CN109918390A - 船舶自主航行的异常处理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶自主航行的异常处理方法和系统，建立视情维护知识库，船舶自主航行期间，在发生异常时获取异常数据，根据异常数据确定异常类型，基于确定的异常类型查询视情维护知识库，在异常类型与视情维护数据吻合时，确定异常的解决方案并执行，在所述异常类型与所述视情维护数据不吻合时，向岸基遥控请求，并在接收到岸基发送的遥控指令后执行，同时将异常类型与获得的遥控指令同步更新到视情维护知识库中；采用自主处理和人为参与两种处理方式并行的方式，降低人为参与度，自主性和执行效率提高，同时通过视情维护知识库的更新，实现自主学习能力，逐步提高船舶异常处理的自主能力，增强了船舶自主处理异常的可行性、灵活性和安全性。

Description

船舶自主航行的异常处理方法和系统

技术领域

本发明属于无人驾驶船舶航行控制技术领域，具体地说，是涉及一种船舶自主航行的异常处理方法和系统。

背景技术

船舶自主航行是指船舶能够根据任务要求自动规划航线，并按照预定航线航行，中间不需要人的操作。目前的自主航行系统多是通过船上局域网将航行监控器、航行计划工作站、主机遥控和各类传感器连接起来，并通过网关将船上其他系统，包括通信系统、机舱自动化系统联在一起，它可以实现航行综合信息的集中显示、自动航线跟踪与监控、航线数据的储存与调用等。

但现有的这种船舶自主航行过程中，若发生了突发状况以及异常情况时，通常采用与岸基交互获得遥控指令，根据遥控指令处理异常情况的方式，这种处理方式的缺点是：异常处理的人为参与度高，造成船舶自主航行在发生异常时的自主处理能力低，且效率低下、安全性差。

发明内容

本申请提供了一种船舶自主航行的异常处理方法和系统，解决现有船舶自主航行在发生异常时的自主处理能力低的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：

提出一种船舶自主航行的异常处理方法，包括：在船舶发生异常时获取异常数据，并根据异常数据确定异常类型；基于确定的异常类型查询视情维护知识库，在所述异常类型与所述视情维护数据吻合时，确定异常的解决方案并执行；在所述异常类型与所述视情维护数据不吻合时，向岸基发送遥控请求，并在接收到岸基发送的遥控指令后执行。

进一步的，在根据异常数据确定异常类型时，所述方法还包括：发出报警信息。

进一步的，在接收到岸基发送的遥控指令后，所述方法还包括：解析所述遥控指令得到所述异常类型对应的解决方案；将所述异常类型和所述异常类型对应的解决方案添加到所述视情维护知识库。

进一步的，基于确定的异常类型查询视情维护知识库，具体包括：基于确定的异常类型，按序查询所述视情维护知识库中的若干异常类型分类单元。

进一步的，在所述异常类型与所述视情维护数据吻合时，所述方法还包括：判断异常是否影响当前航行任务，若是，则控制终止航行并向岸基发送遥控请求。

提出一种船舶自主航行的异常处理系统，包括异常类型确定模块、视情维护知识库、异常类型查询模块、异常处理模块和岸基控制模块；所述视情维护知识库，用于存储视情维护数据，所述视情维护数据包括异常数据分类和与异常数据分类对应的异常解决方案；所述异常类型确定模块，用于在船舶发生异常时获取异常数据，并根据异常数据确定异常类型；所述异常类型查询模块，用于基于确定的异常类型查询所述视情维护知识库，以确定异常类型是否与所述视情维护数据吻合；所述异常处理模块，用于在所述异常类型与所述视情维护数据吻合时，确定异常的解决方案并执行；在所述异常类型与所述视情维护数据不吻合时，向所述岸基控制模块发送遥控请求，并在接收到所述岸基控制模块发送的遥控指令后执行。

进一步的，所述系统还包括报警模块，用于在所述异常类型确定模块根据异常数据确定异常类型时，发出报警信息。

进一步的，所述系统还包括视情维护数据更新模块，用于在接收到所述岸基控制模块发送的遥控指令后，解析所述遥控指令得到所述异常类型对应的解决方案，将所述异常类型和所述异常类型对应的解决方案添加到所述视情维护知识库。

