CN106997691A - 一种船舶水上安全系统及其数据采集计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种船舶水上安全系统及其数据采集计算方法。该船舶水上安全系统包括吃水状态检测子系统、水流参数检测子系统、气象参数检测子系统、安全状态分析子系统以及远程通信报警子系统。当船舶处于超载报警状态、限行条件报警状态下，该系统将向位于监管部门或船东单位的远程接收对端发送反映吃水状态、气象参数、水流参数及船舶位置、航速的远程报警，以及在船舶遇险时快速触发报警。

Description

一种船舶水上安全系统及其数据采集计算方法

技术领域

本发明涉及交通运输的智能化联网安全保障技术领域，更具体地，涉及一种船舶水上安全系统及其数据采集计算方法。

背景技术

通过总结大量船舶事故的教训，可以发现，船舶在营运过程中因超载而造成船舶浮力储备不够、稳性不足甚至稳性丧失，以及在水流、风速已达到限行标准的极端外部航行条件下强行冒险航行，是船舶翻沉等恶性事故发生的重要原因。

传统的船舶超载监控手段是由本船船员或海事执法人员目测船舶的水线是否超出船体中部标示的核定载重线，若超过则认定为超载。这种目测监控的手段因其判断标准简单原始、精确度低、实时性和可靠性差，已经不能满足现代船舶安全运输的要求。

为了改进对船舶超载的判断，现有技术中已有在船舶上安装的安全监控设备。目前的监控设备从监控数据的采集方式上看，分为以下几类：第一类是利用检测船体吃水量的水压传感器或安装在船体上的其它压力传感器实现数据收集；第二类是基于视频分析技术的超载检测系统；第三类是通过声纳系统进行超载检测。

例如，申请号2015202819328的现有专利公开了一种船舶超载预警装置，包括安装在船体上的若干变形检测装置，变形检测装置包括一个一端开口的压力筒，压力筒的开口端固定在船体上，在压力筒内设置一个压力感应活塞，压力感应活塞通过密封件与压力筒的内壁面接触，在压力感应活塞的下表面与船体之间设置有负压弹性件，在压力筒的封闭面与压力感应活塞的上表面之间设置有正压弹性件，在压力筒的封闭面上设置有压力传感器。该专利通过检测船体微量形变，获得船体甲板不同位置的载重量，从而防止船舶超载或发生倾覆。

申请号2015200439659的现有专利公开了一种船舶超载图像检测装置，在检测船舶的船艏设有摄像机，摄像机的输出端连接有视频服务器的输入端，视频服务器的输出端依次连接交换机的输入端，交换机的输出端连接视频取帧器的输入端，视频取帧器的输出端连接微型计算机的输入端。该专利能够利用摄像机拍摄吃水线的画面，并实现了吃水线画面的自动提取。

申请号2015211084265的现有专利公开了一种船舶超载实时检测设备，由水下检测模块、信号接收模块、信号强度采集模块、吃水深度实时显示模块组成。所述水下检测模块采用声呐探头；所述声呐探头有多个，均布在船闸河床上；每个声呐探头的输出端连接到继电器的输入端，所述继电器和USB6008数据采集卡构成信号接收模块；继电器的输出端连接到信号强度采集模块中的测深仪中，在继电器打开相应的信号通道后，信号传到测深仪中，测深仪实时地显示出不同水深超声波的反射情况，从而判定船舶的载荷状态。

但是，目前已有的各类船舶安全相关监控装置一般在对本船安全状态相关数据以及本船航行区域范围内的水流、气象数据进行采集、分析后仅在本船的终端设备中进行显示，以便于本船船员对船舶实际状态的掌握。由于仅能在本船上显示船舶的实际状态，不能将监测结果进行面向海事部门的远程上传，因而无法从根本上杜绝船舶超载航行以及在极端外部航行条件下的强行行为，不利于海事部门落实全面无死角的安全监控。

另外，现有的船舶安全相关监控装置在监测数据采集方式和超载状态判断方面的设计标准都较为单一化，没有考虑不同船舶在船体规格等方面的差异性给数据采集和判定带来的重要影响，没有对检测点的安装位置和方式进行优化配置，也没有考虑了水体波动等外部因素的干扰，并且单纯依赖于对吃水深度或承重重量的监测与判定，而忽略了载重分布不均匀等因素造成船体倾斜等现象所带来的安全风险。而且，现有船舶安全系统在定位、报警、呼救的综合反应能力上也比较薄弱。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种船舶水上安全系统及其数据采集计算方法。该船舶水上安全系统包括吃水状态检测子系统、水流参数检测子系统、气象参数检测子系统、安全状态分析子系统以及远程通信报警子系统。其中，吃水状态检测子系统和水流参数检测子系统在船舶的艏、舯、艉部左、右两舷分别预先设置多个采样点；根据布置在采样点处的测量设备的测量值，获得船舶的吃水值，以及检测船舶当前航行水域的水流参数(水流速度、压力、水深、水温等)数值；气象参数检测子系统检测船舶当前航行环境的气象参数(包含风速、风压、风向等)。进而，安全状态分析子系统计算反映船舶吃水状态的吃水值以及横倾和纵倾的倾角值，将吃水值或横倾和纵倾倾角值与预设的报警阈值进行比较；当超出报警阈值时，判定船舶处于超载报警状态；安全状态分析子系统还对当前船舶外部的航行条件给予判断，当水流速度、风速、风压中的任何一个达到限行报警标准而船舶仍在航行，则触发限行条件报警状态；并且可以实现与吃水状态检测的联动，在水流速度、风速、风压中的任何一个达到限行上报标准时将吃水状态进行远程上传。本发明的远程通信报警子系统还集成了GPS定位和远程通信装置，当船舶处于超载报警状态、限行条件报警状态下，将向位于监管部门或船东单位的远程接收对端发送反映吃水状态、气象参数、水流参数及船舶位置、航速的远程报警，以及在船舶遇险时快速触发报警。

本发明提供的一种船舶水上安全系统，其特征在于，包括：吃水状态检测子系统、水流参数检测子系统、气象参数检测子系统、安全状态分析子系统以及远程通信报警子系统；

所述吃水状态检测子系统包括吃水值测量设备，所述水流参数检测子系统包括水流参数测量设备，所述吃水值测量设备与水流参数测量设备集成安装在位于船体预定位置的浮态采样点处，用于测量采样点处的吃水读数和水流参数值；

