CN114118692A - 一种监测载运危险货物船舶航行安全风险的预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种监测载运危险货物船舶航行安全风险的预警方法，该方法分成监测设备安装、设备数据采集与参数设定、船舶异常状态分级与确定、船舶综合安全风险判定四部分完成。针对危险要素对象确定了监测设备重点监控场所的差异化设置要求，涵盖了船舶安全事故的所有全链条风险因素，形成了船舶安全水平计算方法，避免了船舶安全的不合理、不准确的评估结论，有效解决了当前检查风险识别不准、效率低下等问题，使船舶运营公司、通航管理部门和应急救援部门识别评估载运危险货物船舶安全风险水平的能力得到显著提高，通过实现快速、精准、科学的分级预警为船舶异常或事故后的差异化应急处置工作提供了先进的技术支撑。

Description

一种监测载运危险货物船舶航行安全风险的预警方法

技术领域

本发明涉及监测船舶航行安全风险的方法，特别涉及一种监测载运危险货物船舶航行安全风险的预警方法。

背景技术

众所周知，危险化学品具有易燃易爆、有毒有害的理化特性，在航运过程中极易发生泄漏、火灾、爆炸等严重事故，进而对长江航道、通航建筑物、其他航行船舶以及周边人民生活和工业生产场所造成严重的不利影响。因此针对载运危险货物船舶在航行过程中的多种关键风险因素进行有效识别并计算分级，实现船舶异常和危险状态水平的隐患监测和早期预警，能够最大限度降低事故发生风险，提升水路危险货运运输安全水平，为推动长江经济带高质量发展提供安全可靠的运输保障。然而，面对载运危险货物船舶的运输方式和货物装载形式复杂多样，水文条件和天气环境突发多变，船舶数量和航行密度逐年提高，人员作业违规或失误等多种危险因素，目前我国没有专门且全面系统的针对危险货物船舶的安全风险在线监测和评估分级预警方法，现有针对船舶的安全监测技术设备和技术仅基于一种或几种风险因素，无法从危险货物泄漏、火灾和爆炸事故发生全链条、全过程的角度系统性、全面性的识别影响船舶安全的一切风险要素，而且风险要素之间的关联因素也未能得到足够的重视。相反，危险因素之间往往深度耦合，针对船体碰撞破损、撞击火花、油管破裂、危险货物泄漏、设备故障老化、电气短路起弧、设备过热、静电起火、厨房和生活区火灾、人员操作失误、违规动火、火星熄灭器和消防系统等安全设施失效、雷暴、高温、洪峰和飓风等极端恶劣天气，这些危险因素在不同的组合条件下引起船舶的安全水平和事故后果迥异，不同的评判结果将严重影响船舶运营公司、通航管理部门、应急救援部门的后续处置策略，导致有关部门无法根据船舶真实的安全水平实施精准、快速、科学、可行的且具有差异化和针对性的突发事件处置工作。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种监测载运危险货物船舶航行安全风险的预警方法。该方法适用于油船、化学品船、液化气船、集装箱船等当前所有载运危险货物的船型。

本发明通过对国内外大量载运危险货物船舶事故案例的分析，危害程度最大的事故类型主要为泄漏、火灾和爆炸三种，通过进一步分析研究发现，引发这三类事故的危险因素众多，而且每种因素的风险值一旦超过允许安全标准，势必带来严重的风险，因此从船舶安全综合管理的角度，亟需通过多因素感知和分析的方法实现科学、全面、系统的安全水平评估和分级。

载运危险货物船舶通航期间发生安全事故的危险因素众多，包括船体碰撞破损、撞击火花、油管破裂、危险货物泄漏、设备故障老化、电气短路起弧、设备过热、静电起火、厨房和生活区火灾、人员操作失误、违规动火、火星熄灭器、消防系统等安全设施失效，雷暴、高温、洪峰、飓风等极端恶劣天气等等。此外，危险因素之间通常发生互相耦合作用，致使不同的危险因素组合引起船舶的安全水平和事故发生概率迥异，仅仅通过考虑一种或几种因素判断船舶的安全是极其不正确和错误的，因此必须通过总结梳理分析船舶安全事故发生的全链条风险，逐项逐条全覆盖的采取信息感知和数据分析计算的方法，才能客观评价船舶的健康安全水平。

本发明采取的技术方案是：一种监测载运危险货物船舶航行安全风险的预警方法，其特征在于，所述预警方法分成监测设备安装、设备数据采集与参数设定、船舶异常状态分级与确定、船舶综合安全风险判定四部分完成，四部分步骤分别如下：

一、监测设备安装

a、至少在船舶的驾驶室、机舱、泵舱、甲板、灭火控制室、主机操作台、通道、楼梯、出口、储藏室、厨房以及航道两岸和周边建筑物、锚地、港口装卸货区位置设置可见光摄像机。

b、至少在船舶的机舱、泵舱、甲板、储藏室、烟囱排烟口以及航道两岸和周边建筑物、锚地、港口装卸货区位置设置红外热像仪。

c、至少在船舶的每个货舱舱室或可移动罐柜分别设置液位传感器、压力传感器、温度传感器和浓度传感器。

d、至少在驾驶室、机舱、灭火控制室、通道、楼梯和生活区分别设置感温火灾探测器、感烟火灾探测器和手动报警按钮；至少在机舱和泵舱内设置可燃气体探测器；船舶电气系统中的每个重要电气回路分别设置电气火灾监控设备。

e、至少在消防水池、泡沫液罐分别设置液位传感器，消防给水系统和压力水雾系统的管道设置压力传感器，二氧化碳瓶组和七氟丙烷瓶组设置承重传感器，水泵控制柜和气体灭火控制箱分别设置开关量监测器。

f、在船舷或甲板上分别设置激光雷达、加速度传感器、姿态传感器。

二、设备数据采集与参数设定

首先设定参数代码及相应的代码定义，参数代码及相应的代码定义见下表：

a、可见光摄像机对采集图像中的人员进行人脸身份识别，若发现非注册备案人员随船，则相应第i个可见光摄像机的随船人脸识别对比结果SFRLSB_i＝1，否则随船人脸识别对比结果SFRLSB_i＝0。

b、将载运危险货物船舶途径的航道按照天气、水文、通航条件划分航段等级，针对每个航段等级制定船舶航行至此航段时驾驶舱、机舱、灭火控制室和主机操作台应值班的人员值班表；位于驾驶舱、机舱、灭火控制室和主机操作台的可见光摄像机对相应场所内的人员进行人脸识别，若当时人员身份与相应航段等级的值班表不一致时，则相应第i个可见光摄像机的值班人脸识别对比结果ZBRLSB_i＝1，否则值班人脸识别对比结果ZBRLSB_i＝0。

c、可见光摄像机对采集图像进行火焰特征识别，若发现有火焰出现，则相应第i个可见光摄像机的火焰识别结果HYSB_i＝1，否则火焰识别结果HYSB_i＝0。

d、可见光摄像机对采集图像进行烟雾特征识别，若发现有烟雾出现，则相应第i个可见光摄像机的烟雾识别结果YWSB_i＝1，否则烟雾识别结果YWSB_i＝0。

e、为每台红外热像仪设定预警温度阈值YJWDYZ_i和报警温度阈值BJWDYZ_i，当相应第i 个红外热像仪监测到图像内的最高温度值ZGWD_i≥预警温度阈值YJWDYZ_i时，温度预警状态 WDYJZT_i＝1，否则温度预警状态WDYJZT_i＝0，当图像内的最高温度值ZGWD_i≥报警温度阈值 BJWDYZ_i时，温度报警状态WDBJZT_i＝1，否则温度报警状态WDBJZT_i＝0。

f、根据载运危险货物船舶货舱舱室或可移动罐柜的储存空间高度设定货物液面最高高度HWZGGD_i，当相应位置的第i个液位传感器采集到的当前货物液面高度HWYMGD_i＞货物液面最高高度HWZGGD_i时，货物液位报警状态HWYWBJ_i＝1，否则货物液位报警状态HWYWBJ_i＝0；货物装载率HWZZL_i按照下式计算：

g、根据载运危险货物船舶货舱舱室或可移动罐柜的壳体承压能力设定承压极限值 CYJXZ_i，当相应位置的第i个压力传感器采集到的当前货物压力DQHWYL_i≥0.8*CYJXZ_i时，压力预警状态HWYLYJZT_i＝1，否则压力预警状态HWYLYJZT_i＝0；若当前货物压力DQHWYL_i≥承压极限值CYJXZ_i时，压力报警状态HWYLBJZT_i＝1，否则压力报警状态HWYLBJZT_i＝0。

