CN105292397A - 一种内河船舶稳性实时监测及预警方法、系统和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内河船舶稳性实时监测及预警方法、系统和装置，该方法包括以下步骤：S1、实时获取船舶的航行信息，包括液位监测系统采集到的船舶两舷水线变化信息，倾角监测系统采集到的船舶横摇角信息，风速监测系统采集到的风速和风向信息；S2、根据获取到的船舶两舷水线变化信息，计算船舶当前的排水体积、浮心位置；根据获取到的船舶横摇角信息，计算船舶横摇的交加速度和角速度；根据获取到的风速和风向信息，计算船舶的风倾力矩；S3、将计算得到的数据与标准值进行比较，若出现危险状况，则对船舶的稳性情况及其危险程度进行预报，并及时做出预警。本发明能够实时的对船舶航行的动态稳性情况进行监测，并根据监测结果给出危险状况的预警。

Description

一种内河船舶稳性实时监测及预警方法、系统和装置

技术领域

本发明涉及船舶安全监测领域，尤其涉及一种内河船舶稳性实时监测及预警方法、系统和装置。

背景技术

稳性是船舶的最重要性能之一由于它直接关系到人员的生命安全和船舶的生命力，因此备受各国研究人员的关注。传统的处理方法主要由船舶静力学理论以船舶在静水中在横风横浪作用下的复原力臂曲线的参数来进行描述。用这种稳性衡准来指导船舶设计时，风浪对船舶的联合作用考虑不足,从而不能预防恶劣海况下的船舶倾覆事件，以致许多满足IMO的稳性衡准的船舶在恶劣环境下仍存在倾覆的可能。当船舶在随浪中航行时，由于船舶遭遇周期长，波面形状对船体复原力臂的影响更为显著。随着对海难事故的统计和观察以及近年来对波浪中船舶稳性的深入研究，船舶在风浪中航行时，易造成严重的稳性损失。目前已有的船舶稳性监测研究，主要存在一是忽略了波浪对船舶稳性的影响；二是存在实际操作困难，通常需要对每艘船舶进行模型试验或者实船试验确定其实船频率响应函数的运动能谱，实际工程上很难满足这一要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中静态稳性不能充分反映船舶动态航行时的安全性的缺陷，提供一种能够实时采集船舶航行数据，并对其进行计算，提取船舶动稳性信息并做出预警的内河船舶稳性实时监测及预警方法、系统和装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种内河船舶稳性实时监测及预警方法，包括以下步骤：

S1、实时获取船舶的航行信息，包括液位监测系统采集到的船舶两舷水线变化信息，倾角监测系统采集到的船舶横摇角信息，风速监测系统采集到的风速和风向信息；

S2、根据获取到的船舶两舷水线变化信息，计算船舶当前的排水体积、浮心位置；根据获取到的船舶横摇角信息，计算船舶横摇的交加速度和角速度；根据获取到的风速和风向信息，计算船舶的风倾力矩；

S3、将计算得到的数据与标准值进行比较，若出现危险状况，则对船舶的稳性情况及其危险程度进行预报，并及时做出预警。

步骤S3中预警方式包括极限重心高度预警，具体包括：

实时计算船舶重心高度，并将其与船舶设计中提供的极限重心高度进行比较，若某个监测周期出现船舶重心高度大于极限重心高度，则对驾驶员发出极限重心高度预警。

步骤S3中预警方式包括当前航行状态下船舶航行安全性预警，具体包括：

根据船舶当前航向情况考虑风倾力矩，即船舶受风面根据航向与风向之间的所成角度进行折减，并将最近一个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是否存在倾覆的可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员立即采取紧急避难措施。

步骤S3中预警方式包括危险航行状态下船舶航行安全性预警，具体包括：

根据当前航向情况，不计受风面积的折减，设船舶受风面积为100％的侧向投影面积，并将最近一个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是否存在倾覆的可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员谨慎驾驶，当前海况下存在由船舶操作不当而造成船舶倾覆的可能。

步骤S3中预警方式包括过度加速度稳性失效预警，具体包括：

针对集装箱船舶以及汽车滚装船舶，当实时监测的横摇加速度达到90％-95％的设计值时，预警系统会发出加速度稳性失效预警。

本发明还提供一种内河船舶稳性实时监测及预警系统，包括：

航行信息获取单元，用于实时获取船舶的航行信息，包括液位监测系统采集到的船舶两舷水线变化信息，倾角监测系统采集到的船舶横摇角信息，风速监测系统采集到的风速和风向信息；

