CN114241813A - 一种船舶间的避碰预警方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及船舶避碰技术领域，具体涉及一种船舶间的避碰预警方法、系统及装置。本发明的方法，包括：获取用户输入的船舶的参数信息；获取船舶及相对于其他船舶的实时变量信息；利用风险判断公式做三级预警处理，当判断为对应预警级别时，直接生成对应级别的报警；将避碰报警信息、航行动态信息回传至岸端；在岸端将回传的信息数据进行实时的分析，对船员的行为活动进行监测和分析；将监测和分析结果生成预警管理信息报告并做分析处理及再学习。本发明以船舶为中心，利用船舶本身的基础信息主动的设置三级预警算法、以及根据预警信息设置反馈预警信息管理报告进行多项多方面的预警技术有效的实现了船舶与多个船舶之间的一种成本较低的避碰预警。
Description
技术领域
本发明涉及船舶避碰技术领域，具体涉及一种船舶间的避碰预警方法、系统及装置。
背景技术
随着全球化的发展，船舶作为水上运输的主要的工具，是全球综合运输体系中的重要组成部分，并且正日益显示出它的巨大作用。全球船舶档案中，全球运营中的国际航行船舶，共计79753艘，其中干散货船10472艘，普通散货14124艘、集装箱船5064艘、油船7201艘，这4个主力船型占据全球船舶数量的46.21％。2020年，全球商船船队载重吨之和为21.27亿dwt(在船舶中表示载重吨位，Dead Weight Tonnage,缩写为dwt)。
由于船舶水上运输的特殊性，如目前港口设施(码头)在不断增加，大小船舶的数量在呈几何级增加，但是港口的航道依旧还是原来的航道，航道宽度没有增大；如港口的特殊性，在于大多数的港口码头都是地处黄金水道，途径的大小船舶不计其数，特别是在初涨和初落时，通航密度特别大，而此时正是码头停泊、靠岸的最佳时机。此外，与普通的路上运输不同的是，海上航线上没有设置交通警察，其航道通行的安全问题极为重要。
根据各种相关资料文献的记录，船撞桥事故在世界各地一直在不断地发生，船撞桥事故的次数远比人们想象的频繁。而且由于受到天气、距离和障碍物等因素的影响导致船舶通讯不够畅通、船舶反应速度慢、碰撞事故多、损失大、应急援救反映慢，常常会造成难以弥补的船舶事故。
现有技术中已经有对于防止船撞桥事故的一些被动式的技术的研究，大多数研究是针对船舶撞桥事故经行分析，从桥梁的角度出发，只能依赖于船舶雷达的反应和报警，是单向交流行为，而港口设施相对来说是被动的，只能等待被人们发现；如专利文献[1]公告号CN202159434U，涉及一种基于无线传感网络的船舶与桥梁防撞系统，从桥梁的角度作为研究对象，检测桥梁附近的船舶的位置及信息等，来达到防止船舶碰桥梁。也有一些研究是从船舶的角度出发主动式的研究，如专利文献[2]公布号CN104732806A，涉及船桥碰撞风险自动识别与预警系统，适当的利用船舶的主动性，利用AIS信息实现船桥碰撞风险自动识别和避碰分析。或，如专利文献[3]公布号CN110335505A，涉及一种桥梁主动防撞报警系统与方法，主动预测桥梁下舷与桥墩被碰撞的风险，并提供相应的声光报警，引导船舶安全通过桥孔。
虽然对于防止船撞桥事故的一些技术的研究已经较为普遍，但是对于船舶间避碰的研究还较为缺乏。如一些研究，在船端起到辅助建议的作用，缺乏与岸端的交互，公告号CN2874529，涉及一种雷达检波遥控避碰预警装置，其提供一种雷达检波遥控避碰预警装置，其在船舶与港口，船舶与船舶之前实现双向信息交流，将被动方积极调动起来，化为主动，从而更有效的避免碰撞的发生，达到安全运输与生产。但是，船与船在港内通过雷达发现其它的船只，根本无法了解其它船只是否有采取措施，或者采取了何种措施进行积极的避让，以免发生碰撞，所以对于被发现的多个船只来说，其也是被动方，因此并没有完全实现船只的有效主动避碰。