气象参数检测子系统包括风速风压测量设备，风速风压测量设备安装在位于左、右船舷侧的气象采样点，用于测量风速和风压参数值；

所述安全状态分析子系统包括：吃水状态运算模块、航行条件判断模块；其中，所述吃水状态运算模块，用于根据浮态采样点处吃水值测量设备测得的吃水读数，计算船舶的吃水值和/或倾角值，并且将所述吃水值和/或倾角值与预设的报警阈值进行比较，判断船舶是否达到超载报警状态；当达到超载报警状态时，向远程通信模块下达发送超载报警信息的指令；所述航行条件判断模块，用于判断水流速度参数值、风速参数值、风压参数值中的任何一个达到限行报警标准而船舶仍在航行时，则触发限行报警状态，向远程通信模块下达发送限行报警信息的指令；

远程通信报警子系统包括定位模块以及远程通信模块；其中，所述远程通信模块用于响应所述指令，生成并向远程接收对端发送反映超载和/或限行的远程报警信息。

优选的是，按照以下采样点配置方案I-IV中的任意一个在船体上布置浮态采样点，并在各浮态采样点处安装所述吃水值测量设备和水流参数测量设备：

采样点配置方案I：船体舯部左舷、右舷各设置一个浮态采样点，共2个采样点；

采样点配置方案II：船体艏、舯、艉部的左舷、右舷各设置一个浮态采样点，共6个采样点；

采样点配置方案III：船体艏、舯部的左舷、右舷各设置一个浮态采样点，共4个采样点；

采样点配置方案IV：船体舯部、艉部的左舷、右舷各设置一个浮态采样点，共4个采样点。

优选的是，吃水状态运算模块如下计算采样点处的吃水值：

Txy＝Hxy+hxy；

其中下标x，y表示浮态采样点位置，其中x取值为1时表示浮态采样点位于舯部，x取值为2时表示浮态采样点位于艏部，x取值为3时表示浮态采样点位于艉部；y取值为1时表示浮态采样点位于左舷，y取值为2时表示浮态采样点位于右舷；Txy表示浮态采样点的吃水值；Hxy表示浮态采样点在型深方向的高度值；hxy表示浮态采样点处的测量设备测得的吃水读数。

优选的是，吃水状态运算模块采用的所述报警阈值包括设计吃水值；并且，

当舯部两个浮态采样点的吃水值T11和T12均大于设计吃水值且保持预定时长，则吃水状态运算模块判断达到超载报警状态；或者，当艏部、舯部、艉部左舷、右舷均布置浮态采样点，并且其中任意4个浮态采样点的吃水值均大于设计吃水值且保持预定时长，则吃水状态运算模块判断达到超载报警状态。

优选的是，吃水状态运算模块根据各浮态采样点的吃水读数，如下计算横倾角：

下标x表示船体位置，其中x取值为1时表示舯部，x取值为2时表示艏部，x取值为3时表示艉部；表示艏部、舯部或艉部的横倾角；Tx1表示艏部、舯部或艉部左舷浮态采样点的吃水值；Tx2表示艏部、舯部或艉部右舷浮态采样点的吃水值；Bx1表示艏部、舯部或艉部左舷浮态采样点在船宽方向上的位置值；Bx2表示艏部、舯部或艉部右舷浮态采样点在在船宽方向上的位置值。

优选的是，吃水状态运算模块采用的所述报警阈值包括横倾角阈值；当艏部横倾角舯部横倾角和艉部横倾角当中任意一个的绝对值大于横倾角阈值时，吃水状态运算模块判断达到超载报警状态。

吃水状态运算模块根据各浮态采样点的吃水读数，如下计算纵倾角：

其中，下标x，x′表示船体位置；x取值为1，表示舯部；x′取值为2时表示艏部，x′取值为3时表示艉部；θx-x′取值为θ1-2时表示舯-艏纵倾角；θx-x′取值为θ1-3时表示舯-艉纵倾角；Tx，Tx′分别表示平均吃水，

Lx1，Lx′1表示艏部、舯部或艉部左舷浮态采样点在船长方向的位置值。

优选的是，吃水状态运算模块采用的所述报警阈值包括纵倾角阈值；并且，当舯-艏纵倾角θ1-2和舯-艉纵倾角θ1-3中的任意一个的绝对值大于纵倾角阈值时，吃水状态运算模块判断达到超载报警状态。

优选的是，所述吃水值测量设备还用于测量浮态采样点处的横倾角和/或纵倾角，获得浮态采样点处的横倾角度测量值和/或纵倾角度测量值。

优选的是，吃水状态运算模块根据各采样点的横倾角度测量值，如下计算横倾角测量值：

其中下标x表示船体位置，其中x取值为1时表示舯部，x取值为2时表示艏部，x取值为3时表示艉部；表示艏部、舯部或艉部的横倾角测量值；表示艏部、舯部或艉部左舷的横倾角度测量值，表示艏部、舯部或艉部右舷的横倾角度测量值。

优选的是，当艏部横倾角和艏部横倾角测量值二者绝对值中的较大者、舯部横倾角和舯部横倾角测量值二者绝对值中的较大者、艉部横倾角和艉部的横倾角测量值二者绝对值中的较大者当中任意一个较大者大于横倾角阈值时，吃水状态运算模块判断达到超载报警状态。

优选的是，吃水状态运算模块根据各采样点的纵倾角度测量值，如下计算纵倾角测量值：

其中下标x表示船体位置，其中x取值为1时表示舯部，x取值为2时表示艏部，x取值为3时表示艉部；θx′表示艏部、舯部或艉部的纵倾角测量值；θx1表示艏部、舯部或艉部左舷的纵倾角度测量值，θx2表示艏部、舯部或艉部右舷的纵倾角度测量值。

优选的是，当艏部纵倾角测量值θ2’、舯部纵倾角测量值θ1’、艉部纵倾角测量值θ3’中任意一个的绝对值大于纵倾角阈值时，吃水状态运算模块判断达到超载报警状态。

优选的是，所述航行条件判断模块判断水流速度参数值、风速参数值、风压参数值中的任何一个达到限行上报标准而船舶仍在航行时，向远程通信模块下达发送吃水读数、倾角值的远程上传指令。

优选的是，远程通信模块将所获得的吃水读数、倾角值、水流参数值、风速参数值、风压参数值、船舶位置信息、行驶速度信息、船舶身份标识信息加入远程报警信息，并且向远程接收对端发送所述远程报警信息。

