CN114235050A - 一种海洋环境监测预警方法、设备及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及船舶航行监测预警技术领域，尤其涉及一种海洋环境监测预警方法，包括获取环境监测数据，环境监测数据包括船舶实时运行数据和航行环境数据；航行环境数据包括实时航行环境数据；获取环境监测数据标准阈值，判断船舶实时运行数据、实时航行环境数据是否在标准阈值内；在判断为否的情况下，进行告警提示，生成告警数据；分析船舶实时运行数据、实时航行环境数据、历史航行环境数据，生成预警数据；根据告警数据、预警数据对船舶航行进行规划。告警数据、预警数据既可以为船舶当前、后续航行提供决策依据，又可以自动完成各类气象采集、历史气象分析，实现对人员出海提供即时信息支持，从而提高人员出海安全性的技术效果。
Description
技术领域
本申请涉及船舶航行监测预警技术领域，尤其涉及一种海洋环境监测预警方法、设备及系统。
背景技术
船舶在海域中航行时不仅受到船舶运行内在因素影响，还会受到强烈的外在环境因素影响。但是，现阶段气象预报数据存在一定偏差，人员出海要结合当时海洋实时环境做出最后判断。在海上安全运维中，对气候变化的准确快速获取是保证其运维作业安全进行的关键要素之一。海上气候具有变化速度快、气温不稳定的特性，因此如何对采集的信息数据进行合理化分析、警示是亟待解决的问题。
有鉴于此，提出本申请。
申请内容
本申请的目的在于提供一种海洋环境监测预警方法，以解决上述至少一项技术问题。
本申请保护一种海洋环境监测预警方法,包括步骤获取环境监测数据，所述环境监测数据包括船舶实时运行数据和航行环境数据；所述航行环境数据包括实时航行环境数据、历史航行环境数据；获取环境监测数据标准阈值，判断船舶实时运行数据、实时航行环境数据是否在标准阈值内；在判断为否的情况下，进行告警提示，生成告警数据；分析所述船舶实时运行数据、实时航行环境数据、历史航行环境数据，生成预警数据；据告警数据、预警数据对船舶航行进行规划。
进一步地，步骤生成告警数据还包括识别告警提示种类，确定告警起始时间；根据所述告警起始时间计算并反馈告警持续时间；分别比较船舶实时运行数据、实时航行环境数据与标准阈值，并生成第一差值；根据第一差值和告警持续时间生成风险等级；根据风险等级生成告警数据。
进一步地，步骤根据第一差值和告警持续时间生成风险等级模型包括根据船舶实时运行数据，识别实时航行环境数据之间的第一关联数据，生成关联数据组；联合计算关联数据组中的第一差值和告警持续时间，生成风险等级。
进一步地，步骤生成预警数据包括获取船舶姿态数据，根据所述船舶姿态数据和船舶实时运行数据生成实际航线数据；查找是否存在与所述实际航线数据匹配的历史航行环境数据；在为是的情况下，识别历史航行环境数据中的预警事件，生成预警数据。
优选地，步骤生成预警数据包括在查找为否的情况下，根据实时航行环境数据和实际航线数据构建风险因素矩阵；识别风险因素矩阵中的参数种类和参数值，遍历历史航行环境数据，确定相似风险因素矩阵；根据所述相似风险因素矩阵生成预警数据。
优选地，步骤根据告警数据、预警数据对船舶航行进行规划包括识别预警数据中的预警碰撞点，生成预警碰撞点的类型和排布位置，所述预警碰撞点为障碍物位置点或者历史碰撞点；根据实际航线数据，确定船舶在实际航线中需要避让的关联预警碰撞点；根据所述告警数据和船舶实时运行数据计算预警距离值；根据所述预警距离值对船舶航行进行规划，生成第一航线。
进一步地，步骤计算预警距离值之后还包括当所述关联预警碰撞点为多个时，识别船舶与关联预警碰撞点的预警距离值，比较各个预警距离值的大小，生成预警碰撞点集合；计算预警碰撞点集合中相邻预警碰撞点距离的大小，生成邻接碰撞点距离；获取邻接碰撞点安全值，当邻接碰撞点距离小于邻接碰撞点安全值时，生成第二航线。
优选地，所述航行环境数据包括能见度数据、风速风向数据、水流数据、温度数据、气压数据。
本申请还保护一种基于海洋环境监测预警方法的设备，其特征在于包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法。
本申请还保护一种基于海洋环境监测预警方法的系统，包括监测模块，所述监测模块用于获取环境监测数据；安全判断模块，所述安全判断模块用于判断船舶实时运行数据、实时航行环境数据是否在标准阈值内；警示数据模块，所述警示数据模块用于生成告警数据、预警数据；分析模块，所述分析模块用于对船舶航行进行规划。
