CN109584636A - 用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，包括监测系统、预判系统以及软件终端，监测系统包括船舶监测子系统、水文监测子系统以及岸上监测子系统，船舶监测子系统用于获取行船信息，岸上监测子系统用于获取岸上装卸设备位置信息以及岸上装卸设备姿态信息，水文监测子系统用于获取船舶靠泊时的水文信息；船舶监测子系统包括热像跟踪单元、图像识别单元、激光测距单元以及激光扫描单元；预判系统用于根据预存的数据处理算法，推导出安全靠泊建议和预警信息。本发明提出的用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，兼顾了船舶船形与位置测量，并引入靠泊场景，实现港‑船‑机协同安全的实时监测。

Description

用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置及其监控方法

技术领域

本发明涉及船舶航行安全技术领域，尤其涉及一种用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置及其监控方法。

背景技术

船舶靠泊过程中，自身惯性导致操船具有延时性，且易受风、流的影响；加之航道内船务繁忙，靠泊水域制动转向区域狭窄，操船者只能凭借经验和技术完成靠泊作业；另外，船舶大型化发展，超高、超宽船舶靠泊过程中也易与岸上设备发生碰撞事故。

现有的岸基式靠泊仪多是利用声呐、雷达、红外等技术，完成船舶测速、测距，以此作为靠泊数据，但声呐作用距离短、且易产生散射、折射现象导致精度下降，雷达易受天气影响，而红外多用于测速，功能单一。船载式靠泊除用声呐外，还可借助GPS定位导航，但无法兼顾船形、岸上信息，且部分码头尚末建立EDI中心（电子数据交换中心），航道靠泊水域内行船信息难以整合。近年来，也出现了激光靠泊的相关研究，如用三维激光扫描仪获取船舶船舷截面，从而获得靠泊信息，但由于扫描和点云拼合都需较长时间，无法满足现实要求。又如将激光测距探头线性安装在码头前沿，用于获取船舷截面，但实际效果并不如愿。所以基于单一监测技术开发的靠泊设备已难以应对当下靠泊需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置及其监控方法，旨在兼顾船舶船形与位置测量，并引入靠泊场景，实现港-船-机协同安全的实时监测。

为实现上述目的，本发明提供一种用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，包括监测系统、预判系统以及软件终端，其中，

所述监测系统包括船舶监测子系统、水文监测子系统以及岸上监测子系统，船舶监测子系统用于获取行船信息，行船信息包括：船舶位置、船舶速度、航向、艏艉离岸距离、实际靠泊路径、船舶外形以及船型信息，岸上监测子系统用于获取岸上装卸设备位置信息以及岸上装卸设备姿态信息，水文监测子系统用于获取船舶靠泊时的水文信息；

所述船舶监测子系统包括热像跟踪单元、图像识别单元、激光测距单元以及激光扫描单元；

所述预判系统用于根据预存的数据处理算法，控制热像跟踪单元实时跟踪、图像识别单元快速识别提取、激光测距单元快速三维重构，并推导出安全靠泊建议和预警信息，软件终端用于接收安全靠泊建议和预警信息并将其显示。

优选地，所述热像跟踪单元包括固定于码头前沿的至少一台热像仪，热像仪用于确定靠泊水域内所有行船的位置信息与航迹；

所述图像识别单元至少包含两台安装于双轴伺服转台上的可见光相机，可见光相机在热像跟踪单元的导引下，根据进港船舶的基本信息识别靠泊船舶，并做连续跟踪测量，通过多/双目视觉，提取靠泊船舶外形轮廓及船舷线，确定船舶外形信息和靠泊路径；

所述激光测距单元包括至少包含两台安装于双轴伺服转台上的激光测距仪以及与其连接的激光测距仪控制装置，激光测距仪控制装置用于建立测距坐标系，以确定靠泊角度；

所述激光扫描单元为平行码头线性布置的多台安装于单轴伺服转台上的多线激光雷达，热像跟踪单元导引多线激光雷达扫描船体，并获得船体三维点云数据，取船舷下某一高度点云截面数据，根据对称性求出船舶截面信息，以精确获得船舶靠泊时的艏艉距岸距离，靠泊角度、靠泊速度以及靠泊路径。