h、根据船舶所载危险货物的理化性能，确定货物异常状态临界温度值YCLJWD_i，当相应位置的第i个温度传感器采集到的当前货物温度DQHWWD_i≥0.8*YCLJWD_i时，温度预警状态 HWDYJZT_i＝1，否则温度预警状态HWDYJZT_i＝0；若当前货物温度DQHWWD_i≥货物异常状态临界温度值YCLJWD_i时，温度报警状态HWDBJZT_i＝1，否则温度报警状态HWDBJZT_i＝0。

i、根据船舶所载危险货物的理化性能，确定货物爆炸极限值BZJXZ_i，当第i个浓度传感器采集到的当前危险货物浓度值DQHWND_i≥0.2*BZJXZ_i时，浓度预警状态NDYJZT_i＝1，否则浓度预警状态NDYJZT_i＝0；若当前危险货物浓度值DQHWND_i≥货物爆炸极限值BZJXZ_i时，浓度报警状态NDBJZT_i＝1，否则浓度报警状态NDBJZT_i＝0。

j、当任意一个感温火灾探测器、感烟火灾探测器或手动报警按钮发出报警时，则相应第i个感温火灾探测器、感烟火灾探测器或手动报警按钮的火灾报警状态HZBJZT_i＝1，否则火灾报警状态HZBJZT_i＝0。

k、当任意一个可燃气体探测器发出报警时，则相应第i个可燃气体探测器的燃气泄漏状态RQXLZT_i＝1，否则燃气泄漏状态RQXLZT_i＝0。

l、当任意一个电气火灾监控设备发出报警时，则相应第i个电气火灾监控设备的电气火灾状态DQHZZT_i＝1，否则电气火灾状态DQHZZT_i＝0。

m、根据消防水池和泡沫液罐的尺寸规格以及消防系统的灭火剂设计用量，确定灭火剂最低液位高度MHJZDYW_i，当相应位置的第i个液位传感器采集到的当前灭火剂液位高度 MHJYWGD_i＜灭火剂最低液位高度MHJZDYW_i时，则灭火剂液位报警状态MHJYWBJ_i＝1，否则灭火剂液位报警状态MHJYWBJ_i＝0。

n、根据消防系统设计压力，确定管网相应位置的最小工作压力GWZXYL_i，当该位置的第 i个压力传感器采集到的当前系统工作压力XTGZYL_i＜最小工作压力GWZXYL_i时，则系统工作压力报警状态XFYLBJZT_i＝1，否则系统工作压力报警状态XFYLBJZT_i＝0。

o、根据气瓶的自重和灭火剂重量，确定每个气瓶的初始气瓶重量CSQPZL_i，利用该位置的第i个承重传感器采集到的当前灭火剂气瓶重量MHJQPZL_i，按照下式计算灭火剂损失率 MHJSSL_i：

根据船舶航行工况条件，确定灭火剂损失率阈值MHJSSYZ_i，当灭火剂损失率MHJSSL_i≥灭火剂损失率阈值MHJSSYZ_iMHJSSYZ_i时，灭火剂重量报警状态MHJZLBJ_i＝1，否则灭火剂重量报警状态MHJZLBJ_i＝0。

p、当相应位置的第i个开关量监测器监测到水泵控制柜或气体灭火控制箱处于手动状态时，控制方式状态KZFSZT_i＝1，否则控制方式状态KZFSZT_i＝0。

q、根据船舶性能、货物危险性和航道条件，确定碰撞预警距离阈值PZYJYZ和碰撞报警距离阈值PZBJYZ，当相应位置的第i个激光雷达采集到的船舶与周边物体的距离CBZBJL_i＜碰撞预警距离阈值PZYJYZ时，则防碰撞预警状态FPZYJZT_i＝1，否则防碰撞预警状态 FPZYJZT_i＝0；当周边物体的距离CBZBJL_i＜碰撞报警距离阈值PZBJYZPZBJYZ时，则防碰撞报警状态FPZBJZT_i＝1，否则防碰撞报警状态FPZBJZT_i＝0。

r、根据船舶建造的结构防撞性能，确定壳体防撞加速度阈值JSDYZ，当相应位置的第i 个加速度传感器采集到的船舶航行加速度HXJSD_i＞JSDYZ，则船舶碰撞报警状态CPZBJZT_i＝1，否则船舶碰撞报警状态CPZBJZT_i＝0。

s、根据货物安装形式和积载固定强度，确定船舶姿态倾斜阈值ZTQXYZ，当相应位置的第i个姿态传感器采集到的船舶俯仰或翻滚倾斜角度FYFGJD_i＞船舶姿态倾斜阈值ZTQXYZ时，则船舶姿态报警状态CZTBJZT_i＝1，否则船舶姿态报警状态CZTBJZT_i＝0。

三、船舶异常状态分级与确定

a、将船舶异常状态CBYCZT由严重至轻微分为四级，分别为一级：应急联动处置级，二级：通航应急组织级，三级：企业远程监管级，四级：船舶自身排查级。

b、根据船舶日常管理现状，确定身份异常状态阈值SFYCYZ，当0＜SFYCZT≤SFYCYZ时，船舶异常状态CBYCZT为四级，当身份异常状态SFYCZT＞身份异常状态阈值SFYCYZ时，船舶异常状态CBYCZT为三级；船上人员身份异常状态SFYCZT按下式计算：

c、当船员值班异常状态ZBYCZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为三级；船员值班异常状态ZBYCZT按下式计算：

d、当重点场所温度预警状态CSWDYJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为三级；重点场所温度预警状态CSWDYJZT按下式计算：

当重点场所温度报警状态CSWDBJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为二级；重点场所温度报警状态CSWDBJZT按下式计算：

重点场所温度预警状态CSWDYJZT的重点场所温度异常预警权重值α₁和重点场所温度报警状态CSWDBJZT的重点场所温度异常报警权重值β₁根据重点场所重要性和日常工况环境温度综合确定；重点场所温度异常状态CSWDYCZT按下式计算：

CSWDYCZT＝α₁·CSWDYJZT+β₁·CSWDBJZT。

e、当危险货物液位异常状态HWYWYCZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为三级；危险货物液位异常状态HWYWYCZT按下式计算：

f、当危险货物压力预警状态HWYLYJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为四级；危险货物压力预警状态HWYLYJZT按下式计算：

当危险货物压力报警状态HWYLBJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为三级；危险货物压力报警状态HWYLBJZT按下式计算：

危险货物压力预警状态HWYLYJZT的危险货物压力异常预警权重值α₂和危险货物压力报警状态的危险货物压力异常报警权重值β₂根据危险货物和危险性船舶实际运输情况综合确定；危险货物压力异常状态HWYLYCZT按下式计算：

HWYLYCZT＝α₂·HWYLYJZT+β₂·HWYLBJZT。

g、当危险货物温度预警状态HWWDYJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为四级；危险货物温度预警状态HWWDYJZT按下式计算：

当危险货物温度报警状态HWWDBJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为三级；危险货物温度报警状态HWWDBJZT按下式计算：

危险货物温度预警状态HWWDYJZT的危险货物温度异常预警权重值α₃和危险货物温度报警状态HWWDBJZT的危险货物温度异常报警权重值β₃根据危险货物危险性和船舶实际运输情况综合确定；危险货物温度异常状态HWWDYCZT按下式计算：

HWWDYCZT＝α₃·HWWDYJZT+β₃·HWWDBJZT。

h、当危险货物爆炸预警状态HWBZYJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为四级；危险货物爆炸预警状态HWBZYJZT按下式计算：

当危险货物爆炸报警状态HWBZBJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为三级；危险货物爆炸报警状态HWBZBJZT按下式计算：

危险货物爆炸预警状态HWBZYJZT的危险货物爆炸异常预警权重值α₄和危险货物爆炸报警状态HWBZBJZT的危险货物爆炸异常报警权重值β₄根据危险货物危险性和船舶实际运输情况综合确定；危险货物爆炸异常状态HWBZYCZT按下式计算：

HWBZYCZT＝α₄·HWBZYJZT+β₄·HWBZBJZT。

i、根据货物液位、温度、压力、爆炸条件对安全风险的影响严重性，分别确定货物综合异常液位权重值α₅、货物综合异常温度权重值β₅、货物综合异常压力权重值λ₅和货物综合异常爆炸权重值δ₅；货物综合异常状态HWZHYCZT按下式计算：

HWZHYCZT＝α₅·HWYWYCZT+β₅·HWYLYCZT+λ₅·HWWDYCZT+δ₅·HWBZYCZT。

j、当图像火灾报警状态TXHZBJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为三级；图像火灾报警状态TXHZBJZT按下式计算：

