基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警方法、系统及介质与流程

1.本发明涉及内河船舶风险识别领域，尤其涉及一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警方法、系统及介质。


背景技术：

2.近年来，随着经济的迅速发展，多个区域的内河和沿海的船舶通航密度不断增大、水上交通建筑物等不断增多，通航环境日益复杂，船舶在航行过程中面临的风险也越来越大。而降低船舶事故率，提高船舶的航行安全成为重点关注的问题。据水上交通历史事故统计显示，自沉事故是造成重大人员伤亡的主要水上交通事故之一；尽管自沉事故并不占事故总量的多数，但因自沉事故具有速度快，救援难度大的特点，容易造成人员伤亡和重大的财产损失。然而，目前国内外对水上交通事故的研究主要集中在碰撞和搁浅上，却鲜有针对船舶自沉事故场景的研究。


技术实现要素：

3.为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警方法、系统及介质。
4.本发明所采用的技术方案是：
5.一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警方法，包括以下步骤：
6.采集目标船舶在目标水域的船舶自沉参数；
7.根据所述船舶自沉参数计算所述目标船舶的自沉风险值；
8.根据船舶自沉风险值判断所述目标船舶是否具有自沉风险，并将自沉风险判断结构通过可视化方式进行呈现。
9.进一步，所述自沉参数包括所述目标船舶的船长w、船宽b、风舷角θ、船舶类型s和船舶吨位t；
10.所述自沉参数还包括所述目标船舶外部的风速v、所述目标船舶外部的浪高h及船舶所受流向ψ、所述目标船舶上的移位货物重量p及货物移位距离l、所述目标船舶的船舶排水量δ。
11.进一步，所述船长w、所述船宽b、所述风舷角θ、所述船舶类型s和所述船舶吨位t通过ais系统采集获得；
12.所述风速v通过风力检测传感器采集获得；
13.所述浪高h及船舶所受流向ψ通过szf波浪浮标测波仪采集获得；
14.所述移位货物重量p及货物移位距离l通过货物位置压力传感器采集获得；
15.所述船舶排水量δ通过船舶排水量测量仪采集获得。
16.进一步，所述根据所述船舶自沉参数计算所述目标船舶的自沉风险值，包括：
17.根据所述风舷角θ与所述船舶所受流向ψ计算所述目标船舶的自沉风险值ha；
18.根据所述浪高h计算所述目标船舶的自沉风险值hh；
19.根据所述所述风速v、所述船长w、所述船宽b、所述船舶类型s和风舷角θ计算所述目标船舶的自沉风险值hf；
20.根据所述船舶吨位t计算所述目标船舶的自沉风险值h
t
；
21.根据所述移位货物重量p、所述货物移位距离l和所述船舶排水量δ计算所述目标船舶的自沉风险值hg。
22.进一步，所述根据船舶自沉风险值判断所述目标船舶是否具有自沉风险，包括：
23.基于船舶自沉的演化过程，根据自沉风险值ha、自沉风险值hh、自沉风险值hf、自沉风险值hf、自沉风险值h
t
和自沉风险值hg计算所目标船舶的综合自沉风险值h；
24.若所述综合自沉风险值h大于等于第一预设阈值，且小于等于第二预设阈值，判定所目标船舶的自沉风险较低；
25.若所述综合自沉风险值h大于第二预设阈值，且小于等于第三预设阈值，判定所目标船舶的自沉风险中等；
26.若所述综合自沉风险值h大于第三预设阈值，且小于等于第四预设阈值，判定所目标船舶的自沉风险较高；
27.其中，第一预设阈值＜第二预设阈值＜第三预设阈值＜第四预设阈值。
28.进一步，所述综合自沉风险值h的计算公式如下：
29.h＝lg[k1*(1 k2ha)(1 k3hh)(1 k4hf)(1 hg)(1 h
t
)]
[0030]
其中，k1、k2、k3、k4为系数。
[0031]
进一步，所述货物移位距离l通过以下方式计算：
[0032]
以所述目标船舶的右舷为正、左舷为负、船首为正、船尾为负，依次获取每一件货物的位移，依次对获得的位移进行相加后取绝对值，作为所述货物移位距离l。
[0033]
本发明所采用的另一技术方案是：
[0034]
一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警系统，包括：
[0035]
数据采集模块，用于采集目标船舶在目标水域的船舶自沉参数；
[0036]
风险计算模块，用于根据所述船舶自沉参数计算所述目标船舶的自沉风险值；
[0037]
风险判断模块，用于根据船舶自沉风险值判断所述目标船舶是否具有自沉风险，并将自沉风险判断结构通过可视化方式进行呈现。
[0038]
本发明所采用的另一技术方案是：
[0039]
一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警系统，包括：
[0040]
至少一个处理器；
[0041]
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
[0042]
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上所述方法。
[0043]
本发明所采用的另一技术方案是：
[0044]
一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如上所述方法。
[0045]
本发明的有益效果是：本发明提供一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警方案，通过采集目标船舶的自沉参数，根据自沉参数实时感知当前的船舶安全状况，将识别结果提供管理人员参考，进而达到风险防控的目的。
