CN113282084B - 一种基于大数据的船舶安全控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于大数据的船舶安全控制系统，涉及船舶安全控制技术领域，解决了现有技术中不能够为船舶出行合理匹配成本最低和安全系数最高的航线导致船舶行驶风险增大的技术问题，通过海域分析单元船舶行驶海域进行分析，将船舶行驶海域标记为待监测海域，随后获取到分析子区域进行监测，在监测时间阈值t内，随后在分析子区域风力值为最大风力值时，获取到船舶底部与礁石顶部的间隔距离，将无碰撞危险的分析子区域与不存在礁石的子区域进行标记，随后将预选航线中距离最近的航线标记为选中航线；对海域进行分析监测，为船舶出行匹配距离最近，安全系数最高的航线，减少船舶运行成本的同时也降低了船舶出现事故的风险。
Description
技术领域
本发明涉及船舶安全控制技术领域，具体为一种基于大数据的船舶安全控制系统。
背景技术
近年来船舶逐步向大型化、快速化方向发展，给人们带来了方便、快捷，但同时也给船舶避让和防止浪损带来一定困难。从碰撞事故的统计来看，船速高是导致碰撞的重要原因之一，尤其是在能见度不良时。同时，它也是导致浪损事故的最主要原因。所以，为避免这些事故发生，船舶航行就必须善于控制安全航速。
但是在现有技术中，不能够为船舶出行合理匹配成本最低和安全系数最高的航线，导致船舶行驶风险增大。
发明内容
本发明的目的就在于提出一种基于大数据的船舶安全控制系统，通过海域分析单元船舶行驶海域进行分析，从而对行驶海域进行监测，将船舶行驶海域标记为待监测海域，获取到子区域内礁石的覆盖面积，随后获取到分析子区域进行监测，设置监测时间阈值t，在监测时间阈值t内，获取到分析子区域的最大风力值，随后在分析子区域风力值为最大风力值时，获取到船舶底部与礁石顶部的间隔距离，将无碰撞危险的分析子区域与不存在礁石的子区域进行标记，随后将预选航线中距离最近的航线标记为选中航线；对海域进行分析监测，为船舶出行匹配距离最近，安全系数最高的航线，减少船舶运行成本的同时也降低了船舶出现事故的风险；
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于大数据的船舶安全控制系统，包括故障检测单元、海域分析单元、行驶监测单元、安全控制平台、注册登录单元以及数据库；
所述海域分析单元用于船舶行驶海域进行分析，从而对行驶海域进行监测，具体分析监测过程如下：
步骤S1：将船舶行驶海域标记为待监测海域，并将待监测海域划分为若干个子区域，并将子区域标记为i，i＝1，2，……，m，m为正整数，获取到子区域内礁石的覆盖面积，并将存在礁石的子区域标记为分析子区域；
步骤S2：随后获取到分析子区域进行监测，设置监测时间阈值t，在监测时间阈值t内，获取到分析子区域的最大风力值，随后在分析子区域风力值为最大风力值时，获取到船舶底部与礁石顶部的间隔距离，若船舶底部与礁石顶部的间隔距离＞间隔距离阈值，则判定对应分析子区域无触碰危险，若危险船舶底部与礁石顶部的间隔距离≤间隔距离阈值，则判定对应分析子区域有触碰危险；
步骤S3：将无碰撞危险的分析子区域与不存在礁石的子区域进行标记，随后将始发地与目的地之间的子区域进行连接，并将始发地与目的地之间的子区域中标记为预选航线，随后将预选航线中距离最近的航线标记为选中航线，并将选中航线发送至安全控制平台。
进一步地，所述故障检测单元用于对行驶前的船舶设备信息进行分析，从而对行驶前的船舶进行检测，行驶前的船舶设备信息包括温度数据、噪音数据以及压力数据，温度数据为船舶动力装置在空转时的温度与周边温度的差值，噪音数据为船舶动力装置在空转时产生的噪音分贝值，压力数据为船舶船身板块连接处的最大承受压力值，将船舶标记为o，o＝1，2，……，n，n为正整数，具体分析检测过程如下：