此外，由于预警距离短，受天气影响大，也不能有效解决船舶碰撞的事故，即便现有技术中利用AIS信息实现避碰，但是对于逃避监查而关闭AIS设备的现象，执法部门多祈要较多的人工干预才能确认该船怕，对于较繁忙的河道并不可行。现有的一些设施，如采用雷达、灯光、语音、声响等一次报警且的单项技术，操作上都需要人来控制，而现行的岗位船舶是单人操纵，港口设施内无专人负责避碰管理，而同时操纵几项设备，就目前来说单人是无法做到的，极为容易产生人为疏忽引起的碰撞事故；因为船舶吨位较重且难以快速调整，如果，没有及时采取措施或仅有单个人员在管控的情况下很容易发生事故且难以补救。而且，目前市场上的船舶避碰产品，价格都在1百万左右，对与依靠中小船舶的公司或个人来说是一笔极为昂贵的费用。
因此，面对目前高昂成本的船舶避碰系统中存在的：船只与船只或岸端之间存在的被动性、单项报警技术的人为操纵及管理容易造成的疏漏的问题，亟需一种船舶与船舶之间的一种成本较低的避碰预警系统。
发明内容
为了能够有效的解决目前高昂成本的船舶避碰系统存在的：船只与船只或岸端之间存在的被动性、单项报警技术、人为操纵以及其容易造成的疏漏的问题，本发明提供一种船舶间避碰预警方法、系统及装置。
本发明请求保护以下技术方案：
本发明提供了一种船舶间的避碰预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1获取船舶本身参数信息，获取用户在用户端输入的船舶本身参数信息，所述船舶本身参数信息包括：SDCPA、STCPA、MinDCPA、MinT等参数的数据；
S2获取船舶的实时变量信息，实时获取基于AIS、雷达系统的船舶以及相对于其他船舶的实时变量信息，所述实时变量信息包括：变量DCPA、TCPA以及距离D的信息；
S3数据处理与预警，利用风险判断公式将S1、S2中获取的数据进行处理；并判断出船舶是否具有避碰风险，并将判断结果进行分类；所述分类包括三级预警级别，当判断为对应预警级别时，直接调用船舶上的报警装置生成对应级别的报警；
S4预警信息回传，将避碰报警信息、航行动态信息通过卫星通信系统回传至岸端；
S5行为监测，在岸端将回传的所述避碰报警信息数据、航行动态信息进行实时的数据分析，并对船舶成员的针对报警所采取的行为活动进行监测和分析；
S6生成预警信息管理报告，将步骤S5中的监测和分析结果生成预警管理信息报告，并将所述预警信息管理报告发送给岸端的安全管理人员，所述安全管理人员基于所述预警信息管理报告对船舶端的船员进行培训及再学习。
进一步的，所述S3数据处理与预警步骤中，所述风险判断公式具体包括：
当满足下述条件时，所述分类为一级预警级别：
DCPA≤MinDCPA，且TCPA≤STCPA*6/5，TCPA＞MinT*2；或，DCPA＞MinDCPA，DCPA≤SDCPA，且TCPA≤STCAP，TCPA＞STCAP*3/5；或，DCPA＞SDCPA，DCPA≤SDCPA+1海里，且TCPA≤STCPA*4/5；或，距离D＜SDCPA+1时；
当满足下述条件时，所述分类为二级预警级别：
DCPA≤MinDCPA，且MinT＜TCPA≤MinT*2；或，DCPA＞MinDCPA，DCPA≤SDCPA，且TCPA≤STCPA*3/5；或，距离D＜SDCPA；
当满足下述条件时，所述分类为三级预警级别：
DCPA≤MinDCPA，且TCPA≤MinT；或，距离D＜MinDCPA时。
进一步的，所述S3数据处理与预警步骤中，所述报警装置包括不同级别颜色告警灯，蜂鸣器告警装置、其他语音报警装置等；