本系统组成简单，部署方便，可布置到不影响运营的特殊区域，在船舶在运营过程中实时检测船舶是否超载以及是否在极端条件下违反限行，使海事监管部门能有效的打击船舶超载及强行的危险行为，从而减少安全事故的发生；本发明做到了本船状态的实时监测、向海事监管部门或船东单位远程报警、远程监测，不论船舶是当前状态、航行位置，均可以检测出来；本监控系统可以仅当船舶处于超载状态时才开始激活远程通讯，可有效节约能源消耗，并具备同时向本船、船东和海事监管部门汇报的功能。监控系统可由海事监管部门或船东单位远程起停，以加强海事监管部门及船东单位对船舶的监管力度，从源头上减少安全事故的发生。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明优选实施例的船舶水上安全系统整体框架示意图；

图2A-2B是本发明优选实施例的采样点配置方案示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。

优选实施例一

如图1所示，本发明的船舶水上安全系统包括：吃水状态检测子系统1、水流参数检测子系统2、气象参数检测子系统3、安全状态分析子系统4以及远程通信报警子系统5。

所述吃水状态检测子系统1包括吃水值测量设备101，所述水流参数检测子系统2包括水流参数测量设备201；吃水值测量设备101和水流参数测量设备201均安装在船体多个预定位置的浮态采样点处；吃水值测量设备101用于测量浮态采样点处的吃水读数；水流参数测量设备201用于测量浮态采样点处的水流参数，水流参数至少包括水流速度，还可以视情况包括水压、水深、水温等参数。

气象参数检测子系统3包括风速风压测量设备301，可在船舶驾驶室段左、右船舷分别设置一个气象采样点，风速风压测量设备301安装在位于船体左、右船舷侧的气象采样点处，用于测量风速参数值和风压参数值，还可以测量风向等参数值。

所述安全状态分析子系统4包括：吃水状态运算模块401、航行条件判断模块402；其中，所述吃水状态运算模块401根据浮态采样点处的吃水值测量设备测得的吃水读数，计算船舶的吃水值和/或倾角值，并且将所述吃水值和/或倾角值与预设的报警阈值进行比较，判断船舶是否达到超载报警状态；当达到超载报警状态时，向远程通信模块下达发送超载报警信息的指令；所述航行条件判断模块402，用于判断水流速度参数值、风速参数值、风压参数值中的任何一个达到限行报警标准而船舶仍在航行时，则触发限行报警状态，向远程通信模块下达发送限行报警信息的指令。安全状态分析子系统4还可以包括一外部数据接口，通过该接口连接船舶的中控系统，并且获得中控系统所含的各种传感器所提供的运行参数，用于实现船舶行驶状态的判断。

远程通信报警子系统5包括定位模块501、船速测量模块502以及远程通信模块503；其中，远程通信模块503用于响应安全状态分析子系统4下达的所述指令，获得达到超载报警状态或者限行报警状态时的所述吃水读数以及倾角值，以及获得水流参数和风速参数值、风压参数值，并且通过定位模块501获得船舶位置信息，通过船速测量模块502获得行驶速度信息，根据所获得的吃水读数、倾角值、水流参数、风速和风压参数值、船舶位置信息、行驶速度信息等生成远程报警信息，远程通信模块503生成并向远程接收对端发送反映超载和/或限行的远程报警信息。

下面具体介绍本实施例的实现细节。

(一)浮态采样点的配置方案

本发明在船体的多个预定位置处设置浮态采样点，并且在每个浮态采样点处布设一吃水值测量设备101和一水流参数测量设备201。同一个浮态采样点处的吃水值测量设备101和水流参数测量设备201可以共同集成为一体化的测量设备。吃水值测量设备101用于测量采样点处的吃水读数，测量船舶当前吃水情况精确至毫米级。水流参数测量设备201至少测量水流速度，用于后续的限行报警，还可以视情况测量包括水压、水深、水温等参数。每个采样点处的吃水值测量设备101和水流参数测量设备201分别采用单独电源供电；并且，其中一个浮态采样点处的测量设备具备对各浮态采样点处测量设备的数据处理、汇总和上传的功能。

本发明可在位于船舶的艏、舯、艉部左、右两舷的多个预定位置处设置浮态采样点。浮态采样点可按照以下配置方案中的任一方案进行布置：

(1)浮态采样点配置方案I：船体舯部左舷、右舷各设置一个浮态采样点，共2个采样点

如图2A所示，以舯部中心轴A-A作为基准，舯部左舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L11，舯部右舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L12；此位置值用于后续的参数运算。左舷、右舷浮态采样点的位置值L11、L12二者取值应相等，并且左舷、右舷浮态采样点应保持在足够接近舯部基准A-A的范围内；优选的是，将舯部左舷、右舷浮态采样点均安装于船舯部中心轴A-A处。

如图2B所示，以船纵舯剖面对称轴B-B作为基准，舯部左舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B11，舯部右舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B12；左舷、右舷浮态采样点以纵舯剖面对称轴B-B为中心对称布置。

并且，如图2B所示，舯部左舷、右舷浮态采样点在型深方向Z上布置于船体设计吃水线以下500mm的位置处(当该位置无法安装测量设备时可适当调整)，舯部左舷浮态采样点在型深方向Z上的高度值为H11，舯部右舷浮态采样点在型深方向Z上的高度值为H12。

(2)浮态采样点配置方案II：船体艏、舯、艉部左舷、右舷分别设置一个浮态采样点，共6个采样点

如图2A所示，与方案I类似，以舯部中心轴A-A作为基准，舯部左舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L11，舯部右舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L12；艏部左舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L21，艏部右舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L22；艉部左舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L31，艉部右舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L32；舯部左舷、右舷浮态采样点的位置值L11、L12二者取值应相等；艏部左舷、右舷浮态采样点的位置值L21、L22二者取值应相等；艉部左舷、右舷浮态采样点的位置值L31、L32应相等；并且，艏部、艉部的浮态采样点以舯部中心轴A-A为中心相互对称布置。

以船纵舯剖面对称轴B-B作为基准，舯部左舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B11，舯部右舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B12；艏部左舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B21，艏部右舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B22；艉部左舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B31，艉部右舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B32；艏部、舯部和艉部左舷、右舷浮态采样点分别以纵舯剖面对称轴B-B为中心对称布置。

艏部、舯部、艉部左舷、右舷浮态采样点在型深方向Z上均布置于船体设计吃水线以下500mm的位置处；舯部左舷采样点在型深方向Z上的高度值为H11，舯部右舷采样点在型深方向Z上的高度值为H12；艏部左舷采样点在型深方向Z上的高度值为H21，艏部右舷采样点在型深方向Z上的高度值为H22；艉部左舷采样点在型深方向Z上的高度值为H31，艉部右舷采样点在型深方向Z上的高度值为H32。