进一步的，所述视情维护数据划分为若干异常类型分类单元，每个异常类型分类单元包括若干异常类型和与异常类型对应的解决方案；所述异常类型查询模块，具体用于基于确定的异常类型，按序查询所述视情维护知识库中的若干异常类型分类单元。

进一步的，所述系统还包括航行控制模块，用于在所述异常类型查询模块确定异常类型与所述视情维护数据吻合时，判断异常是否影响当前航行，若是，则控制终止航行并向所述岸基控制模块发送遥控请求。

与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本申请提出的船舶自主航行的异常处理方法和系统中，建立视情维护知识库，视情维护知识库中包括若干异常类型和与异常类型对应的解决方案，当船舶在自主航行期间发生异常，异常处理系统首先根据异常数据确定异常类型，继而查询视情维护知识库，判断确定的异常类型是否与视情维护数据吻合，在吻合时，通过查询确定异常的解决方案并执行，以消除或修正异常，在异常类型与视情维护数据不吻合时，则向岸基控制模块发送遥控请求，在接收到岸基控制模块发送的遥控指令后执行，以消除或修正异常，从而能够保证自主航行正常运行，相比现有仅通过岸基遥控处理异常的方式，本申请提出的异常处理方式采用自主处理为主和人为参与为辅两种处理方式并行，降低人为参与度，自主性和执行效率提高，同时通过视情维护知识库的更新，实现自主学习能力，逐步提高船舶的自主能力，增强了船舶自主处理异常的可行性、灵活性和安全性，解决了现有船舶自主航行在发生异常时自主处理能力低的技术问题。

结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1 为本申请提出的船舶自主航行的异常处理方法的流程图；

图2为本申请提出的船舶自主航行的异常处理系统的架构图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。

本申请提出的船舶自主航行的异常处理方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤S11：在船舶发生异常时获取异常数据，并根据异常数据确定异常类型。

船舶自主航行过程中，需要对船载设备状态实时监测、航行环境信息全息感知以及航行全景态势综合认知，具体的，船载各类传感器实时采集船载设备的各种航行数据，同时，船舶接收岸基的各种适用于航行的数据，对这些数据进行感知和认知，以便于在自主航行过程中认知航行异常数据。

在船舶发生异常时，系统获取到异常数据，对异常数据进行认知并确定异常类型，这里的异常类型诸如环境及突发异常、系统故障、操作故障等与无人自主航行有关的全态势。

步骤S12：基于确定的异常类型查询视情维护知识库，以判断异常类型是否与视情维护数据吻合。

视情维护知识库存储有视情维护数据，视情维护数据是依靠大数据等相关技术，综合船舶海上行为规则、应急方案以及船员实践经验等建立的专家知识库，主要由船舶设备数据在线检测及分析、船舶故障点检测数据、船舶应急预案、船舶故障预处理方案以及船舶自主排障方案的相关数据组成。

本申请实施例中，视情维护数据主要包括异常类型以及与异常类型对应的解决方案，解决方案主要有硬件系统初始化、及时止损、自主修复、岸基交互、切换备用设备等手段，例如，当船舶失电时启动备用发电机，以最短时间恢复供电，同时确认失电故障点，根据情况自主修复，并全程保持岸基交互；又例如，大风浪时自主调整主机负荷及限速装置，船舶倾角过大自主运行压载水系统等等。

在认知异常数据确定异常类型之后，查询视情维护知识库中的视情维护数据，通过异常类型与视情维护数据的比对，首先判断异常类型是否与视情维护数据吻合，也即，异常类型及其相关的解决方案是否存在于视情维护知识库中。

具体的，视情维护数据中划分为若干异常类型分类单元，并根据设定排序规则为若干异常类型分类单元排序，并设置每个异常类型分类单元的异常类型序号，例如1、环境及突发异常类型、2、系统故障类型、3、操作故障类型等，每个异常类型分类单元记录有多个同一分类的异常类型以及每种异常类型对应解决方案；则具体的，在查询过程中，根据确定的异常类型，按序查询视情维护知识库中的异常类型分类单元，在每个异常类型分类单元中逐一比对，若异常类型与视情维护数据吻合，执行步骤S13：根据视情维护数据确定异常解决方案并执行；若按序查询完所有的异常类型分类，均不存在吻合的视情维护数据，执行步骤S14：向岸基发送遥控请求，并在接收到岸基发送的遥控指令后执行。

