基于5G技术的船舶报警系统的设计

许明华，李婷云

基于5G技术的船舶报警系统的设计

许明华，李婷云

（福建船政交通职业学院，福州 350007）

为提高船舶安全性和报警系统智能化水平，分析5G技术在船舶的应用和船舶报警系统的特点，设计船舶报警系统的方案，以及船舶报警系统的通信分析、现状、硬件组成和电路设计。该模块化设计和应用5G技术的船舶报警系统可实现远程故障诊断等。

5G技术 船舶 报警系统 机舱监控 设计

0 引言

船舶安全性要求日益提高。船舶发生故障原因、种类很多。船舶报警系统的设计就是当船舶设备故障时，应及时地自动发出警报，使船员及时采取正确措施，减少财产损失，避免船舶灾难的发生和保障生命安全。利用现代网络，对确保船舶安全具有重要意义。应用5G技术，船舶报警系统的设计更趋完善，其船舶报警系统的视频监控管理和远程监控，是船舶安全航行的保障。

本文根据5G技术在船舶应用中的特点，介绍船舶报警系统的现状，按照系统设计性能要求，设计了船舶报警系统方案，最后通过操作实现了系统维护和远程故障诊断。

1 船舶报警系统的通信分析

船舶报警系统是船舶重要系统，现代5G技术、CAN总线和ZigBee技术等应用，对船舶报警系统的设计具有更大的空间，5G技术是一项无线通信技术，通过无线电波传递交换数据速度快、系统性强、容量大、传输更安全以及成本低等特点，因此5G技术可以实现船舶报警系统实现远程诊断和视频监控，能实时发送船舶所有的参数，实现船舶智能化[1]。为了防止船舶电磁和各种无线电电波干扰，所以船舶报警系统的设计，利用网络安全技术架构和终端模组等，做好电磁干扰和电磁兼容性，提升船舶报警系统故障处理效率，保证网络通信安全、可靠，因此船舶报警系统的设计应用5G技术是非常合适的。

2 船舶报警系统的现状

船舶报警系统是船舶安全航行的重要环节，随着网络技术和计算机技术的飞速发展，船舶报警系统也有了很大的突破。船舶报警系统的设计，5G技术在船舶先进的数据传输技术和数据处理技术的应用，也得到了快速的发展，实现对船舶的全方位监控，进一步推动了船舶报警系统信息化、模块化、自动化。目前我国船舶报警系统的设计主要是采用中小型计算机集中监控和报警，CAN总线和ZigBee网络技术等[2]，随着5G网络科技技术的发展，船舶报警系统进一步完善，同时还可以实现船舶自动化设备的远程操作。

3 船舶报警系统设计性能要求

1）船舶报警系统应操作简便、功能强大、及时、准确，实现船舶报警系统网络的通用和开放。船舶报警系统在设计和开发过程中不仅要充分考虑船舶实际工作环境条件，还能使系统能够充分反映现场的数据处理的要求。

2）船舶报警系统的人性化操作界面，在监控中心，能将所有的视频信号，通过显示设备自由地切换显示，标准性和维护性，是提高系统安全的关键[3]。船舶报警系统的设计和开发的标准化，在系统设计就充分考虑，便于船员的维护，特别是船舶报警系统的数据备份，防止数据的丢失和破坏，并有利于船舶报警系统模块控制。

3）船舶报警系统的具有良好的扩展性、先进性和实用性，船舶报警系统是采用5G技术网络，5G网络的主要优势在于，通过网络，能让多人对分布在各地的船舶进行网络视频监控，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，流量密度和连接数密度大幅度提高，系统协同化，智能化水平提升，表现为多用户，多点等的协同组网，以及网络间灵活地自动调整。船舶报警系统在操作上容易简单，通过计算机技术和5G技术网络的应用，船舶报警系统技术快速的发展[4]。

4）船舶报警系统的具备良好的兼容性可扩性和开放性，有利于船舶报警系统系统模块控制。大大提高系统的通用性，使系统的维护、维修更加简单。对船舶报警系统更加可靠，使船员能及时监控船舶的动态。通过5G技术实现了船舶报警系统自动计算、现场数据采集以及海量检测结果的分析和实时回传等，在5G技术中，有效地分发大流量的业务内容，深入与船舶调度业务整合，完善的业务管理、统计功能[5]。提供业务报表的导入、导出、打印等服务，能方便地增加监控点及报警等功能。