综上所述，本申请具有以下有益效果：所述告警数据、预警数据既可以为船舶当前、后续航行提供决策依据，又可以自动完成各类气象数据采集、历史气象分析，实现对人员出海提供即时信息支持，从而提高人员出海安全，产生实现安全作业的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请一种实施方式硬件连接示意图；
图2为本申请一种实施方式流程图；
图3为本申请另一种实施方式流程图；
图4为本申请一种实施方式环境监测数据示意图；
图5为本申请一种实施方式历史航行环境数据示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
参考图1所示，本申请所涉及的系统硬件可由交换机1、气象屏2、管理主机3、显示屏4、实时监测服务器5、海浪摄像头6、能见度机密仪71、风向风速传感器72、雨量传感器73、温湿度及气压传感器74、PM2.5传感器75等硬件组成，实时监测服务器5能够接收上述传感器采集信息数据，并通过交换机1传输至气象屏2或者显示屏4。
参考图2所示，本申请保护的海洋环境监测方法，包括步骤
S100：获取环境监测数据，所述环境监测数据包括船舶实时运行数据和航行环境数据；
S 200：所述航行环境数据包括实时航行环境数据、历史航行环境数据；
S300：获取环境监测数据标准阈值，判断船舶实时运行数据、实时航行环境数据是否在标准阈值内；
S400：在判断为否的情况下，进行告警提示，生成告警数据；
S500：分析所述船舶实时运行数据、实时航行环境数据、历史航行环境数据，生成预警数据；根据告警数据、预警数据对船舶航行进行规划。
采用上述方案，所述环境监测数据包含两大类，一类为船舶船体本身运行中数据，如船速、船体吃水深度等，即所述船舶实时运行数据；所述航行环境数据为测得的影响船舶航行的外在因素，如能见度、海浪高度、风向风速、雨量、温湿度、气压、PM2.5浓度等；所述实时航行环境数据为接收的由船舶在运行中由传感器或者气象预报生成的数据，所述历史航行环境数据为历史信息中记载的相关航行环境数据；当各项传感器检测到的数据值在标准阈值范围内时，被认为船舶的航行处于安全范围内，当各项传感器检测到的数据值不在标准阈值范围内时，被认为船舶航行可能出现风险，此时通过生成告警数据的方式提醒操作人员，所述预警数据综合采用了历史航行环境数据进行分析，可以对船舶在后续航行的过程进行安全分析，从而提前进行分析决策；所述告警数据、预警数据既可以为船舶当前、后续航行提供决策依据，又可以自动完成各类气象数据采集、历史气象分析，实现对人员出海提供即时信息支持，从而提高人员出海安全，产生实现安全作业的技术效果。
参考图3所示，步骤生成告警数据还包括：
S410：识别告警提示种类，确定告警起始时间；
S411：根据所述告警起始时间计算并反馈告警持续时间；
S412：分别比较船舶实时运行数据、实时航行环境数据与标准阈值，并生成第一差值；
S413：根据第一差值和告警持续时间生成风险等级；
S414：根据风险等级生成告警数据。
采用上述方案，所述告警起始时间为传感器检测到的数据的时间，所述告警持续时间为传感器检测到的数据超出标准阈值持续的时间，所述比较船舶实时运行数据、实时航行环境数据与标准阈值为比较传感器各个检测时刻的差值，所述第一差值为某一类数据在各个时刻与标准阈值的差值，时刻的基本单位可以为秒，参考图4所示，传感器在每秒检测到的PM2.5浓度、超声波风速、气压值、温度值等都可以进行实时上传，通过将第一差值和告警持续时间共同进行分析，可以使风险等级生成的更加合理，避免因为单一因素分析产生的风险误报。
在本申请的一些其他实施方式中，步骤根据第一差值和告警持续时间生成风险等级模型包括：根据船舶实时运行数据，识别实时航行环境数据之间的第一关联数据，生成关联数据组；联合计算关联数据组中的第一差值和告警持续时间，生成风险等级。
采用上述方案，所述第一关联数据为对于船舶的航行存在同一影响因素的数据，如水体流向、风向、浪高会影响船舶的航向，因此可以作为一组第一关联数据；而水体的流速、风速、能见度、PM2.5、浪高又对船舶航行速度会产生影响，可以作为另一组第一关联数据；降雨量、浪高对于船体吃水深度会产生影响，则二者可以作为一组第一关联数据。以关联数据而非单项数据生成风险等级可以进一步提供准确的决策依据。
在本申请的一些其他实施方式中，步骤生成预警数据包括获取船舶姿态数据，根据所述船舶姿态数据和船舶实时运行数据生成实际航线数据；查找是否存在与所述实际航线数据匹配的历史航行环境数据；在为是的情况下，识别历史航行环境数据中的预警事件，生成预警数据。