当系统火灾报警状态XTHZBJZT＝1时，船舶异常状态CBYCZT为三级，当系统火灾报警状态XTHZBJZT＝2时，船舶异常状态CBYCZT为二级，当系统火灾报警状态XTHZBJZT≥3时，船舶异常状态CBYCZT为一级；系统火灾报警状态XTHZBJZT按下式计算：

当泄漏及电气报警状态XLDQBJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为四级；泄漏及电气报警状态XLDQBJZT按下式计算：

图像火灾报警状态TXHZBJZT的图像火灾报警权重值α₆、系统火灾报警状态XTHZBJZT 的系统火灾报警权重值β₆和泄漏及电气报警状态XLDQBJZT的泄漏及电气报警权重值λ₆根据危险货物危险性和船舶实际运输情况综合确定；火灾事故异常状态HZSGYCZT按下式计算：

HZSGYCZT＝α₆·TXHZBJZT+β₆·XTHZBJZT+λ₆·XLDQBJZT。

k、根据船舶日常管理现状，确定消防系统健康状态阈值JKZTYZ，当1≤XFXTJKZT＜JKZTYZ时，船舶异常状态CBYCZT为四级，当XFXTJKZT≥JKZTYZ时，船舶异常状态CBYCZT 为三级；消防系统健康状态XFXTJKZT按下式计算：

l、当船舶航行防碰撞预警状态HXFPZYJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为四级；船舶航行防碰撞预警状态HXFPZYJZT按下式计算：

当船舶航行异常状态CBHXYCZT≥3时，船舶异常状态CBYCZT为三级；船舶航行异常状态CBHXYCZT按下式计算：

m、当通过步骤三中的a～l步骤直接认定的方法得出的船舶异常状态级别不一致时，以最高的船舶异常状态级别为准。

四、船舶综合安全风险判定

a、从随船人员识别、船员值班识别、重点场所温度报警、货物异常情况、火灾报警、消防系统健康、船舶航行七个方面构建船舶风险要素向量FXYS，并根据每个风险要素以及发生概率和后果构建风险要素权重值向量QZ：

b、根据船舶每个货舱舱室或可移动罐柜货物装载率HWZZL_i，按照下式计算船舶综合装载指数CZHZZ：

c、船舶综合安全风险ZHAQFX按照下式计算：

ZHAQFX＝CZHZZ×(FXYS·QZ)。

d、根据载运危险货物船舶的安全风险和管理实际，为船舶综合安全风险分级设置三个安全阈值：YZ₁、YZ₂、YZ₃，且YZ₃＜YZ₂＜YZ₁，按照下列判定规则确定船舶异常状态CBYCZT：

当0＜ZHAQFX≤YZ₃时，船舶异常状态CBYCZT为四级；

当YZ₃＜ZHAQFX≤YZ₂时，船舶异常状态CBYCZT为三级；

当YZ₂＜ZHAQFX≤YZ₁时，船舶异常状态CBYCZT为二级；

当YZ₁＜ZHAQFX时，船舶异常状态CBYCZT为一级。

e、当通过公式计算或直接认定的方法得出的船舶异常状态级别不一致时，以最高的船舶异常状态级别为准。

本发明所述监测设备包括计算机以及分别与计算机相连的视频监控装置、货物监测装置、火灾报警装置、消防系统状态监测装置和航行状态监测装置；其中，所述视频监控装置包括若干个分别与计算机相连接的可见光摄像机和红外热像仪；所述货物监测装置包括若干个第一液位传感器、第一压力传感器、温度传感器、浓度传感器和第一数据采集器，每个第一液位传感器、第一压力传感器、温度传感器、浓度传感器分别与第一数据采集器连接，第一数据采集器与所述计算机连接；所述火灾报警装置包括若干个火灾报警控制器、感温火灾探测器、感烟火灾探测器、可燃气体探测器、手动报警按钮、电气火灾监控设备和用户信息传输装置，每个感温火灾探测器、感烟火灾探测器、可燃气体探测器、手动报警按钮、电气火灾监控设备和用户信息传输装置分别与火灾报警控制器连接，用户信息传输装置与所述计算机连接；所述消防系统状态监测装置包括若干个第二液位传感器、第二压力传感器、承重传感器、开关量监测器和第二数据采集器，每个第二液位传感器、第二压力传感器、承重传感器、开关量监测器分别与第二数据采集器连接，第二数据采集器与所述计算机连接；所述航行状态监测装置包括若干个激光雷达、加速度传感器、姿态传感器和第三数据采集器，每个激光雷达、加速度传感器、姿态传感器分别与第三数据采集器连接，第三数据采集器与所述计算机连接。

所述设置于船舶上的可见光摄像机，其图像采集范围不小于可见光摄像机设置所在位置全部空间的60％；设置于船舶以外的可见光摄像机，其图像采集范围应全部覆盖航道、靠近航道的危险场所、锚地或装卸货区；可见光摄像机选择4mm-100mm范围内的定焦、广角或自动变焦镜头。

所述设置于船舶的机舱、泵舱、甲板、储藏室的红外热像仪，其图像采集范围不小于红外热像仪设置所在位置全部空间的70％；设置于船舶烟囱排烟口处的红外热像仪，其镜头正对烟囱排烟口，且与烟囱排烟口距离不大于5m；设置于船舶以外的红外热像仪，其图像采集范围全部覆盖航道、靠近航道的危险场所、锚地或装卸货区；红外热像仪选择4mm-100mm 范围内的定焦、广角或自动变焦镜头；红外热像仪的测温范围为-30℃-350℃。

所述设置在货舱舱室或可移动罐柜中的第一液位传感器、第一压力传感器、温度传感器和浓度传感器的精度不低于±5％FS。

所述在驾驶室、机舱、灭火控制室、通道、楼梯和生活区设置的感温火灾探测器、感烟火灾探测器和手动报警按钮，其中感温火灾探测器、感烟火灾探测器的设置间距不大于30m；手动报警按钮的设置间距不大于25m。

所述在船舷或甲板上分别设置的激光雷达、加速度传感器、姿态传感器，其中，激光雷达的测量半径不大于10m；加速度传感器的测量范围不大于20m/s²，姿态传感器的测量俯仰和翻滚范围分别不大于40°。

本发明整体性和综合性设计一种监测载运危险货物船舶航行安全风险的预警方法，即使影响船舶安全的风险因素很低，但经过大量的研究分析和事故统计发现，风险因素的耦合作用能够诱发重特大的安全事故，因此在引入所有风险因素的基础上，充分考虑每个要素的影响权重，进而实现船舶的综合性分级，以便于航运管理部门实施监管和应急处置。

本发明经过大量的事故案例统计和原因分析，影响船舶安全的风险因素主要为船舶本身、船上设施、货物、人员、环境五大类。

(1)人员包括船员和随员

船员的资格等级、操作技能和知识水平直接影响船舶航行安全，而且航行过程中不同的航段，其水文条件、环境条件、周边建筑物都规定不同等级的船员值班，例如激流水域必须要求船长、轮机长值班等等，因此针对每个航段等级制定船舶航行至此航段时驾驶舱、机舱、灭火控制室和主机操作台应值班的人员值班表。位于驾驶舱、机舱、灭火控制室和主机操作台的可见光摄像机对相应场所内的人员进行人脸识别，以便监测值班情况。载运危险货物船舶作为重大风险管控对象，不能允许没有任何培训和制度管理的人员随船，这些人员往往素质和安全意识欠缺，极易作出危险的行为，例如抽烟、动火等等，因此必须对船上所有图像摄录区域进行人脸识别，一旦发现违规人员随船将发出报警。

(2)货物

货物是船舶发生危险的根源所在，货物本身的理化性能和运输过程中的压力、温度、浓度和液位密切相关。液位一旦超限，直接比表征泄漏事故，货舱内的压力异常直接反应为爆炸、货舱壳体破损，温度和浓度一旦超出货物本身的燃点、闪电或爆炸极限，将直接导致火灾爆炸风险。

(3)船上设施包括火灾自动报警系统、消防系统和电气火灾监控设备。

火灾自动报警系统是探测船舶火灾的必备系统，该系统能够识别火焰温度和烟雾，其报警信号应作为船舶安全状态的重要识别参数。消防系统包括有水或二氧化碳、压力水雾、七氟丙烷灭火系统，这些系统工作状态直接反应船舶发生事故的应急处置能力，因此药剂的存量、泵组输入输出压力、灭火气体瓶组的重量、灭火系统启动逻辑开关能够充分体现船舶的安全状态水平。