(3)浮态采样点配置方案III：船体艏、舯部左舷、右舷分别设置一个浮态采样点，共4个采样点

以舯部中心轴A-A作为基准，舯部左舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L11，舯部右舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L12；艏部左舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L21，艏部右舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L22；舯部左舷、右舷浮态采样点的位置值L11、L12二者取值应相等；艏部左舷、右舷浮态采样点的位置值L21、L22二者取值应相等。

以船纵舯剖面对称轴B-B作为基准，舯部左舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B11，舯部右舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B12；艏部左舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B21，艏部右舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B22；艏部、舯部左舷、右舷浮态采样点分别以纵舯剖面对称轴B-B为中心对称布置。

艏部、舯部左舷、右舷浮态采样点在型深方向Z上均布置于船体设计吃水线以下500mm的位置处；舯部左舷浮态采样点在型深方向Z上的高度值为H11，舯部右舷浮态采样点在型深方向Z上的高度值为H12；艏部左舷浮态采样点在型深方向Z上的高度值为H21，艏部右舷浮态采样点在型深方向Z上的高度值为H22。

(4)浮态采样点配置方案IV：船体舯部、艉部左舷、右舷分别设置一个浮态采样点，共4个采样点

以舯部中心轴A-A作为基准，舯部左舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L11，舯部右舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L12；艉部左舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L31，艉部右舷浮态采样点在船长方向X上的位置值为L32；舯部左舷、右舷浮态采样点的位置值L11、L12二者取值应相等；艉部左舷、右舷浮态采样点的位置值L31、L32应相等。

以船纵舯剖面对称轴B-B作为基准，舯部左舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B11，舯部右舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B12；艉部左舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B31，艉部右舷浮态采样点在船宽方向Y的位置值为B32；舯部和艉部左舷、右舷浮态采样点分别以纵舯剖面对称轴B-B为中心对称布置。

舯部、艉部左舷、右舷浮态采样点在型深方向Z上均布置于船体设计吃水线以下500mm的位置处；舯部左舷浮态采样点在型深方向Z上的高度值为H11，舯部右舷浮态采样点在型深方向Z上的高度值为H12；艉部左舷浮态采样点在型深方向Z上的高度值为H31，艉部右舷浮态采样点在型深方向Z上的高度值为H32。

在以上配置方案I至IV中，每个浮态采样点处安装的吃水值测量设备101测量获得该采样点处的吃水读数，表示如下：舯部左舷采样点处吃水读数为h11，舯部右舷采样点处吃水读数为h12；艏部左舷采样点处吃水读数为h21，艏部右舷采样点处吃水读数为h22；艉部左舷采样点处吃水读数为h31，艉部右舷采样点处吃水读数为h32。以上吃水读数被吃水值测量设备101传输给吃水状态运算模块401，用于超载报警。并且，每个浮态采样点处的水流参数测量设备201测量该浮态采样点处的水流速度以及水压、水深、水温等参数，并且至少将水流速度参数值传递给航行条件判断模块402，用于进行限行报警。

(二)吃水状态的计算及报警

吃水状态运算模块401根据各浮态采样点处的吃水值测量设备所测得的吃水读数，计算吃水值以及倾角值，并且将所述吃水值和倾角值与预设的报警阈值进行比较。

本发明预设的报警阈值包括：设计吃水值、横倾角阈值和纵倾角阈值。设计吃水值可以通过查询船舶设计参数获得。横倾角阈值按如下规则选取：首先，取船舶稳性计算中的进水角与权限静倾角中的小者；进而，为保障船舶的安全，取该角度值的80％作为横倾角阈值。纵倾角阈值按照如下规则选取：为保证船舶主机工作安全可靠，安装倾角一般限制为0°-5°范围内，故而纵倾角阈值选取为5°的80％。

为了消除波浪对吃水读数的影响，准确检测和判定船舶是否处于超载，避免误报、漏报的发生，针对以上各配置方案当中采集点的不同位置，分别采用不同的计算方法来计算吃水值以及横倾角、纵倾角值，并且采用不同的报警条件。

(1)浮态采样点配置方案I的吃水状态计算与报警

根据舯部左舷、右舷采样点的型深方向高度值H11、H12以及吃水读数h11、h12，计算舯部左舷采样点处的吃水值T11和舯部右舷采样点处的吃水值T12：

T11＝H11+h11

T12＝H12+h12；

根据舯部左舷、右舷采样点的吃水值T11、T12以及左舷、右舷采样点在船宽方向的位置值B11和B12，计算舯部横倾角

舯部横倾角为负表明船舶处于右倾状态，舯部横倾角为正表明船舶处于左倾状态。

判断舯部两个采样点的吃水值T11和T12是否均大于设计吃水值；当二者均大于设计吃水值且保持预定时长(如3分钟以上)，则判断达到超载报警状态，吃水状态运算模块401指令远程通信模块向远程接收对端发送远程报警信息；或者，当舯部横倾角绝对值大于横倾角阈值时，吃水状态运算模块401指令发送远程报警信息。

单独依靠舯部采样点不能测算纵倾角，因而采样点配置方案I不采用纵倾角阈值进行报警判断。

(2)浮态采样点配置方案II的吃水状态计算与报警

根据艏部、舯部、艉部左舷、右舷各采样点的型深方向高度值以及吃水读数，计算艏部左舷采样点处的吃水值T21和艏部右舷采样点处的吃水值T22、舯部左舷采样点处的吃水值T11和舯部右舷采样点处的吃水值T12、艉部左舷采样点处的吃水值T31和艉部右舷采样点处的吃水值T32：

T21＝H21+h21；

T22＝H22+h22；

T11＝H11+h11；

T12＝H12+h12；

T31＝H31+h31；

T32＝H32+h32；

并计算艏部平均吃水T2、舯部平均吃水T1和艉部平均吃水T3：

根据艏部、舯部、艉部左舷、右舷各采样点的吃水值以及各采样点在船宽方向的位置值，计算艏部横倾角舯部横倾角和艉部横倾角

艏部横倾角舯部横倾角和艉部横倾角为负表示右倾，为正表明船舶左倾；

根据艏部、舯部、艉部左舷、右舷各采样点在船长方向的位置值以及艏部、舯部、艉部的平均吃水值，计算舯-艏纵倾角θ1-2和舯-艉纵倾角θ1-3：

判断舯部两个采样点的吃水值T11和T12是否均大于设计吃水值；当二者均大于设计吃水值且保持预定时长(如3分钟以上)，则判断达到超载报警状态，吃水状态运算模块401指令远程通信模块向远程接收对端发送远程报警信息；或者，当艏部、舯部、艉部各采样点中任意4个采样点的吃水值均大于设计吃水值且保持预定时长(如3分钟以上)，则判断达到超载报警状态，吃水状态运算模块401指令远程通信模块向远程接收对端发送远程报警信息；或者，当艏部横倾角舯部横倾角和艉部横倾角当中任意一个的绝对值大于横倾角阈值时，吃水状态运算模块401指令发送远程报警信息；或者，当舯-艏纵倾角θ1-2和舯-艉纵倾角θ1-3中的任意一个的绝对值大于纵倾角阈值时，吃水状态运算模块401指令发送远程报警信息。