稳性信息计算单元，用于根据获取到的船舶两舷水线变化信息，计算船舶当前的排水体积、浮心位置；根据获取到的船舶横摇角信息，计算船舶横摇的交加速度和角速度；根据获取到的风速和风向信息，计算船舶的风倾力矩；

稳性预警单元，用于根据计算得到的数据，对船舶的稳性情况及其危险程度进行预报；并根据监测数据的反常表现及时预警。

所述稳性预警单元还包括极限重心高度预警单元，用于实时计算船舶重心高度，并将其与船舶设计中提供的极限重心高度进行比较，若某个监测周期出现船舶重心高度大于极限重心高度，则对驾驶员发出极限重心高度预警。

所述稳性预警单元还包括当前航行状态下船舶航行安全性预警单元，用于根据船舶当前航向情况考虑风倾力矩，即船舶受风面根据航向与风向之间的所成角度进行折减，并将最近一个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是否存在倾覆的可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员立即采取紧急避难措施。

所述稳性预警单元还包括危险航行状态下船舶航行安全性预警单元，用于根据当前航向情况，不计受风面积的折减，设船舶受风面积为100％的侧向投影面积，并将最近一个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是否存在倾覆的可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员谨慎驾驶，当前海况下存在由船舶操作不当而造成船舶倾覆的可能。

本发明还提供一种内河船舶稳性实时监测及预警装置，包括处理器，以及均与所述处理器连接的液位传感器、倾角传感器、风速传感器和船舶稳性预警装置；

所述液位传感器设置在船舶左右两舷，用于监测船舶两舷水位线变化信息，并将其发送给所述处理器；

所述倾角传感器设置在船舶中心线的首尾位置，用于监测船舶的横摇角，并将其发送给所述处理器；

所述风速传感器设置在甲板上，用于监测风速和风向信息，并将其发送给所述处理器；

所述处理器用于根据水位线变化信息计算出船舶排水体积和浮心位置，根据横摇角计算出船舶横摇的角加速度和角速度，根据风速、风向和横摇角计算出船舶的风倾力矩；结合以上计算结果得出船舶稳性情况，并将其发送给所述船舶稳性预警装置；

所述船舶稳性预警装置用于根据计算得到的数据，对船舶的稳性情况及其危险程度进行预报，并根据监测数据的反常表现及时预警。

本发明产生的有益效果是：本发明的内河船舶稳性实时监测及预警方法，通过实时的采集船舶的航行信息，并对其进行计算和分析，得出船舶航行时的动态稳性信息，能够实时的对船舶的动态稳性进行监测，并给出危险状况的预警；另外，本方法的装置体积小，便于安装，不会对船舶航行造成影响，工程实用性很强。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的内河船舶稳性实时监测及预警方法的流程图；

图2是本发明实施例的内河船舶稳性实时监测及预警系统的结构框图；

图3是本发明实施例的内河船舶稳性实时监测及预警装置的结构框图；

图4是本发明实施例的内河船舶稳性实时监测及预警装置的液位传感器的安装示意图；

图中1-处理器，2-液位传感器，3-倾角传感器，4-风速传感器，5-船舶稳性预警装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例的内河船舶稳性实时监测及预警方法，包括以下步骤：

S1、实时获取船舶的航行信息，包括液位监测系统采集到的船舶两舷水线变化信息，倾角监测系统采集到的船舶横摇角信息，风速监测系统采集到的风速和风向信息；

S2、根据获取到的船舶两舷水线变化信息，计算船舶当前的排水体积、浮心位置；根据获取到的船舶横摇角信息，计算船舶横摇的交加速度和角速度；根据获取到的风速和风向信息，计算船舶的风倾力矩；

S3、将计算得到的数据与标准值进行比较，若出现危险状况，则对船舶的稳性情况及其危险程度进行预报，并及时做出预警。

步骤S3中预警方式包括极限重心高度预警，当前航行状态下船舶航行安全性预警，危险航行状态下船舶航行安全性预警，以及过度加速度稳性失效预警。具体包括：

极限重心高度预警：实时计算船舶重心高度，并将其与船舶设计中提供的极限重心高度进行比较，若某个监测周期出现船舶重心高度大于极限重心高度，则对驾驶员发出极限重心高度预警。