优选地，所述岸上监测子系统包括安装于岸边装卸设备上的角度传感器以及位置传感器，岸边装卸设备包括装卸桥、门机以及输油臂，岸上设备姿态信息包括装卸桥前大梁俯仰角度、门机回转角度以及输油臂展开状态。

优选地，所述水文信息包括：温度、湿度、风速、风向、流向、流速、水位以及能见度，水文监测子系统包括温度传感器、风速风向仪、流向流速仪、潮位仪以及环境传感器，以获取温度、湿度、风速、风向、流向、流速、水位以及能见度。

优选地，所述预判系统中存储有专家库、数据库以及场景资源包，其中，

所述专家库中存储有与靠泊、引航相关的法律规范、经验以及历史记录，用于提供包括：加/减速、姿态调整以及拖轮协助的靠泊策略；

所述数据库包括靠泊子数据库和用户子数据库，含靠泊子数据库用于记录靠泊相关的船舶信息、航迹、图片影像、港区水文情况，以完成靠泊数据存储、追溯、检索以及存证功能，用户数据库包含用户账号、权限维护与管理；

所述场景资源包包括码头布局信息、航道/靠泊水域信息、装卸设备模型信息以及船舶模型信息。

优选地，所述预判系统包括自检单元，自检单元用于对图像识别单元的可见光相机、激光测距单元的激光测距仪、激光扫描单元的激光雷达以及伺服转台进行定期自检。

优选地，预警信息包括船-船碰撞预警、船-岸碰撞预警以及船-机碰撞预警，安全靠泊建议是根据船舶间实时的位置、速度、航向信息，规划出的靠泊路径建议，以修正实际靠泊路径的偏移距。

优选地，所述船-船碰撞预警由热像跟踪单元跟踪多船目标，通过监测船-船距离、航向、速度信息，进行靠泊水域内行船碰撞预警；

所述船-岸碰撞预警由图像识别单元、激光测距单元、激光扫描单元配合水文监测子系统，通过监测船舶靠泊角度、速度信息及风、流信息，进行船舶-岸壁碰撞预警；

所述船-机碰撞预警由图像识别单元、激光扫描单、岸上监测子系统以及水文监测子系统，通过监测船舶外形、靠泊角度、靠泊时的水文信息、岸上装卸设备位置信息以及姿态信息，进行船舶-岸上设备碰撞预警。

优选地，预警信息包括：碰撞目标、位置、方向、时间及壁碰策略。

本发明进一步一种基于上述的用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置的监控方法，包括以下步骤：

当靠泊船舶距岸距离大于预设距离时，通过安装于岸上装卸设备上的传感器获取岸上设备位置以及姿态信息，并实时获取水文信息；

当靠泊船舶距岸距离在第一预设范围时，监测系统通过热像跟踪获取靠泊水域内行船位置与航迹信息；

当靠泊船舶距岸距离在第二预设范围时，由可见光相机通过特征信息确认靠泊船舶，并基于多/双目视觉提取靠泊船舶外形轮廓、船舷线及行船信息；

当靠泊船舶距岸距离在第三预设范围时，通过激光测距仪跟踪测量艏艉离岸距离；

当靠泊船舶距岸距离在第四预设范围时，通过沿码头线性布置的激光雷达获取船舶三维点云信息，以进一步精确行船的位置与外形信息。

本发明提出的用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，相对于现有靠泊系统只是利用单一的船位探测技术，本靠泊辅助装置采用的是集成测量，即远距离视觉监测+中距离视觉引导激光测距+近距离激光三维扫描，配合分步测量，提高系统的精度与实时性；另外，本靠泊辅助装置采用远距离双目视觉成像、近距离三维激光成像的方式，互为补充，兼顾船形测量，可判断船舶易撞部位；另外，还引入靠泊场景测量，实现港-船-机协同安全的实时监测，可做船舶-岸边装卸设备的预警碰撞。本靠泊辅助装置可不受码头类型、靠泊船型、靠泊方式的限制，做到靠泊水域内全天候靠泊监测，本设计同样适用于江河桥-船碰撞预警。

