
14 - блок кнопок;
15 - блок индикации;
16 - коммуникационный сервер;
17 - сервер постобработки навигационных данных;
18 - БД навигационной информации;
19 - сервер обработки распределенной навигационной информации;
20 - блок е-навигации;
21 - панель виртуальных навигационных приборов;
22 - ИНС;
23 - подсистема контроля состояния технических средств АРМ;
24 - судовые электронные журналы,
25 - блок модулей е-навигации;
26 - блок координированной обработки навигационной информации.
Автоматизированное рабочее место судоводителя содержит вычислительный блок 1, содержащий коммуникационный сервер 16, сервер 17 постобработки навигационных данных, БД 18 навигационной информации, сервер 19 обработки распределенной навигационной информации, панель 21 виртуальных навигационных приборов, ИНС 22, подсистему 23 контроля состояния технических средств АРМ и судовые электронные журналы 24, устройство 2 отображения информации, основной 4 и резервный 5 адаптеры шины данных, связанные с шиной данных 3, панель управления 6, связанную с шиной 11 входа/выхода вычислительного блока 1. При этом вход/выход судовых электронных журналов 24, вход/выход панели 21 виртуальных навигационных приборов и второй вход/выход подсистемы 23 контроля состояния технических средств АРМ соединены с шиной 11 входа/выхода вычислительного блока, первый выход сервера 17 постобработки навигационных данных соединен с первым входом коммуникационного сервера 16, второй выход сервера 17 постобработки навигационных данных соединен с входом сервера 19 обработки распределенной навигационной информации, первый выход коммуникационного сервера 16 соединен с первым входом панели 21 виртуальных навигационных приборов, второй выход - со вторым входом судовых электронных журналов 24, третий выход - со вторым входом БД 18 навигационной информации, вход/выход коммуникационного сервера 16 - с первым входом/выходом подсистемы 23 контроля состояния технических средств АРМ, первый выход сервера 19 обработки распределенной навигационной информации соединен с первым входом БД 18 навигационной информации, второй выход - со вторым входом коммуникационного сервера 16, первый выход ИНС 22 соединен с первым входом судовых электронных журналов 24, второй выход - со вторым входом панели 21 виртуальных навигационных приборов, второй вход/выход коммуникационного сервера 16, вход/выход ИНС 22 и вход/выход сервера 17 постобработки навигационных данных соединены с первыми входами/выходами основного 4 и резервного 5 адаптера шины 3 данных. Датчики 7 корабельных систем соединены с шинами 3 данных, блок 8 датчиков навигационных данных сопрягаемых систем соединен с блоком 9 комплексирования навигационных данных. Первый вход/выход блока 20 е-навигации соединен со вторым входом/выходом сервера 19 обработки распределенной навигационной информации, второй вход/выход которого соединен с первыми входами/выходами основного 4 и резервного 5 адаптера шины 3 данных, третий вход/выход соединен с входом/выходом ИНС 22, а блок 9 комплексирования навигационных данных и интерфейсный блок 10 связи с наземными службами соединены с шинами 3 данных. Шина 3 данных является средой передачи информации и представляет собой двукратно резервированную локальную вычислительную сеть, подключение к которой осуществляется с помощью управляемых сетевых коммутаторов (на чертеже не обозначены) (Хилл Б. Полный справочник по Cisco: Пер. с англ. М.: Вильяме, 2006. - 1088 с.).
Данные от корабельных систем - источников навигационных данных, включая данные от источников радиолокационной информации, поступают через шину 3 данных на обработку в сервер 17 постобработки навигационных данных, который представляет собой средство для приема, обработки и передачи в БД 18 навигационной информации, через коммуникационных сервер 16 и в сервер 19 обработки распределенной навигационной информации. Коммуникационный сервер 16 обеспечивает обработку сообщений о тревогах, хранение и синхронизацию данных, общих для АРМ, и проверку состояния шины 3 данных. При использовании нескольких унифицированных АРМ в составе мостиковой системы коммуникационный сервер 16 обеспечивает синхронизацию своих локальных БД между АРМ по шине данных 3, а ИНС 22 обеспечивает синхронизацию полученных навигационных данных, радиолокационной информации, процессов и времени между АРМ. Таким образом, все АРМ работают с синхронизованными по времени навигационными данными. База данных 18 навигационной информации предназначена для хранения навигационной информации и информации о радарных целях, проходящей через коммуникационный сервер 16 и сервер 19 обработки распределенной навигационной информации. Сервер 19 обработки распределенной навигационной информации представляет собой средство для взаимодействия ИНС 22 с остальными элементами вычислительного блока 1. Интегрированная навигационная система 22 представляет собой электронную картографическую навигационно-информационную систему и радиолокационный дисплей. Панель 21 виртуальных навигационных приборов предназначена для вывода требуемого списка навигационных параметров из БД 18 навигационной информации в виде графической, текстовой и числовой информации на устройство 2 отображения информации. Подсистема 23 контроля состояния технических средств АРМ обеспечивает отображение структурной организации собственного оборудования АРМ и используется для диагностики возникших в данный момент неисправностей. Судовые электронные журналы 24 представляют собой средства для регистрации и отображения навигационной информации, обеспечивают прием и регистрацию параметров движения корабля от коммуникационного сервера 16.