本发明经过消防事故统计，电气火灾是火灾事故的重要组成部分，船舶的电气线路由于老化短路，极易引发打火放电等问题，作为火灾爆炸三要素之一的引火源，为了控制其发生风险，电气火灾监控的内容必须引入船舶安全风险防控的范围，结合船舶运行实际，研究分析认为重要电气回路应进行电气火灾监测。

(4)船上重点危险区域

本发明经过对载运危险货物船舶的风险识别和案例统计，机舱、货舱、夹板、驾驶舱、泵舱和生活区是船上重点危险场所，该场所一旦发生火灾、爆炸、泄漏等事故，将造成极为严重的连锁反应和事故发展演变，因此应作为重点区域进行监测。温度是各项事故发生的重要表征参量，温度异常升高代表着事故发生或即将发生，考虑到船上重点场所中设备分布的离散性和工况温度的差异性，采用能够实现温度场立体测量的红外热像仪。此外，为船舶提供动力的锅炉系统，其排烟管路按要求设置火星熄灭器，当火星熄灭器失效后，会从烟囱喷射出火花，严重影响船舶安全，因此采用红外热像仪监测烟囱排烟口的火花或高温状态是船舶安全监测的重要组成部分。

(5)船舶航行

船舶航行经常出现碰撞事故，对于载运危险货物船舶，船舶碰撞严重影响航行安全，因此对于船舶之间以及船舶和河岸、船闸之间的距离应进行严格监控。航运监管实践过程中，船舶在碰撞后经常出现瞒报漏报现象，船舶带病航行现象屡见不鲜，因此作为航运监管部门应将船舶的碰撞监测信息作为船舶安全监控的重要内容。此外，按照集装箱制造生产要求，其梁、柱、板的承载能力以及集装箱堆码的层数是按照特定的指标要求设计的，但是船舶在激流、恶劣天气等水域会发生船舶摇摆倾覆，因此监测船舶俯仰和翻滚是预测集装箱固定状态的重要指标。

本发明所产生的有益效果是：本方法针对人员、货物、船舶、设备等危险要素对象，确定了各种监测设备在机舱、货舱、夹板、驾驶舱、泵舱和生活区、航道两岸和周边建筑物、锚地、港口装卸货区等各重点监控场所的差异化设置要求，涵盖了涉及船舶安全事故的所有全链条风险因素，在构建船舶安全隐患识别判定的容许指标集合的基础上形成了船舶整体性、综合性的安全水平计算方法，避免了因仅基于一种或少数几种因素而得出船舶安全的不合理、不准确的评估结论，有效解决了当前人工执法检查风险识别不准、检查效率低下、同质化执法、无法全过程监管、应急处置滞后等问题，使船舶运营公司、通航管理部门和应急救援部门识别评估载运危险货物船舶安全风险水平的能力得到显著提高，通过实现快速、精准、科学的分级预警为船舶异常或事故后的差异化应急处置工作提供了先进的技术支撑。

附图说明

图1为本发明步骤流程框图；

图2为本发明监测设备连接框图；

图3为图1中视频监控装置连接框图；

图4为图1中货物监测装置连接框图；

图5为图1中火灾报警装置连接框图；

图6为图1中消防系统状态监测装置连接框图；

图7为图1中航行状态监测装置连接框图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

以一艘所有货舱均装载甲苯的化学品船在航运过程中机舱发生火灾事故场景进行安全风险预警为例，参照图1：

(一)监测设备安装

a、在船舶的驾驶室、机舱、泵舱、甲板、灭火控制室、主机操作台、通道、楼梯、出口、储藏室、厨房以及航道两岸和周边建筑物、锚地、港口装卸货区位置设置可见光摄像机。在船舶的驾驶室、机舱、泵舱、甲板、灭火控制室、主机操作台、通道、楼梯、出口、储藏室、厨房各安装两台可见光摄像机，可见光摄像机采集的图像能够监测其所在位置的全部空间，可见光摄像机选择4mm的定焦镜头。在航道两岸间隔1000m设置100台可见光摄像机，可见光摄像机采集的图像能够覆盖1000m以内的航道，在周边建筑物、锚地、港口装卸货区各设置五台可见光摄像机，其图像采集范围能够覆盖靠近航道的危险场所、锚地、港口装卸货区，可见光摄像机选择50mm的定焦镜头。

b、在船舶的机舱、泵舱、甲板、储藏室各设置两台红外热像仪，红外热像仪的图像采集范围能够监测其所在位置的全部空间，在烟囱排烟口处设置一台红外热像仪，其镜头应正对烟囱排烟口，且与烟囱排烟口距离为5m，红外热像仪的测温范围为0℃-350℃，选择4mm 定焦镜头。在航道两岸和周边建筑物、锚地、港口装卸货区各设置五台红外热像仪，其图像采集范围能够覆盖靠近航道的危险场所、锚地、港口装卸货区，红外热像仪的测温范围为- 20℃-150℃，选择50mm的定焦镜头。

c、船舶具有八个货舱，在每个货舱分别设置一台第一液位传感器、一台第一压力传感器、一台温度传感器和一台浓度传感器，传感器的精度不应低于±5％FS。

d、在驾驶室、机舱、灭火控制室、通道、楼梯和生活区分别设置感温火灾探测器、感烟火灾探测器和手动报警按钮，其中感温火灾探测器和感烟火灾探测器的设置间距为20m，手动报警按钮的设置间距为25m；在机舱和泵舱内各设置一台可燃气体探测器；船舶电气系统的重要电气回路中设置三台电气火灾监控设备。

e、在消防水池、泡沫液罐各设置一台第二液位传感器，消防给水系统和压力水雾系统的管道设置一台第二压力传感器，在四个二氧化碳瓶组的下方设置四台承重传感器，水泵控制柜和气体灭火控制箱各设置一台开关量监测器。

f、在船舷周围设置四台激光雷达、四台加速度传感器、四台姿态传感器。激光雷达的测量半径为8m，加速度传感器的测量范围为±10m/s²，姿态传感器的测量俯仰和翻滚范围为±30°。

(二)设备数据采集与参数设定

a、可见光摄像机对采集图像中的人员进行人脸身份识别，通过与该船人员备案信息对比，未发现非注册备案人员随船，所有可见光摄像机的随船人脸识别对比结果SFRLSB_i＝0。

b、该化学品船正在途径激流水域，此时航段为三级，按照值班要求驾驶舱、机舱、灭火控制室和主机操作台分别由船长、轮机长、具有消防设施操作资格的船员、具有主机操作资格的船员值班，位于驾驶舱、机舱、灭火控制室和主机操作台的可见光摄像机对相应场所内的人员进行人脸识别，未发现越权指挥操作的人员，所有可见光摄像机的值班人脸识别对比结果ZBRLSB_i＝0。

c、可见光摄像机对采集图像进行火焰特征识别，除机舱外的可见光摄像机未发现火焰，火焰识别结果HYSB_i＝0，位于机舱的两台(编号6和编号7)可见光摄像机发现火焰，编号6 的可见光摄像机火焰识别结果HYSB₆＝1，编号7的可见光摄像机火焰识别结果HYSB₇＝1。

d、可见光摄像机对采集图像进行烟雾特征识别，除机舱外的可见光摄像机未发现烟雾，烟雾识别结果YWSB_i＝0，位于机舱的两台(编号6和编号7)的可见光摄像机发现烟雾，编号6的可见光摄像机烟雾识别结果YWSB₆＝1，编号7的可见光摄像机烟雾识别结果YWSB₇＝1。

e、基于红外热像仪设置场所的日常工况温度规律，针对每台红外热像仪设定差异化的预警温度阈值YJWDYZ_i和报警温度阈值BJWDYZ_i，除机舱外的红外热像仪监测到图像内的最高温度值ZGWD_i都小于相应的预警温度阈值YJWDYZ_i和报警温度阈值BJWDYZ_i，温度预警状态 WDYJZT_i＝0；温度报警状态WDBJZT_i＝0；由于机舱内发动机、变速箱等设备的日常温度较高，将预警温度阈值YJWDYZ_i和报警温度阈值BJWDYZ_i提高至150℃和280℃，设置于机舱的两台 (编号3和编号4)红外热像仪监测到图像内的最高温度值为318℃，则编号3的红外热像仪温度预警状态WDYJZT₃＝1、编号4的红外热像仪温度预警状态WDYJZT₄＝1；编号3的红外热像仪温度报警状态WDBJZT₃＝1、编号4的红外热像仪温度报警状态WDBJZT₄＝1。