当前航行状态下船舶航行安全性预警：根据船舶当前航向情况考虑风倾力矩，即船舶受风面根据航向与风向之间的所成角度进行折减，并将最近一个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是否存在倾覆的可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员立即采取紧急避难措施。

危险航行状态下船舶航行安全性预警：根据当前航向情况，不计受风面积的折减，设船舶受风面积为100％的侧向投影面积，并将最近一个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是否存在倾覆的可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员谨慎驾驶，当前海况下存在由船舶操作不当而造成船舶倾覆的可能。

过度加速度稳性失效预警：针对集装箱船舶以及汽车滚装船舶，当实时监测的横摇加速度达到90％-95％的设计值时，预警系统会发出加速度稳性失效预警。

如图2所示，本发明实施例的内河船舶稳性实时监测及预警系统用于实现本发明实施例的内河船舶稳性实时监测及预警方法，包括：

航行信息获取单元201，用于实时获取船舶的航行信息，包括液位监测系统采集到的船舶两舷水线变化信息，倾角监测系统采集到的船舶横摇角信息，风速监测系统采集到的风速和风向信息；

稳性信息计算单元202，用于根据获取到的船舶两舷水线变化信息，计算船舶当前的排水体积、浮心位置；根据获取到的船舶横摇角信息，计算船舶横摇的交加速度和角速度；根据获取到的风速和风向信息，计算船舶的风倾力矩；

稳性预警单元203，用于根据计算得到的数据，对船舶的稳性情况及其危险程度进行预报；并根据监测数据的反常表现及时预警。

稳性预警单元203还包括极限重心高度预警单元，用于实时计算船舶重心高度，并将其与船舶设计中提供的极限重心高度进行比较，若某个监测周期出现船舶重心高度大于极限重心高度，则对驾驶员发出极限重心高度预警。

稳性预警单元203还包括当前航行状态下船舶航行安全性预警单元，用于根据船舶当前航向情况考虑风倾力矩，即船舶受风面根据航向与风向之间的所成角度进行折减，并将最近一个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是否存在倾覆的可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员立即采取紧急避难措施。

稳性预警单元203还包括危险航行状态下船舶航行安全性预警单元，用于根据当前航向情况，不计受风面积的折减，设船舶受风面积为100％的侧向投影面积，并将最近一个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是否存在倾覆的可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员谨慎驾驶，当前海况下存在由船舶操作不当而造成船舶倾覆的可能。

如图3所示，本发明实施例的内河船舶稳性实时监测及预警装置用于实现本发明实施例的内河船舶稳性实时监测及预警方法，包括处理器1，以及均与所述处理器1连接的液位传感器2、倾角传感器3、风速传感器4和船舶稳性预警装置5；

液位传感器2设置在船舶左右两舷，用于监测船舶两舷水位线变化信息，并将其发送给处理器1；

倾角传感器3设置在船舶中心线的首尾位置，用于监测船舶的横摇角，并将其发送给处理器1；

风速传感器4设置在甲板上，用于监测风速和风向信息，并将其发送给处理器1；

处理器1用于根据水位线变化信息计算出船舶排水体积和浮心位置，根据横摇角计算出船舶横摇的角加速度和角速度，根据风速、风向和横摇角计算出船舶的风倾力矩；结合以上计算结果得出船舶稳性情况，并将其发送给船舶稳性预警装置5；

船舶稳性预警装置5用于根据计算得到的数据，对船舶的稳性情况及其危险程度进行预报，并根据监测数据的反常表现及时预警。

在本发明的另一个实施例中，内河船舶稳性实时监测及预警系统，包括船舶液位监测系统，船舶倾角监测系统，风速监测系统以及船舶稳性预报和预警系统。

液位监测系统包括船舶左右两舷的两组液位测量仪和位于驾驶室的液位数据存储和处理软件。

船舶倾角监测系统包括位于船舶中纵剖线首尾位置的两台倾角测量仪和位于驾驶室的倾角数据存储和处理软件。

风速监测系统包括风速测量仪和位于驾驶室的风速数据存储和处理软件。

船舶稳性计算和预警系统包括安装于船舶各个工作岗及生活舱室的报警装置和位于驾驶室的显示器及稳性计算和预报软件。

其中，船舶液位监测系统：

设置在船舶两舷侧的两组液位测量仪，如图4所示，给出一般情况下液位测量仪的安放情况，实际船舶可以根据其实际船长改变液位测量仪的数量以及安放位置。

每间隔0.3秒，测量一次船舶不同位置吃水，表示为：

$d_t=\left(\begin{array}{ccc}{d}_{r1}& \mathrm{...}& d_{r5}\\ d_{l1}& \mathrm{...}& d_{l5}\end{array}\right)$