当判断处于一级预警级别，直接调用船舶上的所述告警灯进行蓝色光提示，同时进行语音播报，警告船员需要到驾驶室处理，生成普通报警提醒；
当判断处于二级预警级别，直接调用船舶上的所述告警灯进行黄色光提示，同时进行语音播报，警告船员需要到驾驶室进行紧急处理，生成特别报警提醒；
当判断处于三级预警级别，直接调用船舶上的所述告警灯进行红色光提示，同时进行蜂鸣器告警声，警告船员需要到驾驶室以及船长室进行特急处理，生成特急报警提醒。
进一步的，所述避碰预警方法基于船舶的特点包括三次风险危机处理操作过程：处于所述一级预警级别时，船员操作处理进行避让，当避碰风险消失后，结束一级报警；避碰风险未消失时，根据实时获取数据进行数据处理，判断处于二级预警级别时，船员操作处理进行避让，当避碰风险消失后，结束二级报警；避碰风险未消失时，根据实时获取数据进行数据处理，判断处于三级预警级别时，船员或船长操作处理进行避让，当避碰风险消失后，结束三级报警。
优选的，将避碰报警信息、航行动态信息通过卫星通信系统根据每分钟回传一次的频率回传至岸端；所述避碰报警信息、航行动态信息包括避碰预警记录、本船及周围船的航行状态。
本发明还提供一种船舶间的避碰预警系统，其特征在于，包括以下模块：
获取船舶本身参数信息模块，用于获取用户在用户端输入的船舶本身参数信息，所述船舶本身参数信息包括：SDCPA、STCPA、MinDCPA、MinT等参数的数据；
获取船舶的实时变量信息模块，用于实时获取基于AIS、雷达系统、GYRD、GPS、自动舵的船舶以及相对于其他船舶的实时变量信息，所述实时变量信息包括：变量DCPA、TCPA以及距离D的信息；
数据处理与预警模块，用于利用风险判断公式将获取船舶本身参数信息模块、获取船舶的实时变量信息模块中获取的数据进行处理；并判断出船舶是否具有避碰风险，并将判断结果进行分类；所述分类包括三级预警级别，当判断为对应预警级别时，直接调用船舶上的报警装置生成对应级别的报警；
预警信息回传模块，用于将避碰报警信息、航行动态信息通过卫星通信系统回传至岸端；
行为监测模块，用于在岸端将回传的所述避碰报警信息数据、航行动态信息进行实时的数据分析，并对船舶成员的针对报警所采取的行为活动进行监测和分析；
生成预警信息管理报告模块，用于将行为监测模块中的监测和分析结果生成预警管理信息报告，并将所述预警信息管理报告发送给岸端的安全管理人员，所述安全管理人员基于所述预警信息管理报告对船舶端的船员进行培训及再学习。
进一步的，所述一种船舶间的避碰预警系统，还包括人机交互子模块以及存储子模块；
所述人机交互子模块，包括用户端、主副面板端；所述用户端是所述系统的主要显示界面，用于用户直观的输入船舶本身参数信息、直观的显示、查询、调整所述系统中的数据信息以及对所述系统进行设置；所述主副面板端用于在驾驶室的主面板和船长室的副面板上输出声光报警，提醒驾驶员以及在紧急时刻提醒船长；
存储子模块，用于在船端和岸端都进行数据存储，保证数据不能被篡改；在船端的存储是存储在面板内置的内存卡中。
进一步的，所述一种船舶间的避碰预警系统，还包括拓展子模块，用于根据用户的要求进行定制所述避碰预警系统，可在需要的地方增加报警装置，提升报警覆盖范围。
本发明还提供一种电子装置示意图，其特征在于，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的所述的一种船舶间的避碰预警系统的配置程序，所述配置程序被所述处理器执行时可以实现所述的一种船舶间的避碰预警方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读的存储介质上存储有所述的一种船舶间的避碰预警系统的配置程序，所述配置程序可以被一个或多个处理器执行，以实现所述的一种船舶间的避碰预警方法。