4 船舶报警系统系统总体设计

船舶报警系统主要是由传感器、网络（包括5G网络）和计算机组成，通过计算机网络管理，传感器的信息数据采集，在计算机集中调度管理平台功能包括系统配置、实时监视、信息发布、视频查询、视频回放、显示文字、实时控制、报警管理等，使船员很清楚地了解船舶各种设备运行的情况，使船员能进行准确排除故障和操作，确保船舶安全[6]。

4.1 船舶报警系统的核心功能

1）数据的自动采集。最重要的船舶报警系统主要有主机冷却水温高、主机和副机的滑油压力、主机和副机排气温度、火灾报警以及发电机各种参数等信息，为了能够实时的系统监控和管理，可以通过有源中继器可以增加网络支持节点，这样既增强了信号，兼顾了信号的传输延时，大大地加速了5G技术网络中的信息传输速度。

2）船舶报警系统信息显示及处理。把船舶报警系统采集的数据进行综合显示，部分的数据要进行处理和分析，还有一些数据通过机舱报警显示和处理。

3）船舶报警系统数据自动记录。数据采集的船舶主机、副机、舵机和发电机信息可保存或打印记录，数据记录的设备及周期由操作人员可随意选定[7]。

4.2 船舶报警系统的硬件结构组成电路设计

船舶报警系统由传感器、网络通信技术和显示器等组成。图1为船舶报警系统的硬件结构组成电路设计图。

图1 船舶报警系统系统硬件结构组成电路设计图

船舶报警系统数据实时传输，便于船舶管理人员查看报警系统数据，将网络收集到的信息进行分析、打印和显示。船舶报警系统就是利用各种传感器采集参数，把船舶所有设备的实时监控数据进行分析比较，发现故障发出声光报警。建立数据库，并将报警数据保存打印，以便查询和分析等[9]。当船舶报警系统发出故障排除以后，船舶管理人员可以通过报警系统复位等操作。

4.3 船舶报警系统总体结构

船舶报警系统为了简化整个系统的设计，通过5G网络，模块化控制，提高系统的可靠性、灵活性。船舶报警系统处理数据，实现系统的可靠，显示故障发出声光报警等。船舶报警系统部分接线如图2所示。

图2 船舶报警系统原理部分接线图

4.4 船舶报警系统触摸屏设计

船舶报警系统触摸屏可显示模拟量信号（如主机转速、排温等），也可显示开关量信号（报警或运行信号）；界面环境可根据处于不同系统设置不同界面，可手动切换界面也可循环依次显示各个界面；当报警产生时，系统会自动切换到报警界面，报警项会红色闪烁显示，并且有报警声响，声响也可扩展到外部机舱灯柱；报警产生后，除非按下界面上的‘确认’键，否则不能切换界面（手动切换时会自动回到报警界面），按下‘确认’键后，报警项不再闪烁，报警声消除，但报警项会保持红色平光，直到报警消除，系统触摸屏设计如图3所示[10]。

5 结语

船舶报警系统的随着5G技术的应用，网络数据传输的方式，提高船舶报警系统的智能化水平，可以灵活改变报警系统。船舶报警系统的技术迅速发展，是保证船舶安全进行全程监控和监督。船舶报警系统将更加完善，实现船舶现代化、智能化，使船舶报警系统操作方便，结构简单，安全可靠，运行稳定，从而实现船舶报警系统的维护和故障的可诊断等实际问题。

图3 船舶报警系统触摸屏界面设计

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[10] 毛攀峰, 张海玲. 船舱排油监控系统的设计[J]. 河南科技, 2013,(13): 19-20.

Design of Ship Alarm System Based on 5G Technology

Xu Minghua, Li Tingyun

(Fujian Chuanzheng Communications college, Fuzhou 350007, Fujian, China)

U664.8

A

1003-4862（2021）06-0109-03

2020-11-27

许明华（1963-），男，教授。研究方向：船舶电气及自动化。Email：71834643@qq.com