采用上述方案，所述船舶姿态数据可以通过姿态传感器实时采集多个时刻的船舶姿态数据，用以构建船舶姿态数据序组；所述实际航线数据为船舶在当前出航时实际行驶的航线，所述历史航行环境数据为，在历史中船舶当前行驶的航线中所采集的环境数据，包括气压值、风速值、水体流速、海浪高度等，通过将船舶当前的行驶时间与相应的历史时间段相匹配，例如图5中所显示的历史时间，对当前船舶进行相应的预警，以提供决策依据。
在本申请的一些其他实施方式中，步骤生成预警数据还包括在查找为否的情况下，也即未查找到存在与所述实际航线数据匹配的历史航行环境数据时，说明船舶此时进入了未知海域或者该海域在之前船舶的航行中未采集过航行环境数据，此时根据实时航行环境数据和实际航线数据构建风险因素矩阵，所述风险因素矩阵，识别风险因素矩阵中的参数种类和参数值，遍历历史航行环境数据，确定相似风险因素矩阵，根据所述相似风险因素矩阵生成预警数据。当不存在相匹配的历史时，通过实时识别船舶当前所检测到的气象参数或者环境参数，通过生成风险因素矩阵，根据风险因素矩阵中参数种类和参数值的找到与当前海域航行近似的历史航行环境数据作为评估依据，可以有效的减少航行风险。
在本申请的一些其他实施方式中，所述步骤根据告警数据、预警数据对船舶航行进行规划包括：识别预警数据中的预警碰撞点，生成预警碰撞点的类型和排布位置，所述预警碰撞点为障碍物位置点或者历史碰撞点；根据实际航线数据，确定船舶在实际航线中需要避让的关联预警碰撞点；根据所述告警数据和船舶实时运行数据计算预警距离值；根据所述预警距离值对船舶航行进行规划。
采用上述方案，所述预警碰撞点为历史数据中记录在案的障碍物的位置或者历史记录中出现船舶发生碰撞的位置，所述障碍物可以指认为建造的设施如桥梁、港口等，也可以为自然界存在的礁石、岩石等，当航线不存在历史数据时预警碰撞点时为雷达检测到的周围障碍物，所述所述关联预警碰撞点为船舶在行驶时需要进行避让的碰撞点，对于距离船舶较远、不妨碍船舶航行的碰撞点则不计算在内；所述预警距离值为船舶航行中需要需要开始进行航向上避让时距关联预警碰撞点的距离值，所述预警距离值与告警数据和实时运行数据有关，船舶的实时运行都可以进行人为控制，而告警数据显示的是周围的航行环境信息如风速风向、水流的流速流向等，告警数据现实的数据属于不可控因素，通过二者的联合计算，得出船舶能够进行安全避让的运行参数，从而减少事故发生率。
在本申请的一些其他实施方式中，步骤计算预警距离值之后还包括当所述关联预警碰撞点为多个时，识别船舶与关联预警碰撞点的预警距离值，比较各个预警距离值的大小，生成预警碰撞点集合；计算预警碰撞点集合中相邻预警碰撞点距离的大小，生成邻接碰撞点距离；获取邻接碰撞点安全值，当邻接碰撞点距离小于邻接碰撞点安全值时，生成第二航线。
采用上述方案，当预警碰撞点为一个时，船舶可以仅考虑避让一个预警碰撞点进而保证行驶安全；但当预警碰撞点为多个时，需要综合考虑避让方案，本技术方案通过测算处相邻预警碰撞点距离，如果预警碰撞点距离大于获取邻接碰撞点安全值时，船舶可以仅考虑对在前预警碰撞点的避让，从而生成避让航线，但如果预警碰撞点距离小于获取邻接碰撞点安全值时，则船舶如果仅考虑对在前预警碰撞点的避让，那么对在后预警碰撞点进行避让时则会产生碰撞风险，所以此时需要重新规划避让航线，需要同时对在前、在后的碰撞点进行避让，也即生成第二航线。
本申请还保护一种基于海洋环境监测预警方法的设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法。
本申请还保护一种基于海洋环境监测预警方法的系统，包括监测模块，所述监测模块用于获取环境监测数据；安全判断模块，所述安全判断模块用于判断船舶实时运行数据、实时航行环境数据是否在标准阈值内；警示数据模块，所述警示数据模块用于生成告警数据、预警数据；分析模块，所述分析模块用于对船舶航行进行规划。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
应当理解，本申请实施例中，从权、各个实施例、特征可以互相组合结合，都能实现解决前述技术问题。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种海洋环境监测预警方法,其特征在于，包括步骤：
获取环境监测数据，所述环境监测数据包括船舶实时运行数据和航行环境数据；
所述航行环境数据包括实时航行环境数据、历史航行环境数据；
获取环境监测数据标准阈值，判断船舶实时运行数据、实时航行环境数据是否在标准阈值内；
在判断为否的情况下，进行告警提示，生成告警数据；
分析所述船舶实时运行数据、实时航行环境数据、历史航行环境数据，生成预警数据；
根据告警数据、预警数据对船舶航行进行规划。
2.根据权利要求1所述的海洋环境监测预警方法,其特征在于，步骤生成告警数据还包括：
识别告警提示种类，确定告警起始时间；