与现有技术相比，本发明以船舶为中心，利用船舶本身的信息主动的设置三级预警算法并调用船舶上常用的报警装置、以及根据预警信息设置反馈预警信息管理报告，进行多项多方面的预警技术，有效的实现了船舶与多个船舶之间的成本较低的避碰预警。首先，一方面利用船端的船与船防碰撞报警系统可以多次提醒驾驶员碰撞风险，根据船舶会遇的紧急程度，巧妙设置的三级预警算法直接调用船舶上的报警装置，以声光的形式输出3个等级的防碰撞预警，提醒驾驶员注意碰撞危险，尽早采取相应的措施，在产生3级报警时，安装在船长室的装置也会产生声光报警，船长可第一时间前往驾驶室，处理紧急事态，减少碰撞事故发生率减少人为疏忽引起的碰撞事故，起到预警的作用；另一方面，利用本发明系统中岸端的行为监测以及生成的预警管理报告可以发现驾驶员的操作隐患和不良习惯，有针对性的提出改进意见，起到预防的作用，从而提升船舶的航行安全性；还可以根据不同船舶或船主自身的需求设计了具有很好的适应性及交互性的显示界面及操作输入端；同时结合船舶报警的常用的报警装置以及拓展模块实现低成本、可拓展的报警，可以节省船员或船主的成本有利于大范围的推广。
附图说明
图1.本发明提供的一种船舶间的避碰预警方法的实现步骤图。
图2.本发明提供的一种船舶间的避碰预警系统的配置程序模块图。
图3.本发明提供的一种船舶间的避碰预警系统的部署图。
图4.本发明提供的一种船舶间的避碰预警系统的子配置程序模块图。
图5.本发明提供的一种船舶间的避碰预警系统的显示客户端的展示图。
图6.本发明提供的一种船舶间的避碰预警系统的安装示意图。
图7.本发明提供的一种船舶间的避碰预警系统的船长室及驾驶室的器件的布置图。
图8.本发明提供的一种船舶间的避碰预警系统的船端与岸端之间的传输过程示意图。
图9.本发明提供的一种船舶间的避碰预警系统的某种船舶上拓展或增加报警装置的一种器件布置图。
图10.本发明提供的一种船舶间的避碰预警系统拓展或增加报警装置的连接关系示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆益不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统，产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
首先，在对本申请实施例进行描述的过程中出现的部分名词或术语适用于如下解释：
将SDCPA、MinDCPA、STCPA、MinT作为基准参数，确定各级提醒、报警触发条件的细分参数；其中，SDCPA：安全会遇距离，由公司航行政策确定。MinDCPA:最小会遇距离，由船长根据本船操纵性能确定。STCPA：安全避让时间，由船长根据本轮操纵性能、驾驶员素质、水域环境确定。MinT:最小叫船长时间，由船长根据从船长接到报警到抵达驾驶台时间、判断局面时间、船舶操纵性能等情况确定。
如图1所示，本发明提供的一种船舶间的避碰预警方法，包括以下步骤：
步骤S1获取船舶本身参数信息，获取用户在用户端输入的船舶本身参数信息，所述船舶本身参数信息包括：SDCPA、STCPA、MinDCPA、MinT等参数的数据；所述船舶本身参数信息根据船本身及船员的经验进行定义，每一条船不同具体的参数会有区别；因此，本方法针对船只本身为中心，为下面主动设置适用船只的报警算法做基础。
步骤S2获取船舶的实时变量信息，实时获取基于AIS、雷达系统、GYRD、GPS、自动舵的船舶以及相对于其他船舶的实时变量信息，所述实时变量信息包括：变量DCPA、TCPA以及距离D的信息；变量DCPA、TCPA以及距离D的信息分别具体代表：DCPA：航行政策规定的最小会遇距离；TCPA：最小会遇时间；距离D：本船与对方船距离。这些变量信息不仅局限于以单个船只为对象，实际上只要处于算法设定范围内，所有船只都作为参照对象，这满足了船与多个船之间的设计方案。
