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pan class="s1">摘要：為加強邊防船舶管理，用科技掌握港區船舶動態，提升出海船舶入出港簽證率。結合邊防實際，經過調研論證，建設邊防船舶識別系統。通過物聯網和大數據技術，將出海船舶現實動態轉化為數據模式，以數據引導警務工作，既減少船管工作盲區，減輕現場檢查、沿岸巡查等工作強度，又提升船管民警工作效率，提高基礎信息化和科技強警水平。
邊防船舶識別系統主要由船舶管理基站、船舶服務終端和船舶識別軟件等組成。利用物聯網技術，船舶服務終端定時向船舶管理基站發送包含船名號、經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網或有線網絡傳輸到后臺服務器。船舶識別軟件將傳輸過來的信號轉化為船舶定位數據，經過大數據分析，展現港區船舶動態，并短信通知民警和船方及時辦理相關手續。

基于 LORA技術的 邊防船舶識別 技術解決方案

1.1 概述

為加強邊防船舶管理，用科技掌握港區船舶動態，提升出海船舶入出港簽證率。結合邊防實際，經過調研論證，建設邊防船舶識別系統。通過物聯網和大數據技術，將出海船舶現實動態轉化為數據模式，以數據引導警務工作，既減少船管工作盲區，減輕現場檢查、沿岸巡查等工作強度，又提升船管民警工作效率，提高基礎信息化和科技強警水平。

邊防船舶識別系統主要由船舶管理基站、船舶服務終端和船舶識別軟件等組成。利用物聯網技術，船舶服務終端定時向船舶管理基站發送包含船名號、經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網或有線網絡傳輸到后臺服務器。船舶識別軟件將傳輸過來的信號轉化為船舶定位數據，經過大數據分析，展現港區船舶動態，并短信通知民警和船方及時辦理相關手續。

1.1.1 系統特點

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船舶在港、入出港的管理需要。

二是續航能力強。船舶服務終端內置電池可供3年使用，防止船上供電設備關閉或故障導致信號中斷、數據缺失。

三是系統易推廣。船舶服務終端設備與其它系統終端相比，價格實惠低廉，易被漁船民接受，有利于系統認可后大范圍推廣應用。

四是有自主產權。該套船舶識別系統為自建，產生的數據為自有數據資產，避免了數據深度應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 建設目標

針對我省沿海港岙口的特點，安裝具有船舶定位、信息傳輸等功能的船舶服務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。實現邊防派出所對在港船舶底數清、情況明;協助民警掌握在港船舶數量、入出港時間，對在港船舶實行精準檢查;以短信形式提醒船舶入出港時及時辦理簽證手續，出港時反饋相關情況等功能，立體化轉型升級出海船舶邊防治安管理模式。

1.1.3 建設原則

(一)統籌規劃原則。著眼全局設計，自下而上遵循標準化、模塊化、實用化建設。先行試點建設，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，設備安裝便捷、組網快捷;終端信號發射功率穩定，不易丟失;數據查閱方便，傳輸快速，應用轉化率高，實現出海船舶可視化管控。

(三)安全穩定原則。設備資源和數據資源實行統一管理和控制。非認證的船舶服務終端和管理基站一律限制入網，認證的船舶服務終端和管理基站一律連接專用系統。強化系統身份認證和訪問控制權限，船舶識別軟件運行搭載保密協議，信號報文多種加密方式并用，確保設備安全管理、通信安全和數據保密。

1.2 項目 功能及 架構

1.2.1 項目功能說明

邊防船舶識別系統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，實現對港內船舶有效管控，提升船管民警的工作效率。

(一)通信功能。借助LoRa通信、4G無線和有線網絡，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，進行遠距離傳輸到后臺服務器，對數據進行處理和應用。

(二)定位功能。借助船舶服務終端的衛星模塊，確定船舶地理經緯度信息，并向船舶管理基站進行發送，實現對船舶的精準定位和航行軌跡的記錄。

(三)識別功能。借助船舶服務終端內LoRa通信模組，將終端預設內容(如船名號)、衛星定位數據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送。基站接收到信號后，將信號傳輸到后臺服務器，推送給數據使用方，實現對船舶信息和軌跡的有效掌握。