Оператор АРМ выполняет все операции по контролю и управлению с помощью клавиатуры 12 и координатно-указательного устройства 13, выполненного в виде манипулятора типа «Trackball». Информация выводится на устройство 2 отображения информации, выполненное в виде LCD TFT дисплея. Операции включения/выключения АРМ и переключения режимов работы (например, тренировочный и боевой режимы) осуществляется с помощью переключателя на блоке кнопок 14 панели управления 6, выполненного с возможностью включения/выключения АРМ и переключения режимов работы АРМ. Результат выполнения АРМ этих операций отображается на индикаторах блока индикации 15 панели управления 6, выполненного с возможностью отображения состояния и режима работы АРМ.
Блок 20 е-навигации включает в себя блок 26 координированной обработки навигационной информации, первый вход/выход которого является входом/выходом блока 20 и блок 25 модулей е-навигации, включающий, по крайней мере, следующие модули:
модуль планирования рейса, обеспечивающий автоматическое создание формы плана перехода из порта А в порт Б, автоматическую прокладку маршрута из порта А в порт Б, автоматическую прокладку маршрута в зависимости от погодных условий, оптимизацию маршрута на безопасность в ледовых условиях, расчет времени выхода/входа судна из порта/в порт;
модуль мониторинга маршрута и предотвращения столкновения;
модуль обработки погодных данных, учитывающий долгосрочные погодные прогнозы;
модуль заказа и получения электронных навигационных карт, обеспечивающий дистанционную корректуру карт посредством электронной почты;
модуль временной корректуры от приемника НАВТЕКС, обеспечивающий получение и отображение на электронной навигационной карте временной корректуры;
модуль по обработке данных и управлению авторулевым;
модуль управления сигналами тревог и предупреждений;
модуль обработки комплексных рекомендаций по безопасному плаванию;
модуль формирования запросов и передачи комплексных данных, обеспечивающий получение данных от внешних систем, передачу комплексных данных о локальной обстановке в районе судна с АРМ судоводителя в центры принятия решений по безопасности плавания, СУДС.
Блок 26 координированной обработки навигационной информации и блок 25 модулей е-навигации взаимосвязаны с шиной третьего входа/выхода, к которой подключен второй вход/выход блока 20 е-навигации.
Блок 9 комплексирования навигационных данных собирает данные от навигационных приборов и передает их в общую шину данных, выполняет верификацию, фильтрацию и комплексирование данных от различных навигационных приборов и систем, с целью исключения попадания в шину неверных данных, а при отсутствии некоторых данных, например, когда прибор вышел из строя, исчисляет эти данные по данным от других приборов.
Интерфейсный блок 10 связи с наземными службами через спутниковые каналы связи обеспечивает запрос и получение как новых карт, так и корректур, а также данных о погоде по маршруту, данных с СУДС и т.д.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает решение следующих задач е-навигации:
- обеспечение безопасного судовождения с учетом гидрографической, метеорологической и навигационной информации и рисков;
- наблюдение за движением судна и управление им, при необходимости, с береговых объектов;
- обмен данными между судами, между судном и берегом и между пользователями;
- возможность улучшения эффективности транспортировки и логистики;
- поддержание проведения операций по принятию мер, в случае нештатных ситуаций и поисково-спасательных операций;
- объединение и представление информации на борту и на берегу, которая повышает до максимума выгоды, представляемые навигационной безопасностью, и сводит к минимуму любые риски возникновения непонимания или неправильной интерпретации со стороны пользователя;
- обеспечение глобального охвата, согласованности стандартов и мероприятий, а также взаимной совместимости и взаимозаменяемости оборудования.