也即，在异常类型记载于视情维护知识库时，查询得到解决方案，通过硬件系统初始化、及时止损、自主修复、切换备用设备等手段自主完成异常处理，在视情维护知识库中查询不到解决方案时，再采用与岸基交互的手段来处理异常，相比现有仅通过岸基遥控处理异常的方式，采用自主处理为主和人为参与为辅两种处理方式并行，降低人为参与度，自主性和执行效率提高，解决了现有船舶自主航行在发生异常时自主处理能力低的技术问题。

本申请实施例中，在根据异常数据确定异常类型后，还执行步骤S15：发出报警信息，这里的发出包括但不受限于向岸基发出报警和/或船体自身报警。

在步骤S14中，当船舶向岸基发送了遥控请求后，岸基向船舶发送遥控指令，船舶的异常处理系统在接收到岸基发送的遥控指令后，还执行步骤S16：解析遥控指令得到异常类型对应的解决方案，以及步骤S17：将异常类型和异常类型对应的解决方案添加到视情维护知识库，具体的，在视情维护知识库中新建一异常类型分类单元，根据排序规则设置该单元的异常类型序号，将异常类型和异常类型对应的解决方案添加到该序号对应的异常类型分类单元中，实现视情维护数据库的自我学习与更新，逐步提高船舶自主处理异常的灵活性和可靠性，更加符合无人船舶自主航行的发展方向。在实际应用中，岸基也能够按序对视情维护知识库进行维护更新，例如依据大数据技术总结异常类型及解决方案，并将总结的异常类型及解决方案更新到视情维护知识库内。

步骤S13中，在异常类型与视情维护数据吻合时，首先执行步骤S130：判断异常是否影响当前航行任务，若是，则执行步骤S131：控制终止航行，并向岸基发送遥控请求，请求岸基的遥控指令，若否，则根据视情维护数据内容确定船舶自主处理异常的解决方案。

基于上述提出的船舶自主航行的异常处理方法，本申请还提出一种船舶自主航行的异常处理系统，如图2所示，该系统包括异常类型确定模块21、视情维护知识库22、异常类型查询模块23、异常处理模块24和岸基控制模块25；视情维护知识库22用于存储视情维护数据，视情维护数据包括异常数据分类和与异常数据分类对应的异常解决方案；异常类型确定模块21用于在船舶发生异常时获取异常数据，并根据异常数据确定异常类型；异常类型查询模块23用于基于确定的异常类型查询视情维护知识库，以确定异常类型是否与视情维护数据吻合；异常处理模块24用于在异常类型与视情维护数据吻合时，确定异常的解决方案并执行；在异常类型与视情维护数据不吻合时，向岸基控制模块25发送遥控请求，并在接收到岸基控制模块25发送的遥控指令后执行。

本申请提出的船舶自主航行的异常处理系统还包括报警模块26，用于在异常类型确定模块21根据异常数据确定异常类型时，发出报警信息。

本申请提出的船舶自主航行的异常处理系统还包括视情维护数据更新模块27，用于在接收到岸基控制模块25发送的遥控指令后，解析遥控指令得到异常类型对应的解决方案，将异常类型和异常类型对应的解决方案添加到视情维护知识库；和/或，接收岸基依据大数据技术总结的异常类型及解决方案并更新到视情维护知识库中。

本申请实施例中，视情维护数据划分为若干异常类型分类单元，每个异常类型分类单元包括若干异常类型和与异常类型对应的解决方案；以及，在更新视情维护知识库时，新建异常类型分类单元，并根据排序规则设置该单元的异常类型序号，将异常类型和异常类型对应的解决方案添加到该序号对应的异常类型分类单元中，实现视情维护数据库的自我学习与更新；异常类型查询模块23具体用于基于确定的异常类型，按序查询视情维护知识库中的若干异常类型分类单元。

本申请提出的船舶自主航行的异常处理系统还包括航行控制模块28，用于在异常类型查询模块23确定异常类型与视情维护数据吻合时，判断异常是否影响当前航行，若是，则控制终止航行，并向岸基控制模块25发送遥控请求。