步骤SS1：获取到船舶动力装置在空转时的温度与周边温度的差值，并将船舶动力装置在空转时的温度与周边温度的差值标记为CZo；
步骤SS2：获取到船舶动力装置在空转时产生的噪音分贝值，并将船舶动力装置在空转时产生的噪音分贝值标记为FBo；
步骤SS3：获取到船舶船身板块连接处的最大承受压力值，并将船舶船身板块连接处的最大承受压力值标记为YLo；
步骤SS4：通过公式获取到行驶前的船舶检测系数Xo，其中，a1、a2以及a3均为比例系数，且a1＞a2＞a3＞0，β为误差修正因子，取值为1.23；
步骤SS5：将行驶前的船舶检测系数Xo与船舶检测系数阈值进行比较：
若行驶前的船舶检测系数Xo≥船舶检测系数阈值，则判定对应船舶检测异常，生成禁止行驶信号并将禁止行驶信号发送至监测人员的手机终端；
若行驶前的船舶检测系数Xo＜船舶检测系数阈值，则判定对应船舶检测正常，生成同意行驶信号并将同意行驶信号发送至管理人员的手机终端，随后将对应船舶标记为出发船舶并将出发船舶发送至安全控制平台。
进一步地，所述安全控制平台接收到出发船舶后，生成行驶监测信号并将行驶监测信号和对应的出发船舶发送至行驶监测单元，行驶监测单元接收到行驶监测信号和出发船舶后，对出发船舶的行驶信息进行分析，从而对出发船舶进行行驶监测，出发船舶的行驶信息包括横移数据、倾斜数据以及冲程数据，横移数据为出发船舶行驶中环境因素对船身造成的横移距离，倾斜数据为出发船舶行驶中环境因素对船身产生的纵横向倾斜角度，冲程数据为出发船舶行驶中环境因素对船身产生的冲程距离，环境因素为出发船舶行驶中的风力值和浪流动力，将出发船舶标记为k，k＝1，2，……，p，p为正整数，具体分析监测过程如下：
步骤T1：获取到出发船舶行驶中环境因素对船身造成的横移距离，并将出发船舶行驶中环境因素对船身造成的横移距离标记为HYk；
步骤T2：获取到出发船舶行驶中环境因素对船身产生的纵横向倾斜角度，并将出发船舶行驶中环境因素对船身产生的纵横向倾斜角度标记为JDk；
步骤T3：获取到出发船舶行驶中环境因素对船身产生的冲程距离，并将出发船舶行驶中环境因素对船身产生的冲程距离标记为CCk；
步骤T4：通过公式获取到出发船舶行程中的监测系数Xk，其中，b1、b2以及b3均为比例系数，且b1＞b2＞b3＞0，e为自然常数；
步骤T5：将出发船舶行程中的监测系数Xk与监测系数阈值进行比较：
若出发船舶行程中的监测系数Xk≥监测系数阈值，则判定对应出发船舶行驶异常，生成行驶异常信号并将行驶异常信号发送至安全控制平台，安全控制平台接收到行驶异常信号后，控制船舶行驶速度，若监测系数仍≥监测系数阈值，则控制船舶停止行驶并控制船锚入水对船身进行固定；
若出发船舶行程中的监测系数Xk＜监测系数阈值，则判定对应出发船舶行驶正常，生成行驶正常信号并将行驶正常信号发送至安全控制平台，安全控制平台接收到行驶正常信号后，控制船舶按当前船速行驶。
进一步地，所述注册登录单元用于监测人员和管理人员通过手机终端提交监测人员信息和管理人员信息进行注册，并将注册成功的监测人员信息和管理人员信息发送至数据库进行储存，监测人员信息包括监测人员姓名、年龄、职位以及本人实名认证的手机号码，管理人员信息包括管理人员的姓名、年龄、入职时间以及本人实名认证的手机号码。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过海域分析单元船舶行驶海域进行分析，从而对行驶海域进行监测，将船舶行驶海域标记为待监测海域，并将待监测海域划分为若干个子区域，获取到子区域内礁石的覆盖面积，并将存在礁石的子区域标记为分析子区域；随后获取到分析子区域进行监测，设置监测时间阈值t，在监测时间阈值t内，获取到分析子区域的最大风力值，随后在分析子区域风力值为最大风力值时，获取到船舶底部与礁石顶部的间隔距离，将无碰撞危险的分析子区域与不存在礁石的子区域进行标记，随后将始发地与目的地之间的子区域进行连接，并将始发地与目的地之间的子区域中标记为预选航线，随后将预选航线中距离最近的航线标记为选中航线；对海域进行分析监测，为船舶出行匹配距离最近，安全系数最高的航线，减少船舶运行成本的同时也降低了船舶出现事故的风险；