附图说明

图1为本发明用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置中监测系统布置示意图；

图2为本发明用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置的工作示意图；

图3为本发明用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置中预判系统布置示意图；

图4为本发明用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置中通讯系统的组成示意图；

图5为本发明用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置的系统总线图。

图中，A是监测系统，B是预判系统，C是软件终端，D是通讯系统，E是靠泊水域行船，F是岸上设备，A1是船舶监测子系统，A11是热像跟踪单元，A12是图像识别单元，A13是激光测距单元，A14是激光扫描单元，A2是水文监测子系统，A21是温度传感器，A22是风速风向仪，A23是流向流速仪，A24是潮位仪，A3是岸上监测子系统，A31是位置传感器，A32是回转角度传感器，A33是俯仰角度传感器，B1是智能后台，B2是专家库，B3是数据库，B4是场景资源包，B5是自检单元，B31是靠泊子数据库，B32是用户子数据库，C1是固定终端，C2是手持终端，F1是装卸桥，E1是靠泊船舶，E2是行船一，E3是行船二。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，并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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提出一种用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置。

参照图1至图5，本优选实施例中，一种用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，包括监测系统A、预判系统B以及软件终端C，其中，

监测系统A包括船舶监测子系统A1、水文监测子系统A2以及岸上监测子系统A3，船舶监测子系统A1用于获取行船信息，行船信息包括：船舶位置、船舶速度、航向、艏艉离岸距离、实际靠泊路径、船舶外形以及船型信息，岸上监测子系统A3用于获取岸上装卸设备位置信息以及岸上装卸设备姿态信息，水文监测子系统A2用于获取船舶靠泊时的水文信息；

船舶监测子系统A1包括热像跟踪单元A11、图像识别单元A12、激光测距单元A13以及激光扫描单元A14；

预判系统B用于根据预存的数据处理算法，控制热像跟踪单元A11实时跟踪、图像识别单元A12快速识别提取、激光测距单元A13快速三维重构，并推导出安全靠泊建议和预警信息，软件终端C用于接收安全靠泊建议和预警信息并将其显示。

本用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置还包括用于接收预判系统B发出安全靠泊建议和预警信息的固定或移动终端。固定或移动终端将靠泊过程在软件呈现，实现港-船-机协同安全的实时监测。固定或移动终端分为手持终端和固定终端，提供B/S与C/S两种访问模式，同时提供靠泊水域内二维／三维靠泊实时场景。固定或移动终端通过通讯系统D与预判系统B连接。通讯系统D包括各子系统、单元间的数据传输和服务器-终端信息通讯与指令传达，监测系统A间的数据传输通过网口或无线局域网传输至近端计算机，再由交换机转光纤传送至远程服务器，服务器-终端为有线/无线通讯。

本实施例中，热像跟踪单元A11包括固定于码头前沿的至少一台热像仪（热像仪固定于码头堆场灯柱上，视野覆盖靠泊水域），热像仪用于确定靠泊水域内所有行船的位置信息与航迹；

图像识别单元A12至少包含两台安装于双轴伺服转台上的可见光相机，可见光相机在热像跟踪单元A11的导引下，根据进港船舶的基本信息识别靠泊船舶，并做连续跟踪测量，通过多/双目视觉，提取靠泊船舶外形轮廓及船舷线，确定船舶外形信息（包括船长、船宽以及水线上高度）和靠泊路径；

激光测距单元A13包括至少包含两台安装于双轴伺服转台上的激光测距仪以及与其连接的激光测距仪控制装置，激光测距仪控制装置用于建立测距坐标系，以确定靠泊角度（为便于测量，取船长L前后25%视为船艏/艉，激光测距仪测出船艏、艉距岸距离L_s、L_w，由此可再确定靠泊角度Φ）；