具体的船舶自主航行的异常处理系统的处理方式已经在上述提出的方法中详述，此处不予赘述。

上述本申请提出的船舶自主航行的异常处理方法和系统中，通过建立视情维护知识库的方式，当船舶在自主航行期间发生异常，异常处理系统首先根据异常数据确定异常类型，继而查询视情维护知识库，在异常类型与视情维护数据吻合时，通过查询确定异常的解决方案并执行，以消除或修正异常，在异常类型与视情维护数据不吻合时，则向岸基控制模块发送遥控请求，在接收到岸基控制模块发送的遥控指令后进行执行，以消除或修正异常，从而能够保证自主航行正常运行，相比现有仅通过岸基遥控处理异常的方式，本申请提出的异常处理方式采用自主处理为主和人为参与为辅两种处理方式并行，降低人为参与度，自主性和执行效率提高，同时通过视情维护知识库的更新，实现自主学习能力，逐步提高船舶的自主能力，增强了船舶自主处理异常的可行性、灵活性和安全性，解决了现有船舶自主航行在发生异常时自主处理能力低的技术问题。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.船舶自主航行的异常处理方法，其特征在于，包括：

在船舶发生异常时获取异常数据，并根据异常数据确定异常类型；

基于确定的异常类型查询视情维护知识库，在所述异常类型与所述视情维护数据吻合时，根据视情维护数据确定异常的解决方案并执行；

在所述异常类型与所述视情维护数据不吻合时，向岸基发送遥控请求，并在接收到岸基发送的遥控指令后执行。

2.根据权利要求1所述的船舶自主航行的异常处理方法，其特征在于，在根据异常数据确定异常类型时，所述方法还包括：

发出报警信息；。

3.根据权利要求1所述的船舶自主航行的异常处理方法，其特征在于，在接收到岸基发送的遥控指令后，所述方法还包括：

解析所述遥控指令得到所述异常类型对应的解决方案；

将所述异常类型和所述异常类型对应的解决方案添加到所述视情维护知识库。

4.根据权利要求1所述的船舶自主航行的异常处理方法，其特征在于，基于确定的异常类型查询视情维护知识库，具体包括：

基于确定的异常类型，按序查询所述视情维护知识库中的若干异常类型分类单元。

5.根据权利要求1所述的船舶自主航行的异常处理方法，其特征在于，在所述异常类型与所述视情维护数据吻合时，所述方法还包括：

判断异常是否影响当前航行任务，若是，则控制终止航行并向岸基发送遥控请求。

6.船舶自主航行的异常处理系统，其特征在于，包括异常类型确定模块、视情维护知识库、异常类型查询模块、异常处理模块和岸基控制模块；

所述视情维护知识库，用于存储视情维护数据，所述视情维护数据包括异常数据分类和与异常数据分类对应的异常解决方案；

所述异常类型确定模块，用于在船舶发生异常时获取异常数据，并根据异常数据确定异常类型；

所述异常类型查询模块，用于基于确定的异常类型查询所述视情维护知识库，以确定异常类型是否与所述视情维护数据吻合；

所述异常处理模块，用于在所述异常类型与所述视情维护数据吻合时，根据视情维护数据确定异常的解决方案并执行；在所述异常类型与所述视情维护数据不吻合时，向所述岸基控制模块发送遥控请求，并在接收到所述岸基控制模块发送的遥控指令后执行。

7.根据权利要求6所述的船舶自主航行的异常处理系统，其特征在于，所述系统还包括报警模块，用于在所述异常类型确定模块根据异常数据确定异常类型时，发出报警信息。

8.根据权利要求6所述的船舶自主航行的异常处理系统，其特征在于，所述系统还包括视情维护数据更新模块，用于在接收到所述岸基控制模块发送的遥控指令后，解析所述遥控指令得到所述异常类型对应的解决方案，将所述异常类型和所述异常类型对应的解决方案添加到所述视情维护知识库。

9.根据权利要求6所述的船舶自主航行的异常处理系统，其特征在于，所述视情维护数据划分为若干异常类型分类单元，每个异常类型分类单元包括若干异常类型和与异常类型对应的解决方案；

所述异常类型查询模块，具体用于基于确定的异常类型，按序查询所述视情维护知识库中的若干异常类型分类单元。

10.根据权利要求6所述的船舶自主航行的异常处理系统，其特征在于，所述系统还包括航行控制模块，用于在所述异常类型查询模块确定异常类型与所述视情维护数据吻合时，判断异常是否影响当前航行，若是，则控制终止航行并向所述岸基控制模块发送遥控请求。