步骤S3数据处理与预警，利用风险判断公式将S1、S2中获取的数据进行处理；并判断出船舶是否具有避碰风险，并将判断结果进行分类；所述分类包括三级预警级别，当判断为对应预警级别时，直接调用船舶上的报警装置生成对应级别的报警。
在本实施例中，所述风险判断公式具体包括：
当满足下述条件时，所述分类为一级预警级别：
DCPA≤MinDCPA，且TCPA≤STCPA*6/5，TCPA＞MinT*2；或，DCPA＞MinDCPA，DCPA≤SDCPA，且TCPA≤STCAP，TCPA＞STCAP*3/5；或，DCPA＞SDCPA，DCPA≤SDCPA+1海里，且TCPA≤STCPA*4/5；或，距离D＜SDCPA+1时；
当满足下述条件时，所述分类为二级预警级别：
DCPA≤MinDCPA，且MinT＜TCPA≤MinT*2；或，DCPA＞MinDCPA，DCPA≤SDCPA，且TCPA≤STCPA*3/5；或，距离D＜SDCPA；
当满足下述条件时，所述分类为三级预警级别：
DCPA≤MinDCPA，且TCPA≤MinT；或，距离D＜MinDCPA时。
在本实施例中，所述S3数据处理与预警步骤中，所述报警装置包括不同级别颜色告警灯，蜂鸣器告警装置、其他语音报警装置等。
当判断处于一级预警级别，直接调用船舶上的所述告警灯进行蓝色光提示，同时进行语音播报，警告船员需要到驾驶室处理，生成普通报警提醒；
当判断处于二级预警级别，直接调用船舶上的所述告警灯进行黄色光提示，同时进行语音播报，警告船员需要到驾驶室进行紧急处理，生成特别报警提醒；
当判断处于三级预警级别，直接调用船舶上的所述告警灯进行红色光提示，同时进行蜂鸣器告警声，警告船员需要到驾驶室以及船长室进行特急处理，生成特急报警提醒。三级报警是最危险的一级，船长是船舶的安全责任第一人，所以要在船长室报警，让船长第一时间上驾驶室处理风险。
步骤S4预警信息回传，将避碰报警信息、航行动态信息通过卫星通信系统回传至岸端。
在本实施例中，将避碰报警信息、航行动态信息通过卫星通信系统根据每分钟回传一次的频率回传至岸端；所述避碰报警信息、航行动态信息包括避碰预警记录、本船及周围船的航行状态。每分钟回传一次的频率是可以根据用户的要求设定。需要考量存储以及安全性的方面，频率越高时，对于回传信息的分析和处理更为准确，更能保障安全管理，但是数据量也较为巨大；因此，这里考虑到船舶航行动态的情况，定为次频率。
步骤S5行为监测，在岸端将回传的所述避碰报警信息数据、航行动态信息进行实时的数据分析，并对船舶成员的针对报警所采取的行为活动进行监测和分析。将避碰报警信息数据与航行动态信息结合进行实时的数据分析，有利于监控本船舶以及其他船舶的状态并结合对船员所采取的措施的监控，更有效的反应是否存在人为原因的疏漏。
步骤S6生成预警信息管理报告，将步骤S5中的监测和分析结果生成预警管理信息报告，并将所述预警信息管理报告发送给岸端的安全管理人员，所述安全管理人员基于所述预警信息管理报告对船舶端的船员进行培训及再学习。
本发明提供的一种船舶间的避碰预警方法，所述避碰预警方法基于船舶的特点包括三次风险危机处理操作过程：处于所述一级预警级别时，船员操作处理进行避让，当避碰风险消失后，结束一级报警；避碰风险未消失时，根据实时获取数据进行数据处理，判断处于二级预警级别时，船员操作处理进行避让，当避碰风险消失后，结束二级报警；避碰风险未消失时，根据实时获取数据进行数据处理，判断处于三级预警级别时，船员或船长操作处理进行避让，当避碰风险消失后，结束三级报警。这是根据众多船长的经验制定的报警条件。创新性地提出多级报警逻辑和避碰策略，形成了基于该创新的算法逻辑模型和报警方案。第一级预警产生后，需要驾驶员操作进行避让，如果没有操作或者操作没有效果，必须要进一步报警。