(3)采样点配置方案III的吃水状态计算与报警

根据艏部、舯部左舷、右舷各采样点的型深方向高度值以及吃水读数，计算艏部左舷采样点处的吃水值T21和艏部右舷采样点处的吃水值T22、舯部左舷采样点处的吃水值T11和舯部右舷采样点处的吃水值T12：

T21＝H21+h21；

T22＝H22+h22；

T11＝H11+h11；

T12＝H12+h12；

并计算艏部平均吃水T2、舯部平均吃水T1：

根据艏部、舯部左舷、右舷各采样点的吃水值以及各采样点在船宽方向的位置值，计算艏部横倾角舯部横倾角

艏部横倾角舯部横倾角为负表示右倾，为正表明船舶左倾；

根据艏部、舯部左舷、右舷各采样点在船长方向的位置值以及艏部、舯部的平均吃水值，计算舯-艏纵倾角θ1-2：

判断舯部两个采样点的吃水值T11和T12是否均大于设计吃水值；当二者均大于设计吃水值且保持预定时长(如3分钟以上)，则判断达到超载报警状态，吃水状态运算模块401指令远程通信模块向远程接收对端发送远程报警信息；或者，当艏部横倾角舯部横倾角当中任意一个的绝对值大于横倾角阈值时，吃水状态运算模块401指令发送远程报警信息；或者，当舯-艏纵倾角θ1-2的绝对值大于纵倾角阈值时，吃水状态运算模块401指令发送远程报警信息。

(4)采样点配置方案IV的吃水状态计算与报警

根据舯部、艉部左舷、右舷各采样点的型深方向高度值以及吃水读数，计算舯部左舷采样点处的吃水值T11和舯部右舷采样点处的吃水值T12、艉部左舷采样点处的吃水值T31和艉部右舷采样点处的吃水值T32：

T11＝H11+h11；

T12＝H12+h12；

T31＝H31+h31；

T32＝H32+h32；

并计算舯部平均吃水T1和艉部平均吃水T3：

根据舯部、艉部左舷、右舷各采样点的吃水值以及各采样点在船宽方向的位置值，计算舯部横倾角和艉部横倾角

舯部横倾角和艉部横倾角为负表示右倾，为正表明船舶左倾；

根据舯部、艉部左舷、右舷各采样点在船长方向的位置值以及舯部、艉部的平均吃水值，计算舯-艉纵倾角θ1-3：

判断舯部两个采样点的吃水值T11和T12是否均大于设计吃水值；当二者均大于设计吃水值且保持预定时长(如3分钟以上)，则判断达到超载报警状态，吃水状态运算模块401指令远程通信模块向远程接收对端发送远程报警信息；或者，当舯部横倾角和艉部横倾角当中任意一个的绝对值大于横倾角阈值时，吃水状态运算模块401指令发送远程报警信息；或者，当舯-艉纵倾角θ1-3绝对值大于纵倾角阈值时，吃水状态运算模块401指令发送远程报警信息。

(三)限行状态的判断和报警

所述航行条件判断模块402从各个浮态采样点的水流参数测量设备201处获得水流速度参数，并且从各个气象采样点的风速风压测量设备301获得风速参数值和风压参数值。

进而，航行条件判断模块402用于判断这些水流速度参数值、风速参数值、风压参数值中的任何一个是否达到限行报警标准。限行报警标准表明当前船舶所在空间、水域的外部航行条件危险程度已经达到临界值，船舶应立即停航避险。若航行条件判断模块402判断水流速度参数值、风速参数值、风压参数值中的任何一个达到了限行报警标准，而船舶仍在航行时，则触发限行报警状态，向远程通信模块下达发送限行报警信息的指令。

并且，航行条件判断模块402对航行条件的判断也可以实现与吃水状态检测的联动，从而将对航行条件的判断与船舶自身的载荷联系起来。具体来看，在水流速度、风速、风压中的任何一个达到限行上报标准时(限行上报标准低于限行报警标准，例如，限行报警标准是限行上报标准的120％)，航行条件判断模块402可指令远程通信模块将所检测和计算到的上述吃水状态参数与水流参数、风速和风压参数共同进行远程上传，以便监管部门或船东单位结合船舶载荷以及航行条件进行是否停航躲避的综合判断。

(四)远程报警信息的生成和通信传输

本系统的定位模块501具有GPS或者北斗等定位功能，可在船舶航行期间执行定位，并且向监管端远程实时发送船舶航线，例如，每个时间节点(如每1分钟)发送一次反映船舶实时位置的坐标；本监控系统的船速测量模块502获得行驶速度信息，并且向远程接收对端实时发送；优选的是，也可以只在超载或限行状态下才向远程接收对端远程实时发送船舶的定位信息和行驶速度信息，从而只在船舶超载或限行状态下才开始激活远程通讯，以节约能量。

当经上述检测和计算，判定船舶达到超载或限行报警状态时，远程通信模块503根据吃水状态运算模块401或航行条件判断模块402的指令，获得达到超载报警状态或限行报警状态时的所述吃水读数以及倾角值，以及水流参数和风压、风速参数值，并且通过定位模块501获得船舶位置信息，通过船速测量模块502获得行驶速度信息，将所获得的吃水读数、倾角值、水流参数、风速和风压参数值、船舶位置信息、行驶速度信息等信息加入远程报警信息，按照一定的通信协议对远程报警信息进行封装，并且向远程接收对端发送所述远程报警信息。并且，远程通信模块503将船舶登记编号等船舶身份标识信息封装至所述远程报警信息，以便远程接收对端识别超载和违章强行船舶的身份。

远程接收对端在接收到远程报警之后，可以向远程通信模块503发送重置指令，远程通信模块503根据该重置指令对报警状态进行重置，以终止报警。

远程接收对端也可以主动向远程通信模块503发送船舶负载状态或航行条件状态上报指令；响应于该指令，远程通信模块503向远程接收对端远程发送包括当前吃水读数、倾角值、水流参数、风压和风速参数值、船舶位置信息和行驶速度信息的船舶负载状态和航行条件上报信息，以便交通监管部门、船东单位可以主动抽查所辖船舶的负载状况。