f、船舶八个货舱舱室的设定货物液面最高高度HWZGGD_i＝2.2m，安装于八个货舱第一液位传感器采集到的当前货物液面高度均为1.8m，货物液位报警状态HWYWBJ_i＝0；所有货舱的货物装载率HWZZL_i均为：

g、根据船舶八个货舱舱室的壳体承压能力，设定承压极限值CYJXZ_i＝1MPa，安装于货舱舱室的八个第一压力传感器采集到的当前货物压力DQHWYL_i分别为0.11MPa、0.12MPa、0.11MPa、0.15MPa、0.09MPa、0.11MPa、0.11MPa和0.13MPa，所有数值均小于0.8*CYJXZ_i以及承压极限值CYJXZ_i，则压力预警状态HWYLYJZT_i＝0，压力报警状态HWYLBJZT_i＝0。

h、根据甲苯的理化性能，确定货物异常状态临界温度值YCLJWD_i＝110℃，安装于货舱舱室的八个温度传感器采集到的当前货物温度分别为28.1℃、28.3℃、27.6℃、28.1℃、 28.0℃、27.8℃、27.9℃和28.1℃，所有数值均小于0.8*YCLJWD_i以及货物异常状态临界温度值YCLJWD_i，则温度预警状态HWDYJZT_i＝0，温度报警状态HWDBJZT_i＝0。

i、根据甲苯的理化性能，确定货物爆炸极限值BZJXZ_i＝1.2％，安装于货舱舱室的八个浓度传感器采集到的当前危险货物浓度值分别为0.011％、0.009％、0.011％、0.012％、0.010％、 0.013％、0.010％和0.008％，所有数值均小于0.2*BZJXZ_i以及货物爆炸极限值BZJXZ_i，则浓度预警状态NDYJZT_i＝0，浓度报警状态NDBJZT_i＝0。

j、机舱内的编号6的感温火灾探测器和编号7的感烟火灾探测器发出火灾报警、船员现场核实后启动编号10的手动报警按钮发出报警，则编号6的感温火灾探测器的火灾报警状态HZBJZT₆＝1、编号7的感温火灾探测器的火灾报警状态HZBJZT₇＝1、编号10的感温火灾探测器的火灾报警状态HZBJZT₁₀＝1；其他场所的感温火灾探测器、感烟火灾探测器或手动报警按钮的火灾报警状态HZBJZT_i＝0。

k、船上未有可燃气体探测器发出报警，所有可燃气体探测器的燃气泄漏状态RQXLZT_i＝0。

i、船舶电气系统工作正常，未有电气火灾监控设备发出报警，所有电气火灾状态DQHZZT_i＝0。

m、根据消防水池和泡沫液罐的尺寸规格以及消防系统的灭火剂设计用量，确定消防水池的最低液位高度MHJZDYW₁＝1.5m，泡沫液罐的最低液位高度MHJZDYW₂＝0.8m，位于消防水池和泡沫液罐的第二液位传感器采集到的当前消防水池灭火剂液位高度MHJYWGD₁和泡沫液罐灭火剂高度MHJYWGD₂分别为1.8m和1.0m，则消防水池灭火剂液位报警状态MHJYWBJ₁＝0、泡沫液罐灭火剂液位报警状态MHJYWBJ₂＝0。

n、根据消防系统设计压力，确定在管网中消防泵进口的最小工作压力 GWZXYL₁＝0.005MPa，出口的最小工作压力GWZXYL₂＝0.08MPa，位于进口和出口的第二压力传感器采集到的当前系统(管网中消防泵进口)工作压力XTGZYL₁＝0.007MPa和当前系统(管网中消防泵出口)工作压力XTGZYL₂＝0.01MPa，则系统(管网中消防泵进口)工作压力报警状态XFYLBJZT₁＝0、系统(管网中消防泵出口)工作压力报警状态XFYLBJZT₂＝0。

n、船舶设置有六个二氧化碳气瓶，根据气瓶的自重和灭火剂重量，每个气瓶的初始气瓶重量CSQPZLi分别为101.2KG、100.8KG、101.9KG、102.8KG、103.2KG和99.8KG，每个气瓶的承重传感器采集到的当前灭火剂气瓶重量MHJQPZLi分别为100.1KG、99.8KG、100.3KG、100.1KG、101.3KG和96.2KG，按照下式计算灭火剂损失率MHJSSLi，分别为1.1％、1.0％、1.6％、2.6％、1.8％和3.6％；

根据船舶航行工况条件，确定所有二氧化碳气瓶的灭火剂损失率阈值MHJSSYZ_i为5％，因此六个二氧化碳气瓶的灭火剂重量报警状态MHJZLBJ_i＝0。

p、编号1和编号2的开关量监测器用于监测水泵控制柜或气体灭火控制箱的工作状态，由于水泵控制柜、气体灭火控制箱均处于自动状态，因此，编号1的开关量监测器控制方式状态KZFSZT₁＝0、编号2的开关量监测器控制方式状态KZFSZT₂＝0。

q、根据船舶性能、货物危险性和航道条件，确定碰撞预警距离阈值PZYJYZ＝8m和碰撞报警距离阈值PZBJYZ＝1m，由于船舶与周边物体的距离距离较远，四台激光雷达采集到的船舶与周边物体的距离CBZBJL_i均大于碰撞预警距离阈值和碰撞报警距离阈值，因此，防碰撞预警状态FPZYJZT_i＝0，防碰撞报警状态FPZBJZT_i＝0。

r、根据船舶建造的结构防撞性能，确定壳体防撞加速度阈值JSDYZ＝10m/s²，设置于船舷周围四台加速度传感器采集到的船舶航行加速度分别为1.2m/s²、1.1m/s²、0.9m/s²、1.1m/s²，属于船舶正常加速航行状态，因此，船舶碰撞报警状态CPZBJZT_i＝0。

s、根据货物安装形式和积载固定强度，确定船舶姿态倾斜阈值ZTQXYZ＝5°，四台姿态传感器采集到的船舶倾斜角度均在±5°范围内变化，因此，船舶姿态报警状态CZTBJZT_i＝0。

(三)船舶异常状态分级与确定

a、将船舶异常状态CBYCZT由严重至轻微分为四级，分别为一级(应急联动处置级)、二级(通航应急组织级)、三级(企业远程监管级)和四级(船舶自身排查级)。

b、船上人员身份异常状态SFYCZT按下式计算：

船运公司根据船舶日常管理现状，确定身份异常状态阈值SFYCYZ＝3，船上人员身份异常状态SFYCZT＝0，船舶无异常状态。

c、船员值班异常状态ZBYCZT按下式计算，ZBYCZT＝0，船舶无异常状态；

d、重点场所温度预警状态CSWDYJZT按下式计算，因为重点场所温度预警状态CSWDYJZT＝2≥1，所以船舶异常状态CBYCZT为三级；

重点场所温度报警状态CSWDBJZT按下式计算，因为重点场所温度报警状态CSWDBJZT＝2 ≥1，所以船舶异常状态CBYCZT上调至二级；

重点场所温度异常状态CSWDYCZT按下式计算，重点场所温度异常状态CSWDYCZT＝2，根据重点场所重要性和日常工况环境温度综合确定重点场所温度预警状态CSWDYJZT和重点场所温度报警状态CSWDBJZT的重点场所温度异常预警权重值α₁和重点场所温度异常报警权重值β₁分别为0.1和0.9；

CSWDYCZT＝α₁·CSWDYJZT+β₁·CSWDBJZT＝2。

e、危险货物液位异常状态HWYWYCZT按下式计算为0，船舶异常状态CBYCZT不调整；

f、危险货物压力预警状态HWYLYJZT按下式计算为0，船舶异常状态CBYCZT不调整；

危险货物压力报警状态HWYLBJZT按下式计算为0，船舶异常状态CBYCZT不调整；

危险货物压力异常状态HWYLYCZT按下式计算为0，根据危险货物和危险性船舶实际运输情况综合确定危险货物压力预警状态HWYLYJZT和危险货物压力报警状态HWYLBJZT的危险货物压力异常预警权重值α₂和危险货物压力异常报警权重值β₂分别为0.2和0.8；

HWYLYCZT＝α₂·HWYLYJZT+β₂·HWYLBJZT＝0。

g、危险货物温度预警状态HWWDYJZT按下式计算为0，船舶异常状态CBYCZT不做调整；

危险货物温度报警状态HWWDBJZT按下式计算为0，船舶异常状态CBYCZT不做调整；

危险货物温度异常状态HWWDYCZT按下式计算为0，根据危险货物危险性和船舶实际运输情况综合确定危险货物温度预警状态HWWDYJZT和危险货物温度报警状态HWWDBJZT的危险货物温度异常预警权重值α₃和危险货物温度异常报警权重值β₃分别为0.2和0.8；