2、本发明中，通过行驶监测单元接收到行驶监测信号和出发船舶后，对出发船舶的行驶信息进行分析，从而对出发船舶进行行驶监测，出发船舶的行驶信息包括横移数据、倾斜数据以及冲程数据，获取到出发船舶行驶中环境因素对船身造成的横移距离、出发船舶行驶中环境因素对船身产生的纵横向倾斜角度以及出发船舶行驶中环境因素对船身产生的冲程距离，通过公式获取到出发船舶行程中的监测系数Xk，：将出发船舶行程中的监测系数Xk与监测系数阈值进行比较；对行驶中的船舶进行分析，让管理人员时刻知晓行驶环境对船舶的影响，减少环境恶劣造成船舶出现事故，提高了船舶运行的工作效率，同时提高了船舶上工作人员的工作安全系数；
3、本发明中，通过故障检测单元对行驶前的船舶设备信息进行分析，从而对行驶前的船舶进行检测，获取到船舶动力装置在空转时的温度与周边温度的差值、船舶动力装置在空转时产生的噪音分贝值，以及船舶船身板块连接处的最大承受压力值，通过公式获取到行驶前的船舶检测系数Xo，将行驶前的船舶检测系数Xo与船舶检测系数阈值进行比较；对行驶前饿船舶进行监测，减少船舶故障的发生，提高了船舶的运行效率，减少了工作人员的安全风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种基于大数据的船舶安全控制系统，包括故障检测单元、海域分析单元、行驶监测单元、安全控制平台、注册登录单元以及数据库；
注册登录单元用于监测人员和管理人员通过手机终端提交监测人员信息和管理人员信息进行注册，并将注册成功的监测人员信息和管理人员信息发送至数据库进行储存，监测人员信息包括监测人员姓名、年龄、职位以及本人实名认证的手机号码，管理人员信息包括管理人员的姓名、年龄、入职时间以及本人实名认证的手机号码；
海域分析单元用于船舶行驶海域进行分析，从而对行驶海域进行监测，具体分析监测过程如下：
步骤S1：将船舶行驶海域标记为待监测海域，并将待监测海域划分为若干个子区域，并将子区域标记为i，i＝1，2，……，m，m为正整数，获取到子区域内礁石的覆盖面积，并将存在礁石的子区域标记为分析子区域；
步骤S2：随后获取到分析子区域进行监测，设置监测时间阈值t，在监测时间阈值t内，获取到分析子区域的最大风力值，随后在分析子区域风力值为最大风力值时，获取到船舶底部与礁石顶部的间隔距离，若船舶底部与礁石顶部的间隔距离＞间隔距离阈值，则判定对应分析子区域无触碰危险，若危险船舶底部与礁石顶部的间隔距离≤间隔距离阈值，则判定对应分析子区域有触碰危险；
步骤S3：将无碰撞危险的分析子区域与不存在礁石的子区域进行标记，随后将始发地与目的地之间的子区域进行连接，并将始发地与目的地之间的子区域中标记为预选航线，随后将预选航线中距离最近的航线标记为选中航线，并将选中航线发送至安全控制平台；
故障检测单元用于对行驶前的船舶设备信息进行分析，从而对行驶前的船舶进行检测，行驶前的船舶设备信息包括温度数据、噪音数据以及压力数据，温度数据为船舶动力装置在空转时的温度与周边温度的差值，噪音数据为船舶动力装置在空转时产生的噪音分贝值，压力数据为船舶船身板块连接处的最大承受压力值，将船舶标记为o，o＝1，2，……，n，n为正整数，具体分析检测过程如下：
步骤SS1：获取到船舶动力装置在空转时的温度与周边温度的差值，并将船舶动力装置在空转时的温度与周边温度的差值标记为CZo；
步骤SS2：获取到船舶动力装置在空转时产生的噪音分贝值，并将船舶动力装置在空转时产生的噪音分贝值标记为FBo；
