CN113362654A - 一种海缆防锚损的船舶监控预警系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海缆防锚损的船舶监控预警系统，船舶模块，用于获取船舶的多源信息，并将多源信息发送到信息数据储存模块；海缆模块，用于定位海缆位置，并基于海缆位置规划海缆防锚损的船舶监控预警区域，作为海缆区域；监控预警模块，用于储存多源信息并在海缆区域内监控对海缆有威胁的船舶，预测有发生海缆锚损情况时发出预警。本发明可以随时了解船舶运行状态，并可以实时显示海缆区域内的船舶威胁程度，自动触发报警，无需人工干预，降低人工成本；对位于海缆区域，且有高度威胁的目标船舶进行自动引导驱离，提高了工作效率，大大提高了海缆区域的安全性。

Description

一种海缆防锚损的船舶监控预警系统
技术领域
本发明涉及海缆监测领域，特别是涉及一种海缆防锚损的船舶监控预警系统。
背景技术
海缆防锚损一直是一项难度极大的综合管控工作，现有海缆监控系统大都采用在海图平台上划定警戒区，采集AIS+北斗+雷达数据获取船只位置，当有船只进入警戒区时则对船只进行标记，值班人员对其进行关注，若判断其对海缆安全有威胁，则采取进一步处理措施。这种方式不仅效率偏低，而且容易出现漏判和错判，尤其是当海图平台上船只数量较多时，值班人员往往难以逐一跟踪。故社会亟需一种自动监控船舶对海缆威胁程度的系统，实现海缆防锚损的自动化监控和预警。
发明内容
本发明的目的是提供一种海缆防锚损的船舶监控预警系统，解决现有海缆监控系统主要依靠值班人员经验判断，进而导致效率偏低，且容易出现漏判和错判的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种海缆防锚损的船舶监控预警系统，包括：
船舶模块，用于获取船舶的多源信息，并将多源信息发送到信息数据储存模块；
海缆模块，用于定位海缆位置，并基于所述海缆位置规划海缆防锚损的船舶监控预警区域，作为海缆区域；
监控预警模块，用于储存多源信息并在所述海缆区域内监控对海缆有威胁的船舶，预测有发生海缆锚损情况时发出预警。
进一步地，所述船舶模块包括获取模块和通信模块；其中，
所述获取模块用于获取所述多源信息；
所述通信模块用于将所述多源信息发送到所述监控预警模块。
进一步地，所述多源信息包括但不限于：船舶ID、航向和航速、船舶类型、自动识别系统信息、雷达信息、电子海图显示和信息系统信息、北斗卫星导航系统信息、气象报告信息、闭路电视信息、风力信息、水流速度信息。
进一步地，所述多源信息还包括海域潮汐类型，所述海域潮汐类型包括全日潮和半日潮。
进一步地，所述海缆模块包括海缆定位模块和海缆区域规划模块；其中，
所述海缆定位模块用于定位海缆位置；
所述海缆区域规划模块用于规划海缆防锚损的监控预警区域，作为海缆区域，所述海缆区域包括：海平面上，距离海缆10海里内的海域。
进一步地，所述监控预警模块包括：
多源信息储存模块，用于储存所述多源信息；
船舶运动预测模型：用于基于所述多源信息预测船舶航行趋势，形成目标船舶航行轨迹预测曲线；
风险评估模块，用于评估船舶对海缆的威胁程度，并在超过阈值时发起报警；
报警模块，用于报警提醒工作人员；
显示模块，用于实时显示监控海缆防锚损的船舶相关信息和预测信息；
驱离模块，用于引导驱离位于海缆区域的目标船舶。
进一步地，所述船舶运动预测模型形成目标船舶航行轨迹预测曲线具体过程为：将所述多源信息分为训练集、验证集和测试集，将所述训练集输入BP神经网络中，进行训练，基于验证集和测试集进行优化、修正所述BP神经网络的参数，基于训练好的所述BP神经网络预测目标船舶航行轨迹预测曲线。
进一步地，所述风险评估模块基于多源信息和目标船舶航行轨迹预测曲线对船舶的威胁程度进行评估，判断抛锚概率，所述威胁程度分为初级威胁、中级威胁和高级威胁，超过阈值即为所述高级威胁。