激光扫描单元A14为平行码头线性布置的多台安装于单轴伺服转台上的多线激光雷达，热像跟踪单元A11导引多线激光雷达扫描船体，并获得船体三维点云数据，取船舷下某一高度点云截面数据，根据对称性求出船舶截面信息，以精确获得船舶靠泊时的艏艉距岸距离，靠泊角度Φ、靠泊速度以及靠泊路径。

进一步地，图像识别单元A12还可设置激光光源，在环境较暗时激光补光光源可为可见光相机进行照明。

岸上监测子系统A3包括安装于岸边装卸设备上的角度传感器以及位置传感器，岸边装卸设备包括装卸桥、门机（单臂架、四连杆）以及输油臂，岸上设备姿态信息包括装卸桥前大梁俯仰角度、门机回转角度以及输油臂展开状态。岸上监测子系统A3也可由船舶监测子系统A1的图像识别单元A12或激光扫描单元A14替代。

水文信息包括：温度、湿度、风速、风向、流向、流速、水位以及能见度，水文监测子系统A2包括温度传感器、风速风向仪、流向流速仪、潮位仪以及环境传感器，以获取温度、湿度、风速、风向、流向、流速、水位以及能见度。

预判系统B中存储有专家库B2、数据库B3以及场景资源包B4，其中，

专家库B2中存储有与靠泊、引航相关的法律规范、经验以及历史记录，用于提供包括：加/减速、姿态调整以及拖轮协助的靠泊策略；

数据库B3包括靠泊子数据库和用户子数据库，含靠泊子数据库用于记录靠泊相关的船舶信息、航迹、图片影像、港区水文情况，以完成靠泊数据存储、追溯、检索以及存证功能，用户数据库包含用户账号、权限维护与管理；

场景资源包B4包括码头布局信息、航道/靠泊水域信息、装卸设备模型信息以及船舶模型信息。码头布局信息由现场测绘或土建图纸数据生成，并建立场景坐标系，装卸设备模型信息主要包括装卸桥、门机（单臂架、四连杆）、输油臂，模型尺寸由实物主要特征数据驱动生成，船舶由图像识别单元A12和激光扫描单元A14确定的船长L、船宽B、水线上高度H_max匹配、驱动生成模型，场景资源包B4生成的靠泊场景，只作可视化显示使用，而不作为碰撞预测依据。

预判系统B中设置有智能后台B1，其包含船舶监测子系统A1和水文监测子系统A2中相关的数据处理算法，完成热像跟踪单元A11实时跟踪、图像识别单元A12快速识别提取、激光测距单元A13快速三维重构、水文监测子系统A2影响、靠泊路径规划算法、场景模型数据驱动生成算法、基于Unity 3D物理引擎的碰撞解析等功能，从而推导出安全靠泊建议和预警信息。

预判系统B包括自检单元B5，自检单元B5用于对图像识别单元A12的可见光相机、激光测距单元A13的激光测距仪、激光扫描单元A14的激光雷达以及伺服转台进行定期自检。可用一固定的标定物（如圆球），对上述光学设备进行标定，通过修正系数对服转台进行修正。

预警信息包括船-船碰撞预警、船-岸碰撞预警以及船-机碰撞预警，安全靠泊建议是根据船舶间实时的位置、速度、航向信息，规划出的靠泊路径建议，以修正实际靠泊路径的偏移距。

船-船碰撞预警由热像跟踪单元A11跟踪多船目标，通过监测船-船距离、航向、速度信息，进行靠泊水域内行船碰撞预警；

船-岸碰撞预警由图像识别单元A12、激光测距单元A13、激光扫描单元A14配合水文监测子系统A2，通过监测船舶靠泊角度、速度信息及风、流信息，进行船舶-岸壁碰撞预警；

船-机碰撞预警由图像识别单元A12、激光扫描单、岸上监测子系统A3以及水文监测子系统A2，通过监测船舶外形、靠泊角度、靠泊时的水文信息、岸上装卸设备位置信息以及姿态信息，进行船舶-岸上设备碰撞预警。