可见，当船舶处于超载危险状态或限行状态时，本系统向作为监管端的海事监管系统或者船东单位发送船舶当前负载状态和航行条件的相关信息，供海事监管部门以及船东单位决策。海事监管部门和船东单位对超载和限行船舶处理后，可远程恢复本系统报警状态。当监管部门或船东单位需要取得当前船舶的状态时，可主动向本系统发送指令，本系统根据指令要求，实时反馈船舶相关负载状态和航行条件状态的信息。

在发生海损时，可按下远程通信模块503的一紧急通讯按钮，向最近的安装有相同类型设备的船舶求救，同时也会触发向海事监管部门、船东或船务公司发送船舶安全报警，并传输当前船舶状态的当前吃水读数、倾角值、水流参数、风压和风速参数值、船舶位置信息和行驶速度信息等参数。

优选实施例二

本实施例二的船舶水上安全系统同样包括：吃水状态检测子系统1、水流参数检测子系统2、气象参数检测子系统3、安全状态分析子系统4以及远程通信报警子系统5。

(一)浮态采样点的配置方案

本实施例二在船体的多个预定位置处设置浮态采样点，浮态采样点的配置方案可采用优选实施例一中的采样点配置方案I-IV中的任何一个。

本实施例二在每个浮态采样点处布设吃水值测量设备101以及水流参数测量设备201，二者也可以集成为一体。其中，吃水值测量设备101用于测量采样点处的吃水读数。并且，本实施例的吃水值测量设备101还具备对船舶横倾角度和纵倾角度的实际测量功能。各浮态采样点处的吃水值测量设备101对船舶横倾角度和纵倾角度测量值表示如下：舯部左舷浮态采样点处横倾角度测量值为舯部右舷浮态采样点处横倾角度测量值为艏部左舷浮态采样点处横倾角度测量值为艏部右舷浮态采样点处横倾角度测量值为艉部左舷浮态采样点处横倾角度测量值为艉部右舷浮态采样点处横倾角度测量值为舯部左舷浮态采样点处纵倾角度测量值为θ11，舯部右舷浮态采样点处纵倾角度测量值为θ12；艏部左舷浮态采样点处纵倾角度测量值为θ21，艏部右舷浮态采样点处纵倾角度测量值为θ22；艉部左舷浮态采样点处纵倾角度测量值为θ31，艉部右舷浮态采样点处纵倾角度测量值为θ32。以上横倾角度测量值和纵倾角度测量值被吃水值测量设备101传输给吃水状态运算模块401。

(二)吃水状态的计算及报警

吃水状态运算模块401根据各采样点处的测量设备所测得的吃水读数以及横倾、纵倾角度测量值，计算吃水值以及倾角值，并且将所述吃水值和倾角值与预设的报警阈值进行比较。

本发明预设的报警阈值包括：设计吃水值、横倾角阈值和纵倾角阈值。各报警阈值的取得与实施例一相同。

为了消除波浪对吃水读数的影响，准确检测和判定船舶是否处于超载，避免误报、漏报的发生，针对以上各配置方案当中采集点的不同位置，分别采用不同的计算方法来计算吃水值以及横倾角、纵倾角值，并且采用不同的报警条件。

(1)浮态采样点配置方案I的吃水状态计算与报警

根据舯部左舷、右舷采样点的型深方向高度值H11、H12以及吃水读数h11、h12，计算舯部左舷采样点处的吃水值T11和舯部右舷采样点处的吃水值T12：

T11＝H11+h11

T12＝H12+h12；

根据舯部左舷、右舷采样点的吃水值T11、T12以及左舷、右舷采样点在船宽方向的位置值B11和B12，计算舯部横倾角

根据舯部左舷、右舷采样点的横倾角度测量值计算舯部横倾角测量值：

根据舯部左舷、右舷采样点的纵倾角度测量值θ11与θ12，计算舯部纵倾角测量值：

判断舯部两个采样点的吃水值T11和T12是否均大于设计吃水值；当二者均大于设计吃水值且保持预定时长(如3分钟以上)，则判断达到超载报警状态，吃水状态运算模块401指令远程通信模块503向远程接收对端发送远程报警信息；或者，确定舯部横倾角的绝对值与舯部横倾角测量值的绝对值二者中的较大值，当该较大值大于横倾角阈值时，吃水状态运算模块401指令发送远程报警信息；或者，当舯部纵倾角测量值θ1’的绝对值大于纵倾角阈值时，吃水状态运算模块401指令发送远程报警信息。

(2)浮态采样点配置方案II的吃水状态计算与报警

根据艏部、舯部、艉部左舷、右舷各采样点的型深方向高度值以及吃水读数，计算艏部左舷采样点处的吃水值T21和艏部右舷采样点处的吃水值T22、舯部左舷采样点处的吃水值T11和舯部右舷采样点处的吃水值T12、艉部左舷采样点处的吃水值T31和艉部右舷采样点处的吃水值T32：

T21＝H21+h21；

T22＝H22+h22；

T11＝H11+h11；

T12＝H12+h12；

T31＝H31+h31；

T32＝H32+h32；

并计算艏部平均吃水T2、舯部平均吃水T1和艉部平均吃水T3：

根据艏部、舯部、艉部左舷、右舷各采样点的吃水值以及各采样点在船宽方向的位置值，计算艏部横倾角舯部横倾角和艉部横倾角

根据艏部、舯部、艉部左舷、右舷各采样点的横倾角度测量值 分别计算艏部横倾角测量值舯部横倾角测量值艉部的横倾角测量值

根据艏部、舯部、艉部左舷、右舷各采样点的纵倾角度测量值θ21、θ22、θ11、θ12、θ31、θ32，计算艏部纵倾角测量值θ2’、舯部纵倾角测量值θ1’、艉部纵倾角测量值θ3’：

判断舯部两个采样点的吃水值T11和T12是否均大于设计吃水值；当二者均大于设计吃水值且保持预定时长(如3分钟以上)，则判断达到超载报警状态，吃水状态运算模块401指令远程通信模块503向远程接收对端发送远程报警信息；或者，当艏部、舯部、艉部各采样点中任意4个采样点的吃水值均大于设计吃水值且保持预定时长(如3分钟以上)，则判断达到超载报警状态，吃水状态运算模块401指令远程通信模块503向远程接收对端发送远程报警信息；或者，当艏部横倾角和艏部横倾角测量值二者绝对值中的较大者、舯部横倾角和舯部横倾角测量值二者绝对值中的较大者、艉部横倾角和艉部的横倾角测量值二者绝对值中的较大者当中任意一个较大者大于横倾角阈值时，吃水状态运算模块401指令发送远程报警信息；或者，当艏部纵倾角测量值θ2’、舯部纵倾角测量值θ1’、艉部纵倾角测量值θ3’的任意一个的绝对值大于纵倾角阈值时，吃水状态运算模块401指令发送远程报警信息。