(四)認證功能。船舶服務終端發送入網請求，船舶管理基站收到終端的數據后，上傳至船舶識別軟件。同意終端入網，識別軟件對終端進行注冊，建立長地址和短地址之間的聯系，生成通訊密鑰，并將密鑰參數打包下發回基站。基站收到參數數據包后，下發回終端，完成終端認證，開始功能應用。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。船舶服務終端和船舶管理基站定時將設備運行情況發送到后臺服務器，及時發現設備故障信息，提醒工作人員進行檢測和維護，確保設備的穩定性和正常使用率。

1.2.2 系統架構

?船舶服務終端將預設內容、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無線網絡將信號傳輸到通信運營商服務器，對信號進行解譯，還原成相關信息和數據。

?通信運營商服務器通過專線網絡，將解譯出來的信息和數據傳輸到內外網交互平臺內，由平臺對信息和數據進行處理，將其轉化為內網信息和數據。

?內外網交互平臺將信息和數據上傳到公安網內。

?最后將信息和數據經由公安網上傳至后臺服務器，船舶識別軟件調取后臺服務器內信息和數據，開展功能應用。

1.3 系統構成

邊防船舶識別系統分為船舶管理基站、船舶服務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、衛星定位、4G網關、有線網絡等模塊組成，安裝在岸邊。其中供電使用光伏板供電系統，支持有線以太網、4G(或5G)數據回傳，同時可支持2500臺船舶服務終端接入;基站整體架設滿足IP65防護等級。

由于基站需要儲存終端的數據，對這些終端進行實時的資源調度分配，因此對基站系統采用分層化設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。固件層選擇工業級實時操作系統為基礎，確保上層通信協議的實時性處理要求。建立高性能通信協議系統中間件，包含通信協議核心模塊(如組包分片、ARQ等)。在此之上，建立超密集通信協議的MAC以及網絡層核心協議。最后，建設4G無線或有線寬帶網絡，確保物理層和射頻方面的傳輸高效。

1.3.2 船舶服務終端

主要是利用無線物聯網收發信號的裝置。由控制、電源管理、LoRa通信、衛星定位、天線、運動檢測等模塊組成，安裝在船舶上。其中控制模塊實現各模塊集中控制，衛星定位模塊實現船載設備定位功能;LoRa通信模塊實現與基站間的信息交互;運動檢測模塊實現船舶移動或靜止狀態檢測，電源管理模塊包含大容量低自放鋰铔電池和容量檢測。船舶服務終端滿足IP68防水等級，全灌封設計，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的信息進行匯聚和解析，并統一傳輸到邊防立體化智能防控平臺。由數據、處理規則、邏輯模塊等組成，采用B/S架構搭建，安裝在統一平臺上，并通過專網連接到邊防立體化智能防控平臺服務器。

船舶識別軟件功能圖如下：

1.4 技術參數介紹

1.4.1 船舶管理基站 參數

船舶管理基站參數如下：

基站使用LoRa網關及雙定向天線信號，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，太陽能轉換效率10%以上，特殊天氣下內置蓄電池可持續供電30天。

支持衛星定位、4G和有線網接入，內置存儲32GB。

外觀統一刻錄邊防專用標識，具備防水、防潮、防塵、防腐蝕等安全性能，工作溫度-10℃~65℃。

具備電量監測、故障報警、拆除報警、數據加密傳輸、密鑰認證、終端參數配置等功能

使用年限6年以上

LoRa天線增益5.0dB，GPS天線增益3.0dB

數據轉發時間不超過30秒

1.4.2 船舶服務終端 參數

船舶服務終端參數：

終端與基站通訊方式為LoRa，電池持續供電超過3年

GPS定位，定位數據可存儲至少3個月

聯線后數據自動上傳

具備在線設備參數配置功能

支持運動和禁止狀態切換

終端信號傳輸距離12公里以上

終端在基站信號范圍內每5分鐘發一次位置數據，停靠碼頭每2小時發一次位置數據，其它每1小時保存一次位置數據

電池容量38000mAh

工作電流60mA以下

全灌封設計，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

船舶識別軟件功能指標：

使用mySQL數據庫和Java開發平臺，不限制船舶服務終端和船舶管理基站的接入數量，遠程設置設備參數。

對船舶服務終端和船舶管理基站進行入網注冊，每年對在線設備(終端、基站)進行入網認證。

有效管理船舶服務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，能穩定獲取船名號、經緯度和定位時間等數據。

對終端和基站進行監測，及時發現設備異常，并每月檢查設備狀況。

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