步骤SS3：获取到船舶船身板块连接处的最大承受压力值，并将船舶船身板块连接处的最大承受压力值标记为YLo；
步骤SS4：通过公式获取到行驶前的船舶检测系数Xo，其中，a1、a2以及a3均为比例系数，且a1＞a2＞a3＞0，β为误差修正因子，取值为1.23；
步骤SS5：将行驶前的船舶检测系数Xo与船舶检测系数阈值进行比较：
若行驶前的船舶检测系数Xo≥船舶检测系数阈值，则判定对应船舶检测异常，生成禁止行驶信号并将禁止行驶信号发送至监测人员的手机终端；
若行驶前的船舶检测系数Xo＜船舶检测系数阈值，则判定对应船舶检测正常，生成同意行驶信号并将同意行驶信号发送至管理人员的手机终端，随后将对应船舶标记为出发船舶并将出发船舶发送至安全控制平台；
安全控制平台接收到出发船舶后，生成行驶监测信号并将行驶监测信号和对应的出发船舶发送至行驶监测单元，行驶监测单元接收到行驶监测信号和出发船舶后，对出发船舶的行驶信息进行分析，从而对出发船舶进行行驶监测，出发船舶的行驶信息包括横移数据、倾斜数据以及冲程数据，横移数据为出发船舶行驶中环境因素对船身造成的横移距离，倾斜数据为出发船舶行驶中环境因素对船身产生的纵横向倾斜角度，冲程数据为出发船舶行驶中环境因素对船身产生的冲程距离，环境因素为出发船舶行驶中的风力值和浪流动力，将出发船舶标记为k，k＝1，2，……，p，p为正整数，具体分析监测过程如下：
步骤T1：获取到出发船舶行驶中环境因素对船身造成的横移距离，并将出发船舶行驶中环境因素对船身造成的横移距离标记为HYk；
步骤T2：获取到出发船舶行驶中环境因素对船身产生的纵横向倾斜角度，并将出发船舶行驶中环境因素对船身产生的纵横向倾斜角度标记为JDk；
步骤T3：获取到出发船舶行驶中环境因素对船身产生的冲程距离，并将出发船舶行驶中环境因素对船身产生的冲程距离标记为CCk；
步骤T4：通过公式获取到出发船舶行程中的监测系数Xk，其中，b1、b2以及b3均为比例系数，且b1＞b2＞b3＞0，e为自然常数；
步骤T5：将出发船舶行程中的监测系数Xk与监测系数阈值进行比较：
若出发船舶行程中的监测系数Xk≥监测系数阈值，则判定对应出发船舶行驶异常，生成行驶异常信号并将行驶异常信号发送至安全控制平台，安全控制平台接收到行驶异常信号后，控制船舶行驶速度，若监测系数仍≥监测系数阈值，则控制船舶停止行驶并控制船锚入水对船身进行固定；
若出发船舶行程中的监测系数Xk＜监测系数阈值，则判定对应出发船舶行驶正常，生成行驶正常信号并将行驶正常信号发送至安全控制平台，安全控制平台接收到行驶正常信号后，控制船舶按当前船速行驶。
本发明工作原理：
一种基于大数据的船舶安全控制系统，在工作时，通过海域分析单元船舶行驶海域进行分析，从而对行驶海域进行监测，将船舶行驶海域标记为待监测海域，并将待监测海域划分为若干个子区域，并将子区域标记为i，i＝1，2，……，m，m为正整数，获取到子区域内礁石的覆盖面积，并将存在礁石的子区域标记为分析子区域；随后获取到分析子区域进行监测，设置监测时间阈值t，在监测时间阈值t内，获取到分析子区域的最大风力值，随后在分析子区域风力值为最大风力值时，获取到船舶底部与礁石顶部的间隔距离，将无碰撞危险的分析子区域与不存在礁石的子区域进行标记，随后将始发地与目的地之间的子区域进行连接，并将始发地与目的地之间的子区域中标记为预选航线，随后将预选航线中距离最近的航线标记为选中航线，并将选中航线发送至安全控制平台。
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于大数据的船舶安全控制系统，其特征在于，包括故障检测单元、海域分析单元、行驶监测单元、安全控制平台、注册登录单元以及数据库；
所述海域分析单元用于船舶行驶海域进行分析，从而对行驶海域进行监测，具体分析监测过程如下：