HWWDYCZT＝α₃·HWWDYJZT+β₃·HWWDBJZT＝0。

h、危险货物爆炸预警状态HWBZYJZT按下式计算为0，船舶异常状态CBYCZT不做调整；

危险货物爆炸报警状态HWBZBJZT按下式计算为0，船舶异常状态CBYCZT不做调整；

危险货物爆炸异常状态HWBZYCZT按下式计算为0，根据危险货物危险性和船舶实际运输情况综合确定危险货物爆炸预警状态HWBZYJZT和危险货物爆炸报警状态HWBZBJZT的危险货物爆炸异常预警权重值α₄和危险货物爆炸异常报警权重值β₄分别为0.1和0.9；

HWBZYCZT＝α₄·HWBZYJZT+β₄·HWBZBJZT＝0。

i、货物综合异常状态HWZHYCZT按下式计算为0，根据货物液位、温度、压力、爆炸条件对安全风险的影响严重性，确定货物综合异常液位权重值α₅、货物综合异常温度权重值β₅、货物综合异常压力权重值λ₅和货物综合异常爆炸权重值δ₅分别0.2、0.1、0.3和0.4；

HWZHYCZT＝α₅·HWYWYCZT+β₅·HWYLYCZT+λ₅·HWWDYCZT+δ₅·HWBZYCZT＝0。

j、图像火灾报警状态TXHZBJZT按下式计算为4，船舶异常状态CBYCZT已为二级，不做调整；

系统火灾报警状态XTHZBJZT按下式计算为3，船舶异常状态CBYCZT调整为一级；

泄漏及电气报警状态XLDQBJZT按下式计算为0，船舶异常状态CBYCZT不做调整；

火灾事故异常状态HZSGYCZT按下式计算为2.1，根据危险货物危险性和船舶实际运输情况综合确定图像火灾报警状态TXHZBJZT、系统火灾报警状态XTHZBJZT和泄漏及电气报警状态XLDQBJZT的图像火灾报警权重值α₆、系统火灾报警β₆和泄漏及电气报警λ₆分别为0.2、 0.7和0.1；

HZSGYCZT＝α₆·TXHZBJZT+β₆·XTHZBJZT+λ₆·XLDQBJZT＝2.1。

k、消防系统健康状态XFXTJKZT按下式计算为0，船运公司根据船舶日常管理现状，确定消防系统健康状态阈值JKZTYZ＝5，船舶异常状态CBYCZT不做调整；

i、船舶航行防碰撞预警状态HXFPZYJZT按下式计算为0，船舶异常状态CBYCZT不做调整；

船舶航行异常状态CBHXYCZT按下式计算为0，船舶异常状态CBYCZT不做调整；

m、通过第三步骤中的a～l步骤直接认定的方法得出的船舶异常状态级别为一级。

(四)船舶综合安全风险判定

a、从随船人员识别、船员值班识别、重点场所温度报警、货物异常情况、火灾报警、消防系统健康、船舶航行七个方面构建船舶风险要素向量FXYS，并根据每个风险要素以及发生概率和后果构建风险要素权重值向量QZ：

b、根据船舶每个货舱舱室或的货物装载率HWZZL_i，按照下式计算船舶综合装载指数 CZHZZ为8.2；

c、船舶综合安全风险ZHAQFX按照下式计算为20.336；

ZHAQFX＝CZHZZ×(FXYS·QZ)＝20.336。

d、根据载运危险货物船舶的安全风险和管理实际，为船舶综合安全风险分级设置三个安全阈值YZ₁、YZ₂和YZ₃，且分别为20、10和5，因为船舶综合安全风险ZHAQFX＞20，船舶异常状态CBYCZT为一级。

e、通过公式计算和直接认定的方法得出的船舶异常状态级别均为一级，因此船舶异常状态级别最终确定为一级(应急联动处置级)。

通航管理部门立即启动通航组织管控，停止事故船舶周边水域禁航，应急救援部门启动陆上和水面灭火救援船艇和车辆开展应急救援任务，船舶运营公司快速指挥船员开展必要的前期处置和疏散撤离工作。

参照图2，本发明监测设备工作原理：视频监控装置、货物监测装置、火灾报警装置、航行状态监测装置和消防系统状态监测装置通过无线移动网络或有线宽带网络与计算机进行数据交互，在计算机上通过程序进行人脸识别、温度计算以及其他各项监测报警数据的分析与计算。

参照图3，视频监控装置工作原理：可见光摄像头和红外热像仪通过无线移动网络或有线宽带网络将图像、温度数据上传至计算机，在计算机上通过程序进行人脸识别比对、温度数据分析比对。

参照图4，货物监测装置工作原理：第一数据采集器通过电线与温度传感器、第一液位传感器、第一压力传感器、浓度传感器连接，获得4-20mA电流信号或1-5V电压信号，并通过内置转换程序换算成温度、液位、压力和浓度物理量。

参照图5，火灾报警装置工作原理：火灾报警控制器通过电线与可燃气体探测器、感温火灾探测器、感烟火灾探测器、手动报警按钮和电气火灾监控设备连接，获得数字编码信号或电流、电压模拟量信号，并通过内置转换程序换算成详细的火灾信息通过用户信息传输装置上传至计算机。

参照图6，消防系统状态监测装置工作原理：第二数据采集器通过电线与第二液位传感器、第二压力传感器、承重传感器和开关量监测器连接，获得4-20mA电流信号或1-5V电压信号，并通过内置转换程序换算成液位、压力、重量和关断物理量，并通过无线移动网络或有线宽带网络与计算机进行数据交互。

参照图7，航行状态监测装置工作原理：第三数据采集器通过电线与激光雷达、加速度传感器、姿态传感器连接，获得数字编码信号或电流、电压模拟量信号，并通过内置转换程序换算成距离、加速度、角度数据，并通过无线移动网络或有线宽带网络与计算机进行数据交互。

Claims (7)

1.一种监测载运危险货物船舶航行安全风险的预警方法，其特征在于，所述预警方法分成监测设备安装、设备数据采集与参数设定、船舶异常状态分级与确定、船舶综合安全风险判定四部分完成，四部分步骤分别如下：

一、监测设备安装

a、至少在船舶的驾驶室、机舱、泵舱、甲板、灭火控制室、主机操作台、通道、楼梯、出口、储藏室、厨房以及航道两岸和周边建筑物、锚地、港口装卸货区位置设置可见光摄像机；

b、至少在船舶的机舱、泵舱、甲板、储藏室、烟囱排烟口以及航道两岸和周边建筑物、锚地、港口装卸货区位置设置红外热像仪；

c、至少在船舶的每个货舱舱室或可移动罐柜分别设置液位传感器、压力传感器、温度传感器和浓度传感器；

d、至少在驾驶室、机舱、灭火控制室、通道、楼梯和生活区分别设置感温火灾探测器、感烟火灾探测器和手动报警按钮；至少在机舱和泵舱内设置可燃气体探测器；船舶电气系统中的每个重要电气回路分别设置电气火灾监控设备；

e、至少在消防水池、泡沫液罐分别设置液位传感器，消防给水系统和压力水雾系统的管道设置压力传感器，二氧化碳瓶组和七氟丙烷瓶组设置承重传感器，水泵控制柜和气体灭火控制箱分别设置开关量监测器；

f、在船舷或甲板上分别设置激光雷达、加速度传感器、姿态传感器；

二、设备数据采集与参数设定

首先设定参数代码及相应的代码定义，参数代码及相应的代码定义见下表：

a、可见光摄像机对采集图像中的人员进行人脸身份识别，若发现非注册备案人员随船，则相应第i个可见光摄像机的随船人脸识别对比结果SFRLSB_i＝1，否则随船人脸识别对比结果SFRLSB_i＝0；

b、将载运危险货物船舶途径的航道按照天气、水文、通航条件划分航段等级，针对每个航段等级制定船舶航行至此航段时驾驶舱、机舱、灭火控制室和主机操作台应值班的人员值班表；位于驾驶舱、机舱、灭火控制室和主机操作台的可见光摄像机对相应场所内的人员进行人脸识别，若当时人员身份与相应航段等级的值班表不一致时，则相应第i个可见光摄像机的值班人脸识别对比结果ZBRLSB_i＝1，否则值班人脸识别对比结果ZBRLSB_i＝0；