预警信息包括：碰撞目标、位置、方向、时间及壁碰策略。

船舶监测子系统A1（包括热像跟踪单元A11、图像识别单元A12、激光测距单元A13、激光扫描单元A14）由于数据量大、数据实时要求性高，现场总线采用高速网段传输，数据接口为RJ45，通过集线器接入近端计算机；而水文监测子系统A2（包括温度传感器A21、风速风向仪A22、流向流速仪A23、潮位仪A24）、岸上监测子系统A3（包括位置传感器A31、回转角度传感器A32、俯仰角度传感器A33）数据量较少，数据波动小，现场总线采用低速网段传输，由于各传感器布置分散、且随设备移动（岸上监测子系统A3），采取无线局域网接入近端计算机，接入近端计算机将泊位1的监测系统A（船舶监测子系统A1、水文监测子系统A2和岸上监测子系统A3组成）采集数据预处理、打包，由交换机接入高速以太网传输至后方服务器，其它泊位采取同样方式并入高速以太网，此为现场监测层。软件终端C的各组成部分（固定终端C1、手持终端C2）通过有线/无线方式再接入高速以太网，此为网络控制层。

总体而言，监测系统A将船-岸-机的各参数作为预判系统B数据输入，通过软件终端C和通讯系统D，提供靠泊路径规划、碰撞预警两大服务，提供B/S与C/S两种访问模式，对应提供靠泊水域内二维／三维靠泊实时场景再现，协调船方、引航、拖轮、调度中心，实现港-船-机协同安全的实时监测。

按港口、泊位功能和需求，每个泊位安装一套用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，由此可形成港-船-机协同安全监测网。

为便于描述，按船舶离岸距离，将靠泊过程分为以下五个阶段。

第1阶段：

港区调度中心规划靠泊船舶E1泊位后，在靠泊船舶E1由航道进入靠泊水域前：通过港区EDI中心获取靠泊船舶E1基本信息（如外形、船号、登记照片）。对应泊位上的监测系统A通过岸上监测子系统A3（或船舶监测子系统A1的图像识别单元A12、激光扫描单元A14图像/扫描数据）确认岸上设备的机位、姿态，匹配预判系统B场景资源包B4中的装卸设备模型生成场景状态，同时也作为船（靠泊船舶E1）-机（装卸桥F1）碰撞预警的数据准备。

第2阶段：

靠泊船舶E1进入靠泊水域，距岸L₁时：船舶监测子系统A1的通过热像跟踪单元A11获取靠泊水域内行船的位置与行船信息，做多目标（图例靠泊船舶E1、行船E2、E3）跟踪监测，监测船-船（如行船E2、E3）间距、航向、速度信息，作为船-船碰撞预警的输入数据，连续监测获取行船航迹（或由EDI中心提供行船GPS信号），预警碰撞位置、方向、时间及并由预判系统B提供壁碰策略（加/减速、调头、换向、停车等）。此阶段的靠泊装置为远距离、大视场、多目标的对点监测模式。

第3阶段：

靠泊船舶E1进入靠泊水域，距岸L₂时：船舶监测子系统A1的热像跟踪单元A11与图像识别单元A12共享跟踪数据，驱动图像识别单元A12的可见光相机捕获靠泊船舶E1，再通过特征信息确认靠泊船舶E1，并基于多/双目视觉提取靠泊船舶E1外形轮廓、船舷线及行船信息；船长L、船宽B、水线上高度H_max船舶等数据驱动场景资源包B4生成船舶模型，作可视化显示用。此阶段的靠泊装置转为远距离、多目标的点监测，兼顾近距离、单目标具体化测量模式。

第4阶段：

靠泊船舶E1进入靠泊水域，距岸L₃时：船舶监测子系统A1的激光测距单元A13跟踪测量艏艉离岸距离、船速，为便于测量，取船长L前后25%视为船艏/艉，激光测距仪测出船艏艉距岸距离L_s、L_w，由此可确定靠泊角度Φ，同时，图像识别单元A12继续完善船形提取。