如图2所示，本发明还提供一种船舶间的避碰预警系统，包括以下模块：
获取船舶本身参数信息模块101，用于获取用户在用户端输入的船舶本身参数信息，所述船舶本身参数信息包括：SDCPA、STCPA、MinDCPA、MinT等参数的数据。
获取船舶的实时变量信息模块102，用于实时获取基于AIS及雷达系统的船舶相对于其他船舶的实时变量信息，所述实时变量信息包括：变量DCPA、TCPA以及距离D的信息；
数据处理与预警模块103，用于利用风险判断公式将获取船舶本身参数信息模块、获取船舶的实时变量信息模块中获取的数据进行处理；并判断出船舶是否具有避碰风险，并将判断结果进行分类；所述分类包括三级预警级别，当判断为对应预警级别时，直接调用船舶上的报警装置生成对应级别的报警；
预警信息回传模块104，用于将避碰报警信息、航行动态信息通过卫星通信系统回传至岸端；
行为监测模块105，用于在岸端将回传的所述避碰报警信息数据、航行动态信息进行实时的数据分析，并对船舶成员的针对报警所采取的行为活动进行监测和分析；
生成预警信息管理报告模块106，用于将行为监测模块中的监测和分析结果生成预警管理信息报告，并将所述预警信息管理报告发送给岸端的安全管理人员，所述安全管理人员基于所述预警信息管理报告对船舶端的船员进行培训及再学习。
如图3所示，本发明提供的一种船舶间的避碰预警系统的部署图。其中，获取船舶本身参数信息模块101的数据来源于参数的人工输入；获取船舶的实时变量信息模块102的数据来源于输入接口，包括雷达、AIS系统、GYRD、GPS、自动舵，输入接口的数据经过获取船舶的实时变量信息模块102处理后直接得到实时的变量DCPA、TCPA以及距离D的信息数据；使能开关是指屏幕上开启或者关闭报警功能的按钮，便于操作人员及时手动关闭或开启报警；告警和提醒清除信号是指屏幕上的消音按钮，用于清除危险时或其他环境时可选的手动消音；通过数据处理与预警模块103进行在提示和告警输出接口接入船长室或/和驾驶室进行三级预警；本地航行信息存贮通过新进先出的方式存储，本地会保存数据，如果内存满了会自动删除最早的数据；通过预警信息回传模块104以及行为监测模块105将避碰日志、航行动态、值班报表等信息传回至岸端，通过生成预警信息管理报告模块106，用于将行为监测模块中的监测和分析结果生成预警管理信息报告，并将所述预警信息管理报告发送给安全管理人员，并基于所述预警信息管理报告做分析处理及再学习。此外，安装后的船舶避碰系统使用24V直流供电，可长时间稳定运行。
如图4所示，在本实施例中，所述一种船舶间的避碰预警系统，还包括人机交互子模块201、存储子模块202、拓展子模块103。
其中，所述人机交互子模块201包括用户端、主副面板端；所述用户端是所述系统的主要显示界面，用于用户直观的输入船舶本身参数信息、直观的显示、查询、调整所述系统中的数据信息以及对所述系统进行设置；所述主副面板端用于在驾驶室的主面板和船长室的副面板上输出声光报警，提醒驾驶员以及在紧急时刻提醒船长。
如图5所示，是本发明提供的一种船舶间的避碰预警系统的用户端显示界面，所述获取船舶本身参数信息模块101获取的数据通过该输入终端界面用户的输入来获取。不同船的报警参数都不一样，可根据船舶本身特性和航行环境进行配置，可在屏幕的设置界面进行修改。普通的船配置一个常用的报警参数。
在所述人机交互子模块201中的主副面板端，系统利用提供的蜂鸣器，在驾驶室的主面板和船长室的副面板上的屏幕上有报警灯，通过蜂鸣器和报警灯闪烁来实现预警，在驾驶室的主面板和船长室的副面板上输出声光报警，驾驶室的用于提醒驾驶员，船长室的用于在紧急时刻提醒船长；人机交互子模块201的主副面板端还包括也可以由船员或船长人为的根据面板显示内容，进行选择及调整包括报警灯和各个按钮的位置，设置参数等操作方式；也可以由船员或船长人为的在显示屏上进行选择及调整或及时关闭报警。