c、可见光摄像机对采集图像进行火焰特征识别，若发现有火焰出现，则相应第i个可见光摄像机的火焰识别结果HYSB_i＝1，否则火焰识别结果HYSB_i＝0；

d、可见光摄像机对采集图像进行烟雾特征识别，若发现有烟雾出现，则相应第i个可见光摄像机的烟雾识别结果YWSB_i＝1，否则烟雾识别结果YWSB_i＝0；

e、为每台红外热像仪设定预警温度阈值YJWDYZ_i和报警温度阈值BJWDYZ_i，当相应第i个红外热像仪监测到图像内的最高温度值ZGWD_i≥预警温度阈值YJWDYZ_i时，温度预警状态WDYJZT_i＝1，否则温度预警状态WDYJZT_i＝0，当图像内的最高温度值ZGWD_i≥报警温度阈值BJWDYZ_i时，温度报警状态WDBJZT_i＝1，否则温度报警状态WDBJZT_i＝0；

f、根据载运危险货物船舶货舱舱室或可移动罐柜的储存空间高度设定货物液面最高高度HWZGGD_i，当相应位置的第i个液位传感器采集到的当前货物液面高度HWYMGD_i＞货物液面最高高度HWZGGD_i时，货物液位报警状态HWYWBJ_i＝1，否则货物液位报警状态HWYWBJ_i＝0；货物装载率HWZZL_i按照下式计算：

g、根据载运危险货物船舶货舱舱室或可移动罐柜的壳体承压能力设定承压极限值CYJXZ_i，当相应位置的第i个压力传感器采集到的当前货物压力DQHWYL_i≥0.8*CYJXZ_i时，压力预警状态HWYLYJZT_i＝1，否则压力预警状态HWYLYJZT_i＝0；若当前货物压力DQHWYL_i≥承压极限值CYJXZ_i时，压力报警状态HWYLBJZT_i＝1，否则压力报警状态HWYLBJZT_i＝0；

h、根据船舶所载危险货物的理化性能，确定货物异常状态临界温度值YCLJWD_i，当相应位置的第i个温度传感器采集到的当前货物温度DQHWWD_i≥0.8*YCLJWD_i时，温度预警状态HWDYJZT_i＝1，否则温度预警状态HWDYJZT_i＝0；若当前货物温度DQHWWD_i≥货物异常状态临界温度值YCLJWD_i时，温度报警状态HWDBJZT_i＝1，否则，温度报警状态HWDBJZT_i＝0；

i、根据船舶所载危险货物的理化性能，确定货物爆炸极限值BZJXZ_i，当第i个浓度传感器采集到的当前危险货物浓度值DQHWND_i≥0.2*BZJXZ_i时，浓度预警状态NDYJZT_i＝1，否则浓度预警状态NDYJZT_i＝0；若当前危险货物浓度值DQHWND_i≥货物爆炸极限值BZJXZ_i时，浓度报警状态NDBJZT_i＝1，否则浓度报警状态NDBJZT_i＝0；

j、当任意一个感温火灾探测器、感烟火灾探测器或手动报警按钮发出报警时，则相应第i个感温火灾探测器、感烟火灾探测器或手动报警按钮的火灾报警状态HZBJZT_i＝1，否则火灾报警状态HZBJZT_i＝0；

k、当任意一个可燃气体探测器发出报警时，则相应第i个可燃气体探测器的燃气泄漏状态RQXLZT_i＝1，否则燃气泄漏状态RQXLZT_i＝0；

l、当任意一个电气火灾监控设备发出报警时，则相应第i个电气火灾监控设备的电气火灾状态DQHZZT_i＝1，否则电气火灾状态DQHZZT_i＝0；

m、根据消防水池和泡沫液罐的尺寸规格以及消防系统的灭火剂设计用量，确定灭火剂最低液位高度MHJZDYW_i，当相应位置的第i个液位传感器采集到的当前灭火剂液位高度MHJYWGD_i<灭火剂最低液位高度MHJZDYW_i时，则灭火剂液位报警状态MHJYWBJ_i＝1，否则灭火剂液位报警状态MHJYWBJ_i＝0；

n、根据消防系统设计压力，确定管网相应位置的最小工作压力GWZXYL_i，当该位置的第i个压力传感器采集到的当前系统工作压力XTGZYL_i＜最小工作压力GWZXYL_i时，则系统工作压力报警状态XFYLBJZT_i＝1，否则系统工作压力报警状态XFYLBJZT_i＝0；

o、根据气瓶的自重和灭火剂重量，确定每个气瓶的初始气瓶重量CSQPZL_i，利用该位置的第i个承重传感器采集到的当前灭火剂气瓶重量MHJQPZL_i，按照下式计算灭火剂损失率MHJSSL_i：

根据船舶航行工况条件，确定灭火剂损失率阈值MHJSSYZ_i，当灭火剂损失率MHJSSL_i≥灭火剂损失率阈值MHJSSYZ_iMHJSSYZ_i时，灭火剂重量报警状态MHJZLBJ_i＝1，否则灭火剂重量报警状态MHJZLBJ_i＝0；

p、当相应位置的第i个开关量监测器监测到水泵控制柜或气体灭火控制箱处于手动状态时，控制方式状态KZFSZT_i＝1，否则控制方式状态KZFSZT_i＝0；

q、根据船舶性能、货物危险性和航道条件，确定碰撞预警距离阈值PZYJYZ和碰撞报警距离阈值PZBJYZ，当相应位置的第i个激光雷达采集到的船舶与周边物体的距离CBZBJL_i<碰撞预警距离阈值PZYJYZ时，则防碰撞预警状态FPZYJZT_i＝1，否则防碰撞预警状态FPZYJZT_i＝0；当周边物体的距离CBZBJL_i＜碰撞报警距离阈值PZBJYZPZBJYZ时，则防碰撞报警状态FPZBJZT_i＝1，否则防碰撞报警状态FPZBJZT_i＝0；

r、根据船舶建造的结构防撞性能，确定壳体防撞加速度阈值JSDYZ，当相应位置的第i个加速度传感器采集到的船舶航行加速度HXJSD_i＞JSDYZ，则船舶碰撞报警状态CPZBJZT_i＝1，否则船舶碰撞报警状态CPZBJZT_i＝0；

s、根据货物安装形式和积载固定强度，确定船舶姿态倾斜阈值ZTQXYZ，当相应位置的第i个姿态传感器采集到的船舶俯仰或翻滚倾斜角度FYFGJD_i＞船舶姿态倾斜阈值ZTQXYZ时，则船舶姿态报警状态CZTBJZT_i＝1，否则船舶姿态报警状态CZTBJZT_i＝0；

三、船舶异常状态分级与确定

a、将船舶异常状态CBYCZT由严重至轻微分为四级，分别为一级：应急联动处置级，二级：通航应急组织级，三级：企业远程监管级，四级：船舶自身排查级；

b、根据船舶日常管理现状，确定身份异常状态阈值SFYCYZ，当0＜SFYCZT≤SFYCYZ时，船舶异常状态CBYCZT为四级，当身份异常状态SFYCZT＞身份异常状态阈值SFYCYZ时，船舶异常状态CBYCZT为三级；船上人员身份异常状态SFYCZT按下式计算：

c、当船员值班异常状态ZBYCZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为三级；船员值班异常状态ZBYCZT按下式计算：

d、当重点场所温度预警状态CSWDYJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为三级；重点场所温度预警状态CSWDYJZT按下式计算：

当重点场所温度报警状态CSWDBJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为二级；重点场所温度报警状态CSWDBJZT按下式计算：

重点场所温度预警状态CSWDYJZT的重点场所温度异常预警权重值α₁和重点场所温度报警状态CSWDBJZT的重点场所温度异常报警权重值β₁根据重点场所重要性和日常工况环境温度综合确定；重点场所温度异常状态CSWDYCZT按下式计算：

CSWDYCZT＝α₁·CSWDYJZT+β₁·CSWDBJZT；

e、当危险货物液位异常状态HWYWYCZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为三级；危险货物液位异常状态HWYWYCZT按下式计算：

f、当危险货物压力预警状态HWYLYJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为四级；危险货物压力预警状态HWYLYJZT按下式计算：

当危险货物压力报警状态HWYLBJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为三级；危险货物压力报警状态HWYLBJZT按下式计算：

危险货物压力预警状态HWYLYJZT的危险货物压力异常预警权重值α₂和危险货物压力报警状态的危险货物压力异常报警权重值β₂根据危险货物和危险性船舶实际运输情况综合确定；危险货物压力异常状态HWYLYCZT按下式计算：

HWYLYCZT＝α₂·HWYLYJZT+β₂·HWYLBJZT；

g、当危险货物温度预警状态HWWDYJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为四级；危险货物温度预警状态HWWDYJZT按下式计算：