(3)采样点配置方案III的吃水状态计算与报警

根据艏部、舯部左舷、右舷各采样点的型深方向高度值以及吃水读数，计算艏部左舷采样点处的吃水值T21和艏部右舷采样点处的吃水值T22、舯部左舷采样点处的吃水值T11和舯部右舷采样点处的吃水值T12：

T21＝H21+h21；

T22＝H22+h22；

T11＝H11+h11；

T12＝H12+h12；

并计算艏部平均吃水T2、舯部平均吃水T1：

根据艏部、舯部左舷、右舷各采样点的吃水值以及各采样点在船宽方向的位置值，计算艏部横倾角舯部横倾角

根据艏部、舯部左舷、右舷各采样点的横倾角度测量值分别计算艏部横倾角测量值舯部横倾角测量值

根据艏部、舯部左舷、右舷各采样点的纵倾角度测量值θ21、θ22、θ11、θ12，计算艏部纵倾角测量值θ2’、舯部纵倾角测量值θ1’：

判断舯部两个采样点的吃水值T11和T12是否均大于设计吃水值；当二者均大于设计吃水值且保持预定时长(如3分钟以上)，则判断达到超载报警状态，吃水状态运算模块401指令远程通信模块503发送远程报警信息；或者，当艏部横倾角和艏部横倾角测量值二者绝对值中的较大者、舯部横倾角和舯部横倾角测量值二者绝对值中的较大者当中任意一个较大者大于横倾角阈值时，吃水状态运算模块401指令发送远程报警信息；或者，当艏部纵倾角测量值θ2’、舯部纵倾角测量值θ1’中任意一个的绝对值大于纵倾角阈值时，吃水状态运算模块401指令发送远程报警信息。

(4)采样点配置方案IV的吃水状态计算与报警

根据舯部、艉部左舷、右舷各采样点的型深方向高度值以及吃水读数，计算舯部左舷采样点处的吃水值T11和舯部右舷采样点处的吃水值T12、艉部左舷采样点处的吃水值T31和艉部右舷采样点处的吃水值T32：

T11＝H11+h11；

T12＝H12+h12；

T31＝H31+h31；

T32＝H32+h32；

并计算舯部平均吃水T1和艉部平均吃水T3：

根据舯部、艉部左舷、右舷各采样点的吃水值以及各采样点在船宽方向的位置值，计算舯部横倾角和艉部横倾角

根据舯部、艉部左舷、右舷各采样点的横倾角度测量值分别计算舯部横倾角测量值艉部的横倾角测量值

根据舯部、艉部左舷、右舷各采样点的纵倾角度测量值θ11、θ12、θ31、θ32，计算舯部纵倾角测量值θ1’、艉部纵倾角测量值θ3’：

判断舯部两个采样点的吃水值T11和T12是否均大于设计吃水值；当二者均大于设计吃水值且保持预定时长(如3分钟以上)，则判断达到超载报警状态，吃水状态运算模块401指令远程通信模块503发送远程报警信息；或者，当舯部横倾角和舯部横倾角测量值二者绝对值中的较大者、艉部横倾角和艉部横倾角测量值二者绝对值中的较大者当中任意一个较大者大于横倾角阈值时，吃水状态运算模块401指令发送远程报警信息；或者，当舯部纵倾角测量值θ1’、艉部纵倾角测量值θ3’中任意一个的绝对值大于纵倾角阈值时，吃水状态运算模块401指令发送远程报警信息。

(三)远程报警信息的生成和通信传输

本实施例中对限行状态的判断和报警与实施例一相同。

与实施例一相同，经上述计算，判定船舶达到超载报警状态或限行报警状态时，监控系统的远程通信模块503可以根据吃水状态运算模块401或航行条件判断模块402的指令，生成并发送封装了吃水读数、倾角值、水流参数、风压和风速参数值、船舶位置信息、行驶速度信息、船舶身份标识信息等信息的远程报警信息，向远程接收对端发送所述远程报警信息。远程接收对端可远程重置监控系统，以及主动命令远程通信模块503上传船舶负载状态上报信息。

通过以上优选实施例，可以看到，本系统组成简单，部署方便，可布置到不影响运营的特殊区域，在船舶在运营过程中实时检测船舶是否超载以及在极端航行条件下违反限行，使海事监管部门或船东单位能有效的打击船舶超载的危险行为，从而减少安全事故的发生；本发明做到了本船状态的实时监测、向海事监管部门远程报警、远程监测，不论船舶是当前状态、航行位置，均可以检测出来；本监控系统可以仅当船舶处于超载或限行状态时才开始激活远程通讯，可有效节约能源消耗，并具备同时向本船和海事监管部门、船东单位汇报的功能。监控系统可由海事监管部门或船东单位远程起停，以加强对船舶的监管力度，从源头上减少安全事故的发生。

以上描述中的尺寸和数量均仅为参考性的，本领域技术人员可根据实际需要选择适当的应用尺寸，而不脱离本发明的范围。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种船舶水上安全系统，其特征在于，包括：吃水状态检测子系统、水流参数检测子系统、气象参数检测子系统、安全状态分析子系统以及远程通信报警子系统；

所述吃水状态检测子系统包括吃水值测量设备，所述水流参数检测子系统包括水流参数测量设备，所述吃水值测量设备与水流参数测量设备集成安装在位于船体预定位置的浮态采样点处，用于测量采样点处的吃水读数和水流参数值；

气象参数检测子系统包括风速风压测量设备，风速风压测量设备安装在位于左、右船舷侧的气象采样点，用于测量风速和风压参数值；

所述安全状态分析子系统包括：吃水状态运算模块、航行条件判断模块；其中，所述吃水状态运算模块，用于根据浮态采样点处吃水值测量设备测得的吃水读数，计算船舶的吃水值和/或倾角值，并且将所述吃水值和/或倾角值与预设的报警阈值进行比较，判断船舶是否达到超载报警状态；当达到超载报警状态时，向远程通信模块下达发送超载报警信息的指令；所述航行条件判断模块，用于判断水流速度参数值、风速参数值、风压参数值中的任何一个达到限行报警标准而船舶仍在航行时，则触发限行报警状态，向远程通信模块下达发送限行报警信息的指令；