步骤S1：将船舶行驶海域标记为待监测海域，并将待监测海域划分为若干个子区域，并将子区域标记为i，i＝1，2，……，m，m为正整数，获取到子区域内礁石的覆盖面积，并将存在礁石的子区域标记为分析子区域；
步骤S2：随后获取到分析子区域进行监测，设置监测时间阈值t，在监测时间阈值t内，获取到分析子区域的最大风力值，随后在分析子区域风力值为最大风力值时，获取到船舶底部与礁石顶部的间隔距离，若船舶底部与礁石顶部的间隔距离＞间隔距离阈值，则判定对应分析子区域无触碰危险，若危险船舶底部与礁石顶部的间隔距离≤间隔距离阈值，则判定对应分析子区域有触碰危险；
步骤S3：将无碰撞危险的分析子区域与不存在礁石的子区域进行标记，随后将始发地与目的地之间的子区域进行连接，并将始发地与目的地之间的子区域中标记为预选航线，随后将预选航线中距离最近的航线标记为选中航线，并将选中航线发送至安全控制平台。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的船舶安全控制系统，其特征在于，所述故障检测单元用于对行驶前的船舶设备信息进行分析，从而对行驶前的船舶进行检测，行驶前的船舶设备信息包括温度数据、噪音数据以及压力数据，温度数据为船舶动力装置在空转时的温度与周边温度的差值，噪音数据为船舶动力装置在空转时产生的噪音分贝值，压力数据为船舶船身板块连接处的最大承受压力值，将船舶标记为o，o＝1，2，……，n，n为正整数，具体分析检测过程如下：获取到船舶动力装置在空转时的温度与周边温度的差值，并将船舶动力装置在空转时的温度与周边温度的差值标记为CZo；获取到船舶动力装置在空转时产生的噪音分贝值，并将船舶动力装置在空转时产生的噪音分贝值标记为FBo；获取到船舶船身板块连接处的最大承受压力值，并将船舶船身板块连接处的最大承受压力值标记为YLo；通过公式获取到行驶前的船舶检测系数Xo，将行驶前的船舶检测系数Xo与船舶检测系数阈值进行比较。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的船舶安全控制系统，其特征在于，所述安全控制平台接收到出发船舶后，生成行驶监测信号并将行驶监测信号和对应的出发船舶发送至行驶监测单元，行驶监测单元接收到行驶监测信号和出发船舶后，对出发船舶的行驶信息进行分析，从而对出发船舶进行行驶监测，出发船舶的行驶信息包括横移数据、倾斜数据以及冲程数据，横移数据为出发船舶行驶中环境因素对船身造成的横移距离，倾斜数据为出发船舶行驶中环境因素对船身产生的纵横向倾斜角度，冲程数据为出发船舶行驶中环境因素对船身产生的冲程距离，环境因素为出发船舶行驶中的风力值和浪流动力，将出发船舶标记为k，k＝1，2，……，p，p为正整数，具体分析监测过程如下：
获取到出发船舶行驶中环境因素对船身造成的横移距离，并将出发船舶行驶中环境因素对船身造成的横移距离标记为HYk；获取到出发船舶行驶中环境因素对船身产生的纵横向倾斜角度，并将出发船舶行驶中环境因素对船身产生的纵横向倾斜角度标记为JDk；获取到出发船舶行驶中环境因素对船身产生的冲程距离，并将出发船舶行驶中环境因素对船身产生的冲程距离标记为CCk；通过公式获取到出发船舶行程中的监测系数Xk，将出发船舶行程中的监测系数Xk与监测系数阈值进行比较。
4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的船舶安全控制系统，其特征在于，所述注册登录单元用于监测人员和管理人员通过手机终端提交监测人员信息和管理人员信息进行注册，并将注册成功的监测人员信息和管理人员信息发送至数据库进行储存，监测人员信息包括监测人员姓名、年龄、职位以及本人实名认证的手机号码，管理人员信息包括管理人员的姓名、年龄、入职时间以及本人实名认证的手机号码。
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