使用CR110 实现AIS(NMEA-0183)至Modbus TCP协议转换
2026-07-31 15:17:58 来源：华启智能
本文介绍AIS(船舶自动识别系统Automatic Identification System)相关知识以及使用CR110 实现船载AIS(NMEA-0183)至Modbus TCP协议转换。
在船舶导航、港口监控、海事监管及智慧航运系统中，AIS（船舶自动识别系统Automatic Identification System）是获取船舶动态信息的核心数据源。AIS设备通常通过NMEA-0183协议输出船舶位置、航向、航速、MMSI、船名等关键数据。随着船舶智能化、数字化管理需求不断提高，需要将船舶导航、定位、通信等设备的数据接入船载综合监控系统，实现船舶运行状态集中显示、数据分析和远程管理。而工业现场的SCADA、PLC、上位机监控系统多以Modbus TCP作为标准通信协议。
如何将AIS的NMEA-0183串口数据高效、稳定地转换为Modbus TCP，成为系统集成中的关键需求。华启智能CR110工业级串口设备联网服务器，正是针对此类场景设计的协议转换方案。它可将RS485串口设备接入TCP/IP网络，支持Modbus TCP协议，轻松实现AIS数据的联网与协议转换。
一、应用背景与需求
AIS电文种类
VDM：本船接收到其他船舶的信息
VDO：本船向外播发的广播信息
明码：以“$”开头，明码报文内容可以直接读取
暗码：以“！”开头，报文内容需要通过字符转换和格式定义才能读出。
AIS输出的NMEA-0183数据以串口形式传输（常见波特率38400bps，RS422或RS485接口），报文格式为ASCII文本（如!AIVDM、!AIVDO等）。而工业控制系统需要结构化的寄存器数据，通过Modbus TCP读取。传统方案往往需要额外开发解析软件或使用多台设备中转，成本高、稳定性差、维护复杂。CR110作为工业级串口服务器，具备以下优势：
●支持1路/2路RS485，适配多数AIS设备接口●波特率可设（1200~115200bps），完全覆盖AIS常用速率
●支持TCP Server/Client、UDP工作模式，并原生支持Modbus/Modbus TCP
●磁隔离与电源隔离设计，适应船舶与工业现场的电磁环境
●配置简单，支持壁挂式安装，供电宽电压（DC9~30V）
二、系统架构与实现方式
典型连接方式如下：AIS设备 →（NMEA-0183串口）→ CR110 RS485 →（以太网）→ Modbus TCP主站（SCADA/PLC/上位机）
硬件连接
将AIS设备的NMEA-0183输出接到CR110的RS485接口。CR110的以太网口接入本地局域网或工业交换机。
协议转换逻辑
CR110接收AIS发出的NMEA-0183报文后，通过内部协议处理将关键字段解析并映射到Modbus寄存器表。上位机通过标准Modbus TCP功能码（如03/04）即可读取船舶经纬度、航速、航向、MMSI等数据。部分应用也可采用透明传输模式，由上位机软件完成NMEA解析，CR110仅负责串口到TCP的可靠转发。
AIS数据解析示例
AIS报文：!AIVDM,1,1,,B,169C4DPPAf8fLQ`A7209aH;P0000,0*23
解析结果：
AIS数据解析示例
AIS报文：!AIVDM,1,1,,B,169C4DPPAf8fLQ`A7209aH;P0000,0*23
解析结果：
| Name | Value | Description |
|---|---|---|
| Packet Type | AIVDM | |
| Radio channel | B | |
| Message Type | 1 | Scheduled Position Report |
| Repeat Indicator | 0 | Default |
| Source ID | 412402770 | |
| Navigation Status | 0 | Under way using engine |
| Rate of Turn (ROT) | -708.709217581185 | Turning right at up to 708 degrees per minute or higher |
| Speed Over Ground (SOG) | 11 | |
| Position Accuracy | 0 | An unaugmented GNSS fix with accuracy > 10 m |
| Longitude | 121.994326666667 | East |
| Latitude | 29.9016533333333 | North |
| Course Over Ground (COG) | 246.9 | |
| True Heading (HDG) | 261 | |
| Second of UTC timestamp | 48 | |
| Reserved for regional | 0 | Not available |
| RAIM flag | 0 | RAIM not in use (default) |
| Communication State | 0 | Sync state: UTC Direct; Slot Timeout: This was the last transmission in this slot; Slot offset: 0 |
| Communication Sync State | 0 | Sync state: UTC Direct |
| Communication Slot Timeout | 0 | Slot Timeout: This was the last transmission in this slot |
| Communication Sub Message | 0 | |
| Communication Slot Offset | 0 |
AIS报文：
!AIVDM,2,1,9,B,569FIwP000009Ha3800hV10DpN3<000000000016<PL4>5Ka0=6R3mDj0CP0,0*54
!AIVDM,2,2,9,B,0000000000:,2*24
解析结果：| Name | Value | Description |
|---|---|---|
| Packet Type | AIVDM | |
| Radio channel | B | |
| Message Type | 5 | Ship Static And Voyage Related Data |
| Repeat Indicator | 0 | Default |
| Source ID | 412457470 | |
| AIS Version | 0 | Station compliant with AIS Edition 0 |
| IMO Number | 0 | Not available |
| Call Sign | BVJP2 | |
| Name | LI PENG 3 | |
| Ship Type | 70 | Cargo, all ships of this type |
| Dimension Reference For Position A | 100 | |
| Dimension Reference For Position B | 28 | |
| Dimension Reference For Position C | 4 | |
| Dimension Reference For Position D | 14 | |
| Vessel Length | 128 | |
| Vessel Beam | 18 | |
| Electronic Position Fixing Device Type | 1 | GPS |
| ETA | 375360 | Month: 5, Day: 23, Hour: 9, Minute: 0 |
| Eta Datetime | 1779516000 | |
| Maximum Present Static Draught | 5.2 | |
| Destination | ZHOUSHAN | |
| DTE | 1 | Not available |
三、核心优势
●高可靠性：工业级设计，隔离保护、宽温工作（-20℃~70℃），适合船舶与港口环境
●双向通信能力：支持数据双向传输，便于后续扩展控制指令
●成本效益高：一台设备完成串口联网与协议转换，降低系统复杂度与运维成本
四、典型应用场景
●船舶机舱监控与岸基远程监控系统
●智慧港口与海事大数据平台
●工业自动化中的船舶位置与状态集成
●科研与教学用AIS数据实时采集平台
五、总结
使用华启智能CR110实现AIS（NMEA-0183）至Modbus TCP协议转换，是一种经济、可靠、易于维护的工业级解决方案。它有效打通了海事导航设备与工业控制系统之间的数据壁垒，助力船舶智能化与港口数字化升级。
如需针对特定AIS设备或寄存器映射表进行定制配置，可联系华启智能技术支持，获取详细配置指导与二次开发协议文档，快速完成项目落地。