远程通信报警子系统包括定位模块以及远程通信模块；其中，所述远程通信模块用于响应所述指令，生成并向远程接收对端发送反映超载和/或限行的远程报警信息。

2.根据权利要求1所述的船舶水上安全系统，其特征在于，按照以下采样点配置方案I-IV中的任意一个在船体上布置浮态采样点，并在各浮态采样点处安装所述吃水值测量设备和水流参数测量设备：

采样点配置方案I：船体舯部左舷、右舷各设置一个浮态采样点，共2个采样点；

采样点配置方案II：船体艏、舯、艉部的左舷、右舷各设置一个浮态采样点，共6个采样点；

采样点配置方案III：船体艏、舯部的左舷、右舷各设置一个浮态采样点，共4个采样点；

采样点配置方案IV：船体舯部、艉部的左舷、右舷各设置一个浮态采样点，共4个采样点。

3.根据权利要求2所述的船舶水上安全系统，其特征在于，吃水状态运算模块如下计算采样点处的吃水值：

7xy＝Hxy+hxy；

其中下标x，y表示浮态采样点位置，其中x取值为1时表示浮态采样点位于舯部，x取值为2时表示浮态采样点位于艏部，x取值为3时表示浮态采样点位于艉部；y取值为1时表示浮态采样点位于左舷，y取值为2时表示浮态采样点位于右舷；Txy表示浮态采样点的吃水值；Hxy表示浮态采样点在型深方向的高度值；hxy表示浮态采样点处的测量设备测得的吃水读数。

4.根据权利要求3所述的船舶水上安全系统，其特征在于，吃水状态运算模块采用的所述报警阈值包括设计吃水值；并且，

当舯部两个浮态采样点的吃水值T11和T12均大于设计吃水值且保持预定时长，则吃水状态运算模块判断达到超载报警状态；或者，当艏部、舯部、艉部左舷、右舷均布置浮态采样点，并且其中任意4个浮态采样点的吃水值均大于设计吃水值且保持预定时长，则吃水状态运算模块判断达到超载报警状态。

5.根据权利要求2所述的船舶水上安全系统，其特征在于，吃水状态运算模块根据各浮态采样点的吃水读数，如下计算横倾角：

下标x表示船体位置，其中x取值为1时表示舯部，x取值为2时表示艏部，x取值为3时表示艉部；表示艏部、舯部或艉部的横倾角；Tx1表示艏部、舯部或艉部左舷浮态采样点的吃水值；Tx2表示艏部、舯部或艉部右舷浮态采样点的吃水值；Bx1表示艏部、舯部或艉部左舷浮态采样点在船宽方向上的位置值；Bx2表示艏部、舯部或艉部右舷浮态采样点在在船宽方向上的位置值。

6.根据权利要求5所述的船舶水上安全系统，其特征在于，吃水状态运算模块采用的所述报警阈值包括横倾角阈值；当艏部横倾角舯部横倾角和艉部横倾角当中任意一个的绝对值大于横倾角阈值时，吃水状态运算模块判断达到超载报警状态。

7.根据权利要求2所述的船舶水上安全系统，其特征在于，吃水状态运算模块根据各浮态采样点的吃水读数，如下计算纵倾角：

$\mathrm{\θ}x-x^{\′}=\arctan \left(\frac{Tx-{\mathrm{Tx}}^{\′}}{Lx1+{\mathrm{Lx}}^{\′}1}\right)$

其中，下标x，x′表示船体位置；x取值为1，表示舯部；x′取值为2时表示艏部，x′取值为3时表示艉部；θx-x′取值为θ1-2时表示舯-艏纵倾角；θx-x′取值为θ1-3时表示舯-艉纵倾角；Tx，Tx′分别表示平均吃水，

Lx1，Lx′1表示艏部、舯部或艉部左舷浮态采样点在船长方向的位置值。

8.根据权利要求7所述的船舶水上安全系统，其特征在于，吃水状态运算模块采用的所述报警阈值包括纵倾角阈值；并且，当舯-艏纵倾角θ1-2和舯-艉纵倾角θ1-3中的任意一个的绝对值大于纵倾角阈值时，吃水状态运算模块判断达到超载报警状态。

9.根据权利要求5-8中任意一项权利要求所述的船舶水上安全系统，其特征在于，所述吃水值测量设备还用于测量浮态采样点处的横倾角和/或纵倾角，获得浮态采样点处的横倾角度测量值和/或纵倾角度测量值。

10.根据权利要求9所述的船舶水上安全系统，其特征在于，吃水状态运算模块根据各采样点的横倾角度测量值，如下计算横倾角测量值：

其中下标x表示船体位置，其中x取值为1时表示舯部，x取值为2时表示艏部，x取值为3时表示艉部；表示艏部、舯部或艉部的横倾角测量值；表示艏部、舯部或艉部左舷的横倾角度测量值，表示艏部、舯部或艉部右舷的横倾角度测量值。

11.根据权利要求10所述的船舶水上安全系统，其特征在于，当艏部横倾角和艏部横倾角测量值二者绝对值中的较大者、舯部横倾角和舯部横倾角测量值二者绝对值中的较大者、艉部横倾角和艉部的横倾角测量值二者绝对值中的较大者当中任意一个较大者大于横倾角阈值时，吃水状态运算模块判断达到超载报警状态。

12.根据权利要求9所述的船舶水上安全系统，其特征在于，吃水状态运算模块根据各采样点的纵倾角度测量值，如下计算纵倾角测量值：

${\mathrm{\θx}}^{\′}=\frac{\mathrm{\θ}x1+\mathrm{\θ}x2}{2};$

其中下标x表示船体位置，其中x取值为1时表示舯部，x取值为2时表示艏部，x取值为3时表示艉部；θx′表示艏部、舯部或艉部的纵倾角测量值；θx1表示艏部、舯部或艉部左舷的纵倾角度测量值，θx2表示艏部、舯部或艉部右舷的纵倾角度测量值。

13.根据权利要求12所述的船舶水上安全系统，其特征在于，当艏部纵倾角测量值θ2’、舯部纵倾角测量值θ1’、艉部纵倾角测量值θ3’中任意一个的绝对值大于纵倾角阈值时，吃水状态运算模块判断达到超载报警状态。

14.根据权利要求1所述的船舶水上安全系统，其特征在于，所述航行条件判断模块判断水流速度参数值、风速参数值、风压参数值中的任何一个达到限行上报标准而船舶仍在航行时，向远程通信模块下达发送吃水读数、倾角值的远程上传指令。

15.根据权利要求1所述的船舶水上安全系统，其特征在于，远程通信模块将所获得的吃水读数、倾角值、水流参数值、风速参数值、风压参数值、船舶位置信息、行驶速度信息、船舶身份标识信息加入远程报警信息，并且向远程接收对端发送所述远程报警信息。