进一步地，所述初级威胁出现时，系统重点关注出现所述初级威胁的目标船舶；
所述中级威胁出现时，所述报警模块通过语音报警的方式提醒所述工作人员；
所述高级威胁出现时，所述报警模块通过语音和声音同时报警的方式提醒所述工作人员，所述驱离模块自动引导驱离位于海缆区域的目标船舶。
进一步地，所述监控预警模块还用于对所述多源信息进行分析和统计。
本发明公开了以下技术效果：
本发明可以随时了解船舶运行状态，并可以实时显示海缆区域内的船舶威胁程度，基于BP神经网络先预测船舶的行进轨迹，再结合多源信息判断目标船舶的威胁程度，分段计算，避免了对部分行进轨迹经过海缆，但不会抛锚的船舶的计算，降低了计算复杂度，提高了BP神经网络预测船舶行进轨迹的速度；自动触发报警，无需人工干预，降低人工成本；对位于海缆区域，且有高度威胁的目标船舶进行自动引导驱离，提高了工作效率，大大提高了海缆区域的安全性。
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为本发明实施例中的系统结构示意图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种海缆防锚损的船舶监控预警系统，包括：
船舶模块，用于获取船舶的多源信息，并将多源信息发送到信息数据储存模块；
海缆模块，用于定位海缆位置，并基于所述海缆位置规划海缆防锚损的船舶监控预警区域，作为海缆区域；
监控预警模块，用于储存多源信息并在所述海缆区域内监控对海缆有威胁的船舶，预测有发生海缆锚损情况时发出预警。
进一步地，所述船舶模块包括获取模块和通信模块；其中，
所述获取模块用于获取所述多源信息；
所述通信模块用于将所述多源信息发送到所述监控预警模块。
进一步地，所述多源信息包括但不限于：船舶ID、航向和航速、船舶类型、自动识别系统信息、雷达信息、电子海图显示和信息系统信息、北斗卫星导航系统信息、气象报告信息、闭路电视信息、风力信息、水流速度信息。
进一步地，所述多源信息还包括海域潮汐类型，所述海域潮汐类型包括全日潮和半日潮。
进一步地，所述海缆模块包括海缆定位模块和海缆区域规划模块；其中，
所述海缆定位模块用于定位海缆位置；
所述海缆区域规划模块用于规划海缆防锚损的监控预警区域，作为海缆区域，所述海缆区域包括：海平面上，距离海缆10海里内的海域。
进一步地，所述监控预警模块包括：
多源信息储存模块，用于储存所述多源信息；
船舶运动预测模型：用于基于所述多源信息预测船舶航行趋势，形成目标船舶航行轨迹预测曲线；
风险评估模块，用于评估船舶对海缆的威胁程度，并在超过阈值时发起报警；
报警模块，用于报警提醒工作人员；
显示模块，用于实时显示监控海缆防锚损的船舶相关信息和预测信息；
驱离模块，用于引导驱离位于海缆区域的目标船舶。
进一步地，所述船舶运动预测模型形成目标船舶航行轨迹预测曲线具体过程为：将所述多源信息分为训练集、验证集和测试集，将所述训练集输入BP神经网络中，进行训练，基于验证集和测试集进行优化、修正所述BP神经网络的参数，基于训练好的所述BP神经网络预测目标船舶航行轨迹预测曲线。
进一步地，所述风险评估模块基于多源信息和目标船舶航行轨迹预测曲线对船舶的威胁程度进行评估，判断抛锚概率，所述威胁程度分为初级威胁、中级威胁和高级威胁，超过阈值即为所述高级威胁。
进一步地，所述初级威胁出现时，系统重点关注出现所述初级威胁的目标船舶；
所述中级威胁出现时，所述报警模块通过语音报警的方式提醒所述工作人员；
所述高级威胁出现时，所述报警模块通过语音和声音同时报警的方式提醒所述工作人员，所述驱离模块自动引导驱离位于海缆区域的目标船舶。
进一步地，所述监控预警模块还用于对所述多源信息进行分析和统计。
本发明公开了以下技术效果：