当危险货物温度报警状态HWWDBJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为三级；危险货物温度报警状态HWWDBJZT按下式计算：

危险货物温度预警状态HWWDYJZT的危险货物温度异常预警权重值α₃和危险货物温度报警状态HWWDBJZT的危险货物温度异常报警权重值β₃根据危险货物危险性和船舶实际运输情况综合确定；危险货物温度异常状态HWWDYCZT按下式计算：

HWWDYCZT＝α₃·HWWDYJZT+β₃·HWWDBJZT；

h、当危险货物爆炸预警状态HWBZYJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为四级；危险货物爆炸预警状态HWBZYJZT按下式计算：

当危险货物爆炸报警状态HWBZBJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为三级；危险货物爆炸报警状态HWBZBJZT按下式计算：

危险货物爆炸预警状态HWBZYJZT的危险货物爆炸异常预警权重值α₄和危险货物爆炸报警状态HWBZBJZT的危险货物爆炸异常报警权重值β₄根据危险货物危险性和船舶实际运输情况综合确定；危险货物爆炸异常状态HWBZYCZT按下式计算：

HWBZYCZT＝α₄·HWBZYJZT+β₄·HWBZBJZT；

i、根据货物液位、温度、压力、爆炸条件对安全风险的影响严重性，分别确定货物综合异常液位权重值α₅、货物综合异常温度权重值β₅、货物综合异常压力权重值λ₅和货物综合异常爆炸权重值δ₅；货物综合异常状态HWZHYCZT按下式计算：

HWZHYCZT＝α₅·HWYWYCZT+β₅·HWYLYCZT+λ₅·HWWDYCZT+δ₅·HWBZYCZT；

j、当图像火灾报警状态TXHZBJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为三级；图像火灾报警状态TXHZBJZT按下式计算：

当系统火灾报警状态XTHZBJZT＝1时，船舶异常状态CBYCZT为三级，当系统火灾报警状态XTHZBJZT＝2时，船舶异常状态CBYCZT为二级，当系统火灾报警状态XTHZBJZT≥3时，船舶异常状态CBYCZT为一级；系统火灾报警状态XTHZBJZT按下式计算：

当泄漏及电气报警状态XLDQBJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为四级；泄漏及电气报警状态XLDQBJZT按下式计算：

图像火灾报警状态TXHZBJZT的图像火灾报警权重值α₆、系统火灾报警状态XTHZBJZT的系统火灾报警权重值β₆和泄漏及电气报警状态XLDQBJZT的泄漏及电气报警权重值λ₆根据危险货物危险性和船舶实际运输情况综合确定；火灾事故异常状态HZSGYCZT按下式计算：

HZSGYCZT＝α₆·TXHZBJZT+β₆·XTHZBJZT+λ₆·XLDQBJZT；

k、根据船舶日常管理现状，确定消防系统健康状态阈值JKZTYZ，当1≤XFXTJKZT＜JKZTYZ时，船舶异常状态CBYCZT为四级，当XFXTJKZT≥JKZTYZ时，船舶异常状态CBYCZT为三级；消防系统健康状态XFXTJKZT按下式计算：

l、当船舶航行防碰撞预警状态HXFPZYJZT≥1时，船舶异常状态CBYCZT为四级；船舶航行防碰撞预警状态HXFPZYJZT按下式计算：

当船舶航行异常状态CBHXYCZT≥3时，船舶异常状态CBYCZT为三级；船舶航行异常状态CBHXYCZT按下式计算：

m、当通过步骤三中的a～l步骤直接认定的方法得出的船舶异常状态级别不一致时，以最高的船舶异常状态级别为准；

四、船舶综合安全风险判定

a、从随船人员识别、船员值班识别、重点场所温度报警、货物异常情况、火灾报警、消防系统健康、船舶航行七个方面构建船舶风险要素向量FXYS，并根据每个风险要素以及发生概率和后果构建风险要素权重值向量QZ：

b、根据船舶每个货舱舱室或可移动罐柜货物装载率HWZZL_i，按照下式计算船舶综合装载指数CZHZZ：

c、船舶综合安全风险ZHAQFX按照下式计算：

ZHAQFX＝CZHZZ×(FXYS·QZ)；

d、根据载运危险货物船舶的安全风险和管理实际，为船舶综合安全风险分级设置三个安全阈值：YZ₁、YZ₂、YZ₃，且YZ₃＜YZ₂＜YZ₁，按照下列判定规则确定船舶异常状态CBYCZT；

当0＜ZHAQFX≤YZ₃时，船舶异常状态CBYCZT为四级；

当YZ₃＜ZHAQFX≤YZ₂时，船舶异常状态CBYCZT为三级；

当YZ₂＜ZHAQFX≤YZ₁时，船舶异常状态CBYCZT为二级；

当YZ₁＜ZHAQFX时，船舶异常状态CBYCZT为一级；

e、当通过公式计算或直接认定的方法得出的船舶异常状态级别不一致时，以最高的船舶异常状态级别为准。

2.根据权利要求1所述的一种监测载运危险货物船舶航行安全风险的预警方法，其特征在于，所述监测设备包括计算机以及分别与计算机相连的视频监控装置、货物监测装置、火灾报警装置、消防系统状态监测装置和航行状态监测装置；其中，所述视频监控装置包括若干个分别与计算机相连接的可见光摄像机和红外热像仪；所述货物监测装置包括若干个第一液位传感器、第一压力传感器、温度传感器、浓度传感器和第一数据采集器，每个第一液位传感器、第一压力传感器、温度传感器、浓度传感器分别与第一数据采集器连接，第一数据采集器与所述计算机连接；所述火灾报警装置包括若干个火灾报警控制器、感温火灾探测器、感烟火灾探测器、可燃气体探测器、手动报警按钮、电气火灾监控设备和用户信息传输装置，每个感温火灾探测器、感烟火灾探测器、可燃气体探测器、手动报警按钮、电气火灾监控设备和用户信息传输装置分别与火灾报警控制器连接，用户信息传输装置与所述计算机连接；所述消防系统状态监测装置包括若干个第二液位传感器、第二压力传感器、承重传感器、开关量监测器和第二数据采集器，每个第二液位传感器、第二压力传感器、承重传感器、开关量监测器分别与第二数据采集器连接，第二数据采集器与所述计算机连接；所述航行状态监测装置包括若干个激光雷达、加速度传感器、姿态传感器和第三数据采集器，每个激光雷达、加速度传感器、姿态传感器分别与第三数据采集器连接，第三数据采集器与所述计算机连接。

3.根据权利要求2所述的一种监测载运危险货物船舶航行安全风险的预警方法，其特征在于，设置于船舶上的可见光摄像机，其图像采集范围不小于可见光摄像机设置所在位置全部空间的60％；设置于船舶以外的可见光摄像机，其图像采集范围应全部覆盖航道、靠近航道的危险场所、锚地或装卸货区；可见光摄像机选择4mm-100mm范围内的定焦、广角或自动变焦镜头。

4.根据权利要求3所述的一种监测载运危险货物船舶航行安全风险的预警方法，其特征在于，设置于船舶的机舱、泵舱、甲板、储藏室的红外热像仪，其图像采集范围不小于红外热像仪设置所在位置全部空间的70％；设置于船舶烟囱排烟口处的红外热像仪，其镜头正对烟囱排烟口，且与烟囱排烟口距离不大于5m；设置于船舶以外的红外热像仪，其图像采集范围全部覆盖航道、靠近航道的危险场所、锚地或装卸货区；红外热像仪选择4mm-100mm范围内的定焦、广角或自动变焦镜头；红外热像仪的测温范围为-30℃-350℃。

5.根据权利要求4所述的一种监测载运危险货物船舶航行安全风险的预警方法，其特征在于，设置在货舱舱室或可移动罐柜中的第一液位传感器、第一压力传感器、温度传感器和浓度传感器的精度不低于±5％FS。

6.根据权利要求5所述的一种监测载运危险货物船舶航行安全风险的预警方法，其特征在于，在驾驶室、机舱、灭火控制室、通道、楼梯和生活区设置感温火灾探测器、感烟火灾探测器和手动报警按钮，其中感温火灾探测器、感烟火灾探测器的设置间距不大于30m；手动报警按钮的设置间距不大于25m。

7.根据权利要求6所述的一种监测载运危险货物船舶航行安全风险的预警方法，其特征在于，在船舷或甲板上分别设置的激光雷达、加速度传感器、姿态传感器，其中，激光雷达的测量半径不大于10m；加速度传感器的测量范围不大于20m/s²，姿态传感器的测量俯仰和翻滚范围分别不大于40°。

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