所述存储子模块202，用于在船端和岸端都进行数据存储，保证数据不能被篡改；在船端的存储是存储在面板内置的内存卡中。一般现有技术不保存数据。可靠性体现在数据不能被篡改，且在船端和岸端都进行保存。
其中所述拓展子模块203，用于根据用户的要求进行定制所述避碰预警系统，可在需要的地方增加报警装置，提升报警覆盖范围。
如图6所示，本发明提供的一种船舶间的避碰预警系统可以部署灵活，本发明在“新上海”轮上进行的实施，显示器可选，可提供台式和嵌入式安装，如图6所示，图中I为绘制台式安装的示意图II为实际中台式安装后的展示图。
在本实施例中，采用在“新上海”轮上的实施，如图7所示，在驾驶室安装了主面板，在船长室安装了延伸面板。两个面板之间通过网线连接。主面板接入了船舶AIS数据，设置了报警参数。
本发明提供的船与船防避碰报警系统将避碰报警信息、航行动态信息通过卫星通信系统回传至岸端，进行行为监测来对数据进行统计分析，生成避碰报警报告发送给安全管理人员，进行行为监测可以发现识别驾驶员在避碰过程中的操作隐患和不良习惯，安全管理人员可据此对驾驶员进行培训，帮助驾驶员改进提升其操作水平，从根本上预防碰撞事故的发生。如图8所示，本发明提供的一种船舶间的避碰预警系统的船端与岸端之间的传输过程示意图。避碰预警系统将回传数据通过交换机传输至路由器，通过路由器、通讯系统与岸端系统实现数据的双端传播，如将生成的预警信息管理报告回传至船端。
在本实施例中，所述拓展子模块203，用于根据用户的要求进行定制所述避碰预警系统，可在需要的地方增加报警装置，提升报警覆盖范围。拓展的模块203包括驾控台以及延伸报警面板，目前的方案是在船长室安装，可根据用户要求在其他地点也安装同样的面板。如图9所示，本实施例提供的一种船舶间的避碰预警系统的某种船舶上拓展或增加报警装置的一种器件布置图。从图中可以看出，报警装置除了装置在船长室01,、驾驶室02外，还可以设置在船尾部05、工作间或娱乐室03、餐厅04，具体船舶可以根据需求进项拓展与定制，吨位较小的船舶可以只在驾驶室与船长室设置，吨位较大的可以设置在船体多处。
无论设置在船体何处，所有的布置的器件都由驾控台实现控制，如图10所示，在船长室01、驾驶室02、工作间或餐厅03、娱乐室04、船尾部05等位置进行布置的器件都由驾控台(这里指船长室01或驾驶室02)实现控制。
本实施例还提供一种电子装置示意图，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的本实施例所述的一种船舶间的避碰预警系统的配置程序，所述配置程序被所述处理器执行时可以实现本实施例所述的一种船舶间的避碰预警方法。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读的存储介质上存储有本实施例所述的一种船舶间的避碰预警系统的配置程序，所述配置程序可以被一个或多个处理器执行，以实现本实施例所述的一种船舶间的避碰预警方法。
综上所述，本发明相比于现有技术，具有以下优点：
1.汇聚资深船长多年航海经验和思想，创新性地提出多级报警逻辑和避碰策略，形成了基于该创新的算法逻辑模型和报警方案；船与船防碰撞报警系统安装在船舶驾驶室，采集AIS等航行设备的信息并计算分析，以SDCPA、STCPA、MinDCPA、MinT这4个可调参数为基准，根据船舶会遇的紧急程度，以声光的形式输出3个等级的防碰撞预警，提醒驾驶员注意碰撞危险，尽早采取相应的措施，在产生3级报警时，安装在船长室的装置也会产生声光报警，船长可第一时间前往驾驶室，处理紧急事态，减少碰撞事故发生率。