第5阶段：

靠泊船舶E1进入靠泊水域，距岸L₄时：船舶监测子系统A1的沿码头线性布置的激光扫描单元A14的多线激光雷达扫描船体，获得船体三维点云数据，根据对称性求出船舶某一高度截面信息，由此，精确获得船舶靠泊时的艏艉距岸距离L_s、L_w，靠泊角度Φ、靠泊速度v；靠泊角度Φ、靠泊速度v作为船-岸碰撞预警的输入数据、船体三维点云数据作为船-机碰撞预警的输入数据。此阶段的靠泊装置转为近距离、单目标局部（上述测量项、船舶轮廓突出/危险撞击部位）详测模式。

本实施例提出的用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，相对于现有靠泊系统只是利用单一的船位探测技术（声呐、雷达、激光或GPS），本靠泊辅助装置采用的是集成测量，即远距离视觉监测+中距离视觉引导激光测距+近距离激光三维扫描，配合分步测量，提高系统的精度与实时性；另外，本靠泊辅助装置采用远距离双目视觉成像、近距离三维激光成像的方式，互为补充，兼顾船形测量，可判断船舶易撞部位；另外，还引入靠泊场景测量，实现港-船-机协同安全的实时监测，可做船舶-岸边装卸设备的预警碰撞。本靠泊辅助装置可不受码头类型、靠泊船型、靠泊方式的限制，做到靠泊水域内全天候靠泊监测，本设计同样适用于江河桥-船碰撞预警。

本发明进一步提出一种用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置的监控方法。

本优选实施例中，一种基于上述实施例中用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置的监控方法，其监测系统工作时包括以下步骤：

步骤S10，当靠泊船舶距岸距离大于预设距离（可以船舶的重心距离岸的距离来进行判断）时，通过安装于岸上装卸设备上的传感器获取岸上设备位置以及姿态信息，并实时获取水文信息；

步骤S20，当靠泊船舶距岸距离在第一预设范围时，监测系统通过热像跟踪获取靠泊水域内行船位置与航迹信息；

步骤S30，当靠泊船舶距岸距离在第二预设范围时，由可见光相机通过特征信息确认靠泊船舶，并基于多/双目视觉提取靠泊船舶外形轮廓、船舷线及行船信息；

步骤S40，当靠泊船舶距岸距离在第三预设范围时，通过激光测距仪跟踪测量艏艉离岸距离；

步骤S50，当靠泊船舶距岸距离在第四预设范围时，通过沿码头线性布置的激光雷达获取船舶三维点云信息，以进一步精确行船的位置与外形信息。

本实施例采用的监控方法，采用分步测量，提高了系统的精度与实时性。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，其特征在于，包括监测系统、预判系统以及软件终端，其中，

所述监测系统包括船舶监测子系统、水文监测子系统以及岸上监测子系统，船舶监测子系统用于获取行船信息，行船信息包括：船舶位置、船舶速度、航向、艏艉离岸距离、实际靠泊路径、船舶外形以及船型信息，岸上监测子系统用于获取岸上装卸设备位置信息以及岸上装卸设备姿态信息，水文监测子系统用于获取船舶靠泊时的水文信息；

所述船舶监测子系统包括热像跟踪单元、图像识别单元、激光测距单元以及激光扫描单元；

所述预判系统用于根据预存的数据处理算法，控制热像跟踪单元实时跟踪、图像识别单元快速识别提取、激光测距单元快速三维重构，并推导出安全靠泊建议和预警信息，软件终端用于接收安全靠泊建议和预警信息并将其显示。

2.如权利要求1所述的用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，其特征在于，所述热像跟踪单元包括固定于码头前沿的至少一台热像仪，热像仪用于确定靠泊水域内所有行船的位置信息与航迹；

所述图像识别单元至少包含两台安装于双轴伺服转台上的可见光相机，可见光相机在热像跟踪单元的导引下，根据进港船舶的基本信息识别靠泊船舶，并做连续跟踪测量，通过多/双目视觉，提取靠泊船舶外形轮廓及船舷线，确定船舶外形信息和靠泊路径；