本发明可以随时了解船舶运行状态，并可以实时显示海缆区域内的船舶威胁程度，基于BP神经网络先预测船舶的行进轨迹，再结合多源信息判断目标船舶的威胁程度，分段计算，避免了对部分行进轨迹经过海缆，但不会抛锚的船舶的计算，降低了计算复杂度，提高了BP神经网络预测船舶行进轨迹的速度；自动触发报警，无需人工干预，降低人工成本；对位于海缆区域，且有高度威胁的目标船舶进行自动引导驱离，提高了工作效率，大大提高了海缆区域的安全性。
多源信息获取
先通过获取模块对船舶航行的多源信息进行获取，所述多源信息包括安装在船舶上的自动识别系统、安装在船舶上的雷达、安装在船舶上的电子海图显示和信息系统、北斗卫星导航系统、船舶航行海域的气象报告、安装在船舶上的闭路电视、船舶航行海域的风力、船舶航行海域的水流速度、船舶航行海域的海浪级别以及船舶航行海域的航行法规，再通过信息数据存储模块对信息采集模块采集到的多源信息进行记录和临时存储，其中所述自动识别系统为安装在船舶上的自动追踪套系统，借由与邻近船舶、AIS岸台、以及卫星设备交换电子资料，并且供船舶交通管制辨识及定位，卫星侦测到AIS讯号则会显示S-AIS并供应到海事雷达，以避免在海上交通发生碰撞事故，所述雷达为搜索警戒雷达，用于探测船舶航行海域附近的船只及障碍物，所述搜索警戒雷达包括发射机、发射天线、接收机、接收天线、显示器、电源设备、数据录取设备和抗干扰设备，所述电子海图显示和信息系统指符合有关国际标准的航用电子海图系统，所述电子海图显示和信息系统以计算机为核心，连接定位、测深、计程仪和雷达，以ENC为基础，综合反映船舶行驶状态，并为船舶驾驶人员提供各种信息查询、量算和航海记录，所述船舶航行海域的风力信息由获取模块中的风力探测器采集，所述船舶航行海域的水流速度信息由获取模块中的流速探测器采集，所述船舶航行海域的海浪级别信息由获取模块中的光学测波仪采集；安装在船舶上的自动识别系统、安装在船舶上的雷达、安装在船舶上的电子海图显示和信息系统、北斗卫星导航系统、船舶航行海域的气象报告、安装在船舶上的闭路电视、船舶航行海域的风力、船舶航行海域的水流速度、船舶航行海域的海浪级别以及船舶航行海域的航行法规，
多源信息处理
通过信息数据分类模块对信息数据存储模块中存储的自动识别系统信息、雷达信息、电子海图显示和信息系统信息、北斗卫星导航系统信息、气象报告信息、闭路电视信息、风力信息、水流速度信息、海浪级别信息以及航行法规信息进行分类，再通过信息数据分析处理模块对分类后的多源信息进行分析判定并区分出有用信息和无用信息，接着通过信息数据过滤模块将区分出的无用信息进行筛除，最后得到有用的船舶航行多源信息，在多源信息分类时，所述自动识别系统信息、雷达信息、电子海图显示和信息系统信息以及北斗卫星导航系统信息划分为一类，所述气象报告信息和闭路电视信息划分为一类，所述风力信息、水流速度信息、海浪级别信息以及航行法规信息划分为一类；
船舶类型：
(1)张网类渔船
每条帆张网船大约携带10到14个锚具，作业范围一般不超过方圆10公里，主要在大潮汛期间作业；其作业水深一般在40米到80米范围，当水深小于40米时则不能将网全部打开，无法开展帆张网作业；由于每张网之间有一定距离，当船只由一个布网点航行至下一个布网点时会在监控系统上呈现频繁加速减速的过程。
(2)拖网类渔船
典型拖网速度为1.1m/s左右，其贯穿深度一般不超过0.5米；拖网船往往是多条船同步作业，船只航迹大致呈一条直线或数条往返的直线。
(3)船只抛锚
正常情况下各类船只一般会在划定的锚区内抛锚，但不排除发生紧急情况时的临时抛锚，以及未遵守相关规定的船只抛锚，进而对海底管线产生威胁。一般来说，船只的行驶路线、锚地的选择、抛锚的数量和抛锚的方法都是和气象及海况密切相关的，可根据海域水深及不同吨位船只行驶轨迹,区分出船只轨迹正常或异常。