式中d_rn表示t时刻，船舶右舷第n个液位测量仪处的水线高度；d_ln则表示t时刻，船舶左舷第n个液位测量仪处的水线高度。根据测得吃水数据，回归得到水线形状，并计算各个肋位处的吃水，结合船舶型线资料，用梯形法便可计算出船舶的排水体积和浮心位置。此时船舶的复原力矩可由下式计算得到：

$M\left(t\right)=\{\frac{y_b-y_g}{\cos \mathrm{\ω}}-\[(z_g-z_b)+(y_b-y_g)\tan \mathrm{\ω}\]\sin \mathrm{\ω}\}\mathrm{\Δ}$

式中：y_b、y_g分别表示浮心、重心距船舶中纵剖线的垂向距离，左舷为正；z_b、z_g分别表示浮心、重心距船底基线的垂向距离；ω表示测量时刻船舶的横倾角。

船舶倾角监测系统：

船舶倾角测量仪对船舶航行过程中横倾角的变化进行监测，与船舶液位监测系统测量时间同步，每隔0.3秒(测量时间间隔可随船型的不同选取不同的值，一般取0.3秒)测量一次船舶的横倾角ω，左倾为正右倾为负。当船舶左倾，横倾角增加至极大值ωi(上一次测量得到横倾角ωi-1小于ωi，且下一次测量得到横倾角ωi+1同样小于ωi)，计此时横摇角ωi为一个横摇周期的初始位置。从初始值ωi开始记录横摇角的变化，至横摇角达到第二次极大值ω2i(ω2i-1<ω2i>ω2i+1)，船舶横摇角从ωi变化至ω2i为船舶横摇的一个周期。最后将各个测量实际时刻ti进行标准化处理，即将2π与该周期测量终止时刻与测量初始时刻的差的比值乘以各个实际测量时刻ti+n与该周期的初始测量时刻ti的差，标准化时刻的数学表达如下：

$T_{i+n}=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{t_{2i}-t_i}\&times;(t_{i+n}-t_i)$

得到船舶该周期内横摇角随时间变化的数据，如下表：

以正交三角函数系公式：

拟合得到横摇角ω和标准化时刻T的函数关系其中参数a_k满足下列线性方程组：

将按上述监测处理得到的横摇运动函数导入稳性计算及预警系统中，以进一步计算出船舶的实时稳性以及危险预警。

风速风向监测系统：

安装于顶棚甲板的风速测量仪，与船舶液位测量时间同步读取风速风向信息，即每隔0.3秒记录一次风速和风向。

船舶实际受风面积根据船舶航向与风向夹角以及船舶横摇角对船舶侧投影面积进行折减，船舶实际受风面积S_f按下式计算：

S_f＝S·sinθ·cosω

式中：S是指船舶的侧投影面积；θ是指航向与风向的夹角；ω是指船舶的横摇角

航行中船舶受到的风倾力矩根据测得风速对应的风压与实际受风面积、转动力臂的乘积即可算得，航行中船舶受到的风倾力矩M_f按下式计算：

$M_f=\frac{{v_f}^2}{1600}\&times;S_f\&times;(Z-\stackrel{\&OverBar;}{d})$

式中：v_f是指测量时刻的风速；Z是指受风面积中心距船舶基线的距离，可根据船舶设计资料查得；是指测量时刻的平均吃水，即当前时刻所有液位测量仪测得船舶吃水的平均值。

稳性计算及预警系统：

船舶液位测量系统中可得到计及波浪改变船体水下部分体积的形状和船舶横倾所产生的的总复原力矩M(t，ω)

根据船舶倾角监测系统中得到的船舶横摇角的函数：

求出船舶横摇过程中横摇角速度及角加速度。当该周期内横摇角幅值ω超过10°时，认为船舶横摇为大角度横摇，其阻尼力矩与角速度成平方关系:

$M\left(\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&omega;}}\right)=-W\left|\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&omega;}}\right|\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&omega;}}$

当该周期内横摇角ω幅值小于或等于10°时，认为船舶横摇为小角度横摇，其阻尼力矩与角速度成线性关系：

$M\left(\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&omega;}}\right)=-2W\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&omega;}}$

船舶在横摇过程中考虑其角加速度产生的惯性力矩是由两部分组成，即船体本身的惯性力矩和附加惯性力矩之和。船舶横摇产生的惯性力矩与角加速度成线性关系：

$M\left(\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{\mathrm{\&omega;}}\right)=-J_{xx}\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{\mathrm{\&omega;}}$

上式中J_xx可以根据船舶模型试验给出的值进行选取，对于资料不足的船舶可以按照下式进行计算：

$J_{xx}=\frac{D}{g}{\left(CB\right)}^2$

式中：D为船舶排水量；g为重力加速度，取9.8m/s2；B为船宽；系数C的取值范围为0.32～0.45。

风速风向监测系统所得到的船舶航行过程中实时的风倾力矩M_f。

因此可以建立船舶横摇的运动方程：

小角度横摇： $-2W\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&omega;}}-J_{xx}\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{\mathrm{\&omega;}}+M(t,\mathrm{\&omega;})+M_f=0$

大角度横摇： $-W\left|\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&omega;}}\right|\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&omega;}}-J_{xx}\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{\mathrm{\&omega;}}+M(t,\mathrm{\&omega;})+M_f=0$

上述运动平衡方程中，横摇阻尼系数W，以及船舶的重心位置(y_g，z_g)为未知参数，代入一个周期监测数据到运动方程中，可解得该横摇周期的横摇阻尼系数及船舶的重心位置的平均值

极限重心高度判断是指将实时计算得到的船舶重心高度z_g与船舶设计中的提供的极限重心高度z_gmax进行比较，若于某个监测周期出现z_g>z_gmax的情况，则对驾驶员提示危险预警。

当前航行状态下船舶航行安全性是指按照船当前航向情况考虑风倾力矩，即船舶受风面根据航向与风向之间的所成角度进行折减。并且将最近20分钟内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是否存在倾覆的可能性。若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员立即采取紧急避难措施。

危险航行状态下船舶航行安全性是不考虑受风面积的折减，认为船舶受风面积为100％侧向投影面积，剩余部分计算与“当前航行状态下船舶航行安全性”计算一致，此时船舶受到的风倾力矩M_f可按下式计算：

$M_f=\frac{{v_f}^2}{1600}\&times;S\&times;(Z-\stackrel{\&OverBar;}{d})$

若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员谨慎驾驶，当前海况下存在由船舶操作不当而造成船舶倾覆的可能。

过度加速度稳性失效预警主要是针对集装箱船舶以及汽车滚装船进行的一项安全性评估预警措施。横摇加速度过大，往往会对集装箱及汽车的绑扎形成威胁，造成系固绑扎货物脱落。当实时监测的横摇加速度达到90％-95％的设计值时，预警系统会发出预警。

最终将计及波浪改变船体水下部分体积的形状和船舶横倾所产生的的总复原力矩M(t，ω)、阻尼力矩、监测得到的风倾力矩以及预警信息同时显示于驾驶室内的显示屏上，供船长参考。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种内河船舶稳性实时监测及预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、实时获取船舶的航行信息，包括液位监测系统采集到的船舶两舷水线变化信息，倾角监测系统采集到的船舶横摇角信息，风速监测系统采集到的风速和风向信息；

S2、根据获取到的船舶两舷水线变化信息，计算船舶当前的排水体积、浮心位置；根据获取到的船舶横摇角信息，计算船舶横摇的交加速度和角速度；根据获取到的风速和风向信息，计算船舶的风倾力矩；