所述激光测距单元包括至少包含两台安装于双轴伺服转台上的激光测距仪以及与其连接的激光测距仪控制装置，激光测距仪控制装置用于建立测距坐标系，以确定靠泊角度；

所述激光扫描单元为平行码头线性布置的多台安装于单轴伺服转台上的多线激光雷达，热像跟踪单元导引多线激光雷达扫描船体，并获得船体三维点云数据，取船舷下某一高度点云截面数据，根据对称性求出船舶截面信息，以精确获得船舶靠泊时的艏艉距岸距离，靠泊角度、靠泊速度以及靠泊路径。

3.如权利要求1所述的用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，其特征在于，所述岸上监测子系统包括安装于岸边装卸设备上的角度传感器以及位置传感器，岸边装卸设备包括装卸桥、门机以及输油臂，岸上设备姿态信息包括装卸桥前大梁俯仰角度、门机回转角度以及输油臂展开状态。

4.如权利要求1所述的用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，其特征在于，所述水文信息包括：温度、湿度、风速、风向、流向、流速、水位以及能见度，水文监测子系统包括温度传感器、风速风向仪、流向流速仪、潮位仪以及环境传感器，以获取温度、湿度、风速、风向、流向、流速、水位以及能见度。

5.如权利要求1所述的用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，其特征在于，所述预判系统中存储有专家库、数据库以及场景资源包，其中，

所述专家库中存储有与靠泊、引航相关的法律规范、经验以及历史记录，用于提供包括：加/减速、姿态调整以及拖轮协助的靠泊策略；

所述数据库包括靠泊子数据库和用户子数据库，含靠泊子数据库用于记录靠泊相关的船舶信息、航迹、图片影像、港区水文情况，以完成靠泊数据存储、追溯、检索以及存证功能，用户数据库包含用户账号、权限维护与管理；

所述场景资源包包括码头布局信息、航道/靠泊水域信息、装卸设备模型信息以及船舶模型信息。

6.如权利要求1所述的用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，其特征在于，所述预判系统包括自检单元，自检单元用于对图像识别单元的可见光相机、激光测距单元的激光测距仪、激光扫描单元的激光雷达以及伺服转台进行定期自检。

7.如权利要求1所述的用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，其特征在于，预警信息包括船-船碰撞预警、船-岸碰撞预警以及船-机碰撞预警，安全靠泊建议是根据船舶间实时的位置、速度、航向信息，规划出的靠泊路径建议，以修正实际靠泊路径的偏移距。

8.如权利要求7所述的用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，其特征在于，所述船-船碰撞预警由热像跟踪单元跟踪多船目标，通过监测船-船距离、航向、速度信息，进行靠泊水域内行船碰撞预警；

所述船-岸碰撞预警由图像识别单元、激光测距单元、激光扫描单元配合水文监测子系统，通过监测船舶靠泊角度、速度信息及风、流信息，进行船舶-岸壁碰撞预警；

所述船-机碰撞预警由图像识别单元、激光扫描单、岸上监测子系统以及水文监测子系统，通过监测船舶外形、靠泊角度、靠泊时的水文信息、岸上装卸设备位置信息以及姿态信息，进行船舶-岸上设备碰撞预警。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，其特征在于，预警信息包括：碰撞目标、位置、方向、时间及壁碰策略。

10.一种基于权利要求1至9中任意一项所述的用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

当靠泊船舶距岸距离大于预设距离时，通过安装于岸上装卸设备上的传感器获取岸上设备位置以及姿态信息，并实时获取水文信息；

当靠泊船舶距岸距离在第一预设范围时，监测系统通过热像跟踪获取靠泊水域内行船位置与航迹信息；

当靠泊船舶距岸距离在第二预设范围时，由可见光相机通过特征信息确认靠泊船舶，并基于多/双目视觉提取靠泊船舶外形轮廓、船舷线及行船信息；

当靠泊船舶距岸距离在第三预设范围时，通过激光测距仪跟踪测量艏艉离岸距离；

当靠泊船舶距岸距离在第四预设范围时，通过沿码头线性布置的激光雷达获取船舶三维点云信息，以进一步精确行船的位置与外形信息。