船只抛锚时一般船速非常低，完成抛锚动作后船只会随潮水移动，其移动轨迹与所在海域潮汐类型有关，若潮汐类型为全日潮，在该海域抛锚后的船只活动轨迹会呈圆型，若潮汐类型为半日潮，则船只活动轨迹会呈半圆状。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“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，而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。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种海缆防锚损的船舶监控预警系统，其特征在于：包括：
船舶模块，用于获取船舶的多源信息，并将多源信息发送到信息数据储存模块；
海缆模块，用于定位海缆位置，并基于所述海缆位置规划海缆防锚损的船舶监控预警区域，作为海缆区域；
监控预警模块，用于储存多源信息并在所述海缆区域内监控对海缆有威胁的船舶，预测有发生海缆锚损情况时发出预警。
2.根据权利要求1所述的海缆防锚损的船舶监控预警系统，其特征在于：所述船舶模块包括获取模块和通信模块；其中，
所述获取模块用于获取所述多源信息；
所述通信模块用于将所述多源信息发送到所述监控预警模块。
3.根据权利要求2所述的海缆防锚损的船舶监控预警系统，其特征在于：所述多源信息包括但不限于：船舶ID、航向和航速、船舶类型、自动识别系统信息、雷达信息、电子海图显示和信息系统信息、北斗卫星导航系统信息、气象报告信息、闭路电视信息、风力信息、水流速度信息。
4.根据权利要求3所述的海缆防锚损的船舶监控预警系统，其特征在于：所述多源信息还包括海域潮汐类型，所述海域潮汐类型包括全日潮和半日潮。
5.根据权利要求1所述的海缆防锚损的船舶监控预警系统，其特征在于：所述海缆模块包括海缆定位模块和海缆区域规划模块；其中，
所述海缆定位模块用于定位海缆位置；
所述海缆区域规划模块用于规划海缆防锚损的监控预警区域，作为海缆区域，所述海缆区域包括：海平面上，距离海缆10海里内的海域。
6.根据权利要求1所述的海缆防锚损的船舶监控预警系统，其特征在于：所述监控预警模块包括：
多源信息储存模块，用于储存所述多源信息；
船舶运动预测模型：用于基于所述多源信息预测船舶航行趋势，形成目标船舶航行轨迹预测曲线；
风险评估模块，用于评估船舶对海缆的威胁程度，并在超过阈值时发起报警；
报警模块，用于报警提醒工作人员；
显示模块，用于实时显示监控海缆防锚损的船舶相关信息和预测信息；
驱离模块，用于引导驱离位于海缆区域的目标船舶。
7.根据权利要求6所述的海缆防锚损的船舶监控预警系统，其特征在于：所述船舶运动预测模型形成目标船舶航行轨迹预测曲线具体过程为：将所述多源信息分为训练集、验证集和测试集，将所述训练集输入BP神经网络中，进行训练，基于验证集和测试集进行优化、修正所述BP神经网络的参数，基于训练好的所述BP神经网络预测目标船舶航行轨迹预测曲线。
8.根据权利要求6所述的海缆防锚损的船舶监控预警系统，其特征在于：所述风险评估模块基于多源信息和目标船舶航行轨迹预测曲线对船舶的威胁程度进行评估，判断抛锚概率，所述威胁程度分为初级威胁、中级威胁和高级威胁，超过阈值即为所述高级威胁。
9.根据权利要求8所述的海缆防锚损的船舶监控预警系统，其特征在于：所述初级威胁出现时，系统重点关注出现所述初级威胁的目标船舶；
所述中级威胁出现时，所述报警模块通过语音报警的方式提醒所述工作人员；
所述高级威胁出现时，所述报警模块通过语音和声音同时报警的方式提醒所述工作人员，所述驱离模块自动引导驱离位于海缆区域的目标船舶。
10.根据权利要求1所述的海缆防锚损的船舶监控预警系统，其特征在于：所述监控预警模块还用于对所述多源信息进行分析和统计。
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