根据所述告警起始时间计算并反馈告警持续时间；
分别比较船舶实时运行数据、实时航行环境数据与标准阈值，并生成第一差值；
根据第一差值和告警持续时间生成风险等级；
根据风险等级生成告警数据。
3.根据权利要求2所述的海洋环境监测预警方法,其特征在于，步骤根据第一差值和告警持续时间生成风险等级模型包括：
根据船舶实时运行数据，识别实时航行环境数据之间的第一关联数据，生成关联数据组；
联合计算关联数据组中的第一差值和告警持续时间，生成风险等级。
4.根据权利要求3所述的海洋环境监测预警方法,其特征在于，步骤生成预警数据包括：
获取船舶姿态数据，根据所述船舶姿态数据和船舶实时运行数据生成实际航线数据；
查找是否存在与所述实际航线数据匹配的历史航行环境数据；
在为是的情况下，识别历史航行环境数据中的预警事件，生成预警数据。
5.根据权利要求4所述的海洋环境监测预警方法,其特征在于，步骤生成预警数据包括：
在查找为否的情况下，根据实时航行环境数据和实际航线数据构建风险因素矩阵；
识别风险因素矩阵中的参数种类和参数值，遍历历史航行环境数据，确定相似风险因素矩阵；
根据所述相似风险因素矩阵生成预警数据。
6.根据权利要求5所述的海洋环境监测预警方法,其特征在于，步骤根据告警数据、预警数据对船舶航行进行规划包括：
识别预警数据中的预警碰撞点，生成预警碰撞点的类型和排布位置，所述预警碰撞点为障碍物位置点或者历史碰撞点；
根据实际航线数据，确定船舶在实际航线中需要避让的关联预警碰撞点；
根据所述告警数据和船舶实时运行数据计算预警距离值；
根据所述预警距离值对船舶航行进行规划，生成第一航线。
7.根据权利要求6所述的海洋环境监测预警方法,其特征在于，步骤计算预警距离值之后还包括：
当所述关联预警碰撞点为多个时，识别船舶与关联预警碰撞点的预警距离值，比较各个预警距离值的大小，生成预警碰撞点集合；
计算预警碰撞点集合中相邻预警碰撞点距离的大小，生成邻接碰撞点距离；
获取邻接碰撞点安全值，当邻接碰撞点距离小于邻接碰撞点安全值时，生成第二航线。
8.根据权利要求1所述的海洋环境监测预警方法,其特征在于，所述航行环境数据包括能见度数据、风速风向数据、水流数据、温度数据、气压数据。
9.一种基于海洋环境监测预警方法的设备，其特征在于包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1-8任一项的方法。
10.一种基于海洋环境监测预警方法的系统，其特征在于，包括：
监测模块，所述监测模块用于获取环境监测数据；
安全判断模块，所述安全判断模块用于判断船舶实时运行数据、实时航行环境数据是否在标准阈值内；
警示数据模块，所述警示数据模块用于生成告警数据、预警数据；
分析模块，所述分析模块用于对船舶航行进行规划。
Priority Applications (1)
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| CN202111551028.0A CN114235050A (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种海洋环境监测预警方法、设备及系统 |
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| CN202111551028.0A CN114235050A (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种海洋环境监测预警方法、设备及系统 |
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| CN114235050A true CN114235050A (zh) | 2022-03-25 |
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| CN202111551028.0A Pending CN114235050A (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种海洋环境监测预警方法、设备及系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2021-12-17 CN CN202111551028.0A patent/CN114235050A/zh active Pending
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