S3、将计算得到的数据与标准值进行比较，若出现危险状况，则对船舶的稳性情况及其危险程度进行预报，并及时做出预警。

2.根据权利要求1所述的内河船舶稳性实时监测及预警方法，其特征在于，步骤S3中预警方式包括极限重心高度预警，具体包括：

实时计算船舶重心高度，并将其与船舶设计中提供的极限重心高度进行比较，若某个监测周期出现船舶重心高度大于极限重心高度，则对驾驶员发出极限重心高度预警。

3.根据权利要求1所述的内河船舶稳性实时监测及预警方法，其特征在于，步骤S3中预警方式包括当前航行状态下船舶航行安全性预警，具体包括：

根据船舶当前航向情况考虑风倾力矩，即船舶受风面根据航向与风向之间的所成角度进行折减，并将最近一个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是否存在倾覆的可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员立即采取紧急避难措施。

4.根据权利要求1所述的内河船舶稳性实时监测及预警方法，其特征在于，步骤S3中预警方式包括危险航行状态下船舶航行安全性预警，具体包括：

根据当前航向情况，不计受风面积的折减，设船舶受风面积为100％的侧向投影面积，并将最近一个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是否存在倾覆的可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员谨慎驾驶，当前海况下存在由船舶操作不当而造成船舶倾覆的可能。

5.根据权利要求1所述的内河船舶稳性实时监测及预警方法，其特征在于，步骤S3中预警方式包括过度加速度稳性失效预警，具体包括：

针对集装箱船舶以及汽车滚装船舶，当实时监测的横摇加速度达到90％-95％的设计值时，预警系统会发出加速度稳性失效预警。

6.一种内河船舶稳性实时监测及预警系统，其特征在于，包括：

航行信息获取单元，用于实时获取船舶的航行信息，包括液位监测系统采集到的船舶两舷水线变化信息，倾角监测系统采集到的船舶横摇角信息，风速监测系统采集到的风速和风向信息；

稳性信息计算单元，用于根据获取到的船舶两舷水线变化信息，计算船舶当前的排水体积、浮心位置；根据获取到的船舶横摇角信息，计算船舶横摇的交加速度和角速度；根据获取到的风速和风向信息，计算船舶的风倾力矩；

稳性预警单元，用于根据计算得到的数据，对船舶的稳性情况及其危险程度进行预报；并根据监测数据的反常表现及时预警。

7.根据权利要求6所述的内河船舶稳性实时监测及预警系统，其特征在于，所述稳性预警单元还包括极限重心高度预警单元，用于实时计算船舶重心高度，并将其与船舶设计中提供的极限重心高度进行比较，若某个监测周期出现船舶重心高度大于极限重心高度，则对驾驶员发出极限重心高度预警。

8.根据权利要求6所述的内河船舶稳性实时监测及预警系统，其特征在于，所述稳性预警单元还包括当前航行状态下船舶航行安全性预警单元，用于根据船舶当前航向情况考虑风倾力矩，即船舶受风面根据航向与风向之间的所成角度进行折减，并将最近一个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是否存在倾覆的可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员立即采取紧急避难措施。

9.根据权利要求6所述的内河船舶稳性实时监测及预警系统，其特征在于，所述稳性预警单元还包括危险航行状态下船舶航行安全性预警单元，用于根据当前航向情况，不计受风面积的折减，设船舶受风面积为100％的侧向投影面积，并将最近一个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是否存在倾覆的可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员谨慎驾驶，当前海况下存在由船舶操作不当而造成船舶倾覆的可能。

10.一种内河船舶稳性实时监测及预警装置，其特征在于，包括处理器(1)，以及均与所述处理器(1)连接的液位传感器(2)、倾角传感器(3)、风速传感器(4)和船舶稳性预警装置(5)；

所述液位传感器(2)设置在船舶左右两舷，用于监测船舶两舷水位线变化信息，并将其发送给所述处理器(1)；

所述倾角传感器(3)设置在船舶中心线的首尾位置，用于监测船舶的横摇角，并将其发送给所述处理器(1)；

所述风速传感器(4)设置在顶棚甲板上，用于监测风速和风向信息，并将其发送给所述处理器(1)；

所述处理器(1)用于根据水位线变化信息计算出船舶排水体积和浮心位置，根据横摇角计算出船舶横摇的角加速度和角速度，根据风速、风向和横摇角计算出船舶的风倾力矩；结合以上计算结果得出船舶稳性情况，并将其发送给所述船舶稳性预警装置(5)；

所述船舶稳性预警装置(5)用于根据计算得到的数据，对船舶的稳性情况及其危险程度进行预报，并根据监测数据的反常表现及时预警。