附图说明
[0046]
为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
[0047]
图1是本发明实施例中一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警方法的步骤流程图。
具体实施方式
[0048]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
[0049]
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0050]
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0051]
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
[0052]
如图1所示，本实施例提供一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警方法，包括以下步骤：
[0053]
s1、采集目标船舶在目标水域的船舶自沉参数。
[0054]
自沉参数包括所述目标船舶的船长w、船宽b、风舷角θ、船舶类型s和船舶吨位t；自沉参数还包括所述目标船舶外部的风速v、所述目标船舶外部的浪高h及船舶所受流向ψ、所述目标船舶上的移位货物重量p及货物移位距离l、所述目标船舶的船舶排水量δ。
[0055]
其中，船长w、船宽b、风舷角θ、船舶类型s和船舶吨位t通过ais系统采集获得；风速v通过风力检测传感器采集获得；浪高h及船舶所受流向ψ通过szf波浪浮标测波仪采集获得；移位货物重量p及货物移位距离l通过货物位置压力传感器采集获得；船舶排水量δ通过船舶排水量测量仪采集获得。
[0056]
s2、根据船舶自沉参数计算目标船舶的自沉风险值。
[0057]
其中，步骤s2具体包括步骤s21-s25：
[0058]
s21、根据风舷角θ与船舶所受流向ψ计算目标船舶的自沉风险值ha。
[0059]
根据船舶风舷角θ与船舶所受流向ψ，判断出船舶面向风浪的状态，并计算出船舶
不同状态下船舶的自沉风险值ha。
[0060]
在一些可选的实施例中，自沉风险值ha的计算公式如下：
[0061][0062]
式中，θ为船舶风舷角，ψ为船舶所受流向ψ。
[0063]
s22、根据浪高h计算目标船舶的自沉风险值hh。
[0064]
基于浪高h因素对于船舶自沉的影响，在本实施例中，设定浪高h对于船舶自沉风险值hh的公式为：
[0065][0066]
式中，h为浪高。
[0067]
s23、根据风速v、船长w、船宽b、船舶类型s和风舷角θ计算目标船舶的自沉风险值hf。
[0068]
基于风速v因素对于船舶自沉的影响，在本实施例中，平均风速v对于船舶自沉风险值hf可表示为：
[0069][0070]
式中，v为船舶所受风速；s为船舶类型参数，大型油轮为1，小型油船为1.5，尾楼型货船为3，三岛型货船为4；w为船长；b为船宽；θ为船舶风舷角。
[0071]
s24、根据船舶吨位t计算目标船舶的自沉风险值h
t
。
[0072]
基于船舶吨位t因素对于船舶自沉的影响，在本实施例中，设定浪船舶吨位t对于船舶自沉风险值h
t
的公式为：
[0073][0074]
式中，t为船舶吨位。
[0075]
s25、根据移位货物重量p、货物移位距离l和船舶排水量δ计算目标船舶的自沉风险值hg。
[0076]
基于移位货物因素对于船舶自沉的影响，在本实施例中，设定移位货物对于船舶自沉风险值hg的公式为：
[0077][0078]
其中，p为移动的货物重量；l为货物移动的距离；δ为船舶排水量。
[0079]
s3、根据船舶自沉风险值判断所述目标船舶是否具有自沉风险。
[0080]
其中，步骤s3具体包括步骤s31-s34：
[0081]
s31、基于船舶自沉的演化过程，根据自沉风险值ha、自沉风险值hh、自沉风险值hf、自沉风险值hf、自沉风险值h
t
和自沉风险值hg计算所目标船舶的综合自沉风险值h；
[0082]
s32、若综合自沉风险值h大于等于第一预设阈值，且小于等于第二预设阈值，判定所目标船舶的自沉风险较低；
[0083]
s33、若综合自沉风险值h大于第二预设阈值，且小于等于第三预设阈值，判定所目
标船舶的自沉风险中等；
[0084]
s34、若综合自沉风险值h大于第三预设阈值，且小于等于第四预设阈值，判定所目标船舶的自沉风险较高。
[0085]
其中，第一预设阈值＜第二预设阈值＜第三预设阈值＜第四预设阈值。
[0086]
在本实施例中，按船舶自沉的演化过程计算各风险因素对船舶的自沉风险值h可表示如下：
[0087][0088]
判断船舶是否具有自沉风险：
[0089]
当0≤h≤0.3时，判定船舶的自沉风险较低；
[0090]
当0.3《h≤0.8时，判定船舶的自沉风险中等；
[0091]
当0.8《h≤1时，判定船舶的自沉风险较高。
[0092]
s4、将自沉风险判断结构通过可视化方式进行呈现。
[0093]
将风险结果在可视化界面显示，该可视化界面设置在决策人员处，用于显示当前风险判别结果，供决策人员了解并及时处置，实现对船舶沉没风险的防控。
[0094]
以下结合具体实施例对上述方法进行详细解释说明。
[0095]
本实施例提供一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警方法，以某自然条件下，建立船舶航行的模拟场景，实现船舶自沉风险的效果评估，该方法包括以下步骤：
[0096]
步骤1，获取船舶的自沉参数，其中自沉参数如下表1所示。
[0097]
表1
[0098]
案例参数案列中取值说明风舷角(rad)θ＝30
°
设置情景中船舶的风舷角为30
°
船舶所受流向(rad)ψ＝60
°
设置情景中船舶的所受流向为60
°
浪高(m)h＝1m设置情景中自然环境的浪高为1m平均风速(m/s)v＝8(m/s)设置情景中自然环境的平均风速为8(m/s)船舶类型s＝1设置情景中船舶的类型为大型油轮船长(m)l＝150m设置情景中船舶的长度为150(m)船宽(m)b＝22m设置情景中船舶的宽度为22(m)船舶吨位(t)t＝1600t设置情景中船舶的排水量1600(t)船舶排水量(t)δ＝2000t设置情景中船舶的排水量2000(t)移位货物重量(t)p＝10t设置情景中船舶中移位货位重量100(t)货物移位距离(m)l＝3m设置情景中船舶中货位移位距离为0.3(m)
[0099]
步骤2，根据表1的船舶自沉参数数据，可以根据检测船舶风舷角θ与船舶所受流向ψ确定船舶自沉风险值ha，根据浪高计算出船舶自沉风险值的影响hh，根据风速对于船舶自沉风险的影响hf，据船舶吨位对于船舶自沉风险的影响h
t
，根据货物移位对船舶自沉风险的影响hg，按船舶自沉的演化过程计算出船舶的自沉风险值h并判别目标船舶是否具有自沉风险。
[0100]
步骤3，根据步骤2的各因素对于船舶自沉风险值按船舶自沉的演化过程计算船舶的自沉风险值h，并根据船舶的自沉风险值h，此案例中，h为3.35，为较高风险。
[0101]
步骤4，将风险判别结果在可视化界面表现出来，供决策人员了解并及时处置，实现对船舶沉没风险的防控。
[0102]
计算船舶的自沉风险值h，需要考虑船舶的自沉参数是时刻变换的，故需要在一段时间内多次测量，从而避免了自沉风险评估的不准确。同时船舶自沉风险评估则仅需考虑以上几个主要风险因素，避免由于风险因素的加入而导致的。
[0103]
综上所述，本实施例提供一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警系统，针对内河水域航运的特点，通过采取传感器采集信息，并接收外界信息，输入到所建立的风险识别模型中，利用所述的风险识别方法，可以实时感知当前的船舶安全状况，并识别出最重要的风险因素，其结果可供管理人员参考，进而达到风险防控的目的。
[0104]
本实施例还提供一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警系统，包括：
[0105]
数据采集模块，用于采集目标船舶在目标水域的船舶自沉参数；
[0106]
风险计算模块，用于根据所述船舶自沉参数计算所述目标船舶的自沉风险值；
[0107]
风险判断模块，用于根据船舶自沉风险值判断所述目标船舶是否具有自沉风险，并将自沉风险判断结构通过可视化方式进行呈现。
[0108]
本实施例的一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警系统，可执行本发明方法实施例所提供的一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
[0109]
本实施例还提供一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警系统，包括：
[0110]
至少一个处理器；
[0111]
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
[0112]
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现图1所示方法。
[0113]
本实施例的一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警系统，可执行本发明方法实施例所提供的一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
[0114]
本技术实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图1所示的方法。
[0115]
本实施例还提供了一种存储介质，存储有可执行本发明方法实施例所提供的一种基于内河风浪影响的船舶自沉风险预警方法的指令或程序，当运行该指令或程序时，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
[0116]
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
[0117]
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反
说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
[0118]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0119]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
[0120]
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0121]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0122]
在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
[0123]
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
[0124]
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。