2.安全性：系统报警按威胁程度分为三级，从最低威胁开始以不同的声光报警提醒驾驶人员，便于及时发现威胁，研判威胁程度，通过操作消除威胁。
3.实用性：操作简便，自动报警，人机交互模块符合船员及船长的常用习惯。
4.适用性：基于不同的船舶输入的船舶本身参数信息，包括：SDCPA、STCPA、MinDCPA、MinT等参数的数据；这些船舶本身参数信息根据船本身及船员的经验进行定义，每一条船不同具体的参数会有区别；因此，本方法针对船只本身为中心，可按不同船舶类型进行配置，适用于各种类型和不同大小的船舶。
5.灵活性：部署灵活，显示器可选，可提供台式和嵌入式安装。
6.可靠性：系统不提供原始数据更改功能，数据具唯一性，数据至少保存2年，数据可向岸传递进行备份。
7.稳定性：现有技术采用交流220V或者DC24V，本发明使用24V直流供电，系统可长时间稳定运行。
8.拓展性：系统可按用户要求定制，可在需要的地方增加报警装置，提升报警覆盖范围。
9.性价比高：现有技术，如智能航行系统，其包含航线优化、辅助避碰功能，但价格很高。本发明是采用了基础的报警功能，所以费用低。投入小，辅助决策功效强，易于推广应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种船舶间的避碰预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1获取船舶本身参数信息，获取用户在用户端输入的船舶本身参数信息，所述船舶本身参数信息包括：SDCPA、STCPA、MinDCPA、MinT等参数的数据；
S2获取船舶的实时变量信息，实时获取基于AIS、雷达系统的船舶以及相对于其他船舶的实时变量信息，所述实时变量信息包括：变量DCPA、TCPA以及距离D的信息；
S3数据处理与预警，利用风险判断公式将S1、S2中获取的数据进行处理；并判断出船舶是否具有避碰风险，并将判断结果进行分类；所述分类包括三级预警级别，当判断为对应预警级别时，直接调用船舶上的报警装置生成对应级别的报警；
S4预警信息回传，将避碰报警信息、航行动态信息通过卫星通信系统回传至岸端；
S5行为监测，在岸端将回传的所述避碰报警信息数据、航行动态信息进行实时的数据分析，并对船舶成员的针对报警所采取的行为活动进行监测和分析；
S6生成预警信息管理报告，将步骤S5中的监测和分析结果生成预警管理信息报告，并将所述预警信息管理报告发送给岸端的安全管理人员，所述安全管理人员基于所述预警信息管理报告对船舶端的船员进行培训及再学习。
2.根据权利要求1所述的一种船舶间的避碰预警方法，其特征还在于，所述S3数据处理与预警步骤中，所述风险判断公式具体包括：
当满足下述条件时，所述分类为一级预警级别：
DCPA≤MinDCPA，且TCPA≤STCPA*6/5，TCPA＞MinT*2；或，DCPA＞MinDCPA，DCPA≤SDCPA，且TCPA≤STCAP，TCPA＞STCAP*3/5；或，DCPA＞SDCPA，DCPA≤SDCPA+1海里，且TCPA≤STCPA*4/5；或，距离D＜SDCPA+1时；
当满足下述条件时，所述分类为二级预警级别：
DCPA≤MinDCPA，且MinT＜TCPA≤MinT*2；或，DCPA＞MinDCPA，DCPA≤SDCPA，且TCPA≤STCPA*3/5；或，距离D＜SDCPA；
当满足下述条件时，所述分类为三级预警级别：
DCPA≤MinDCPA，且TCPA≤MinT；或，距离D＜MinDCPA时。
3.根据权利要求2所述的一种船舶间的避碰预警方法，其特征还在于，所述S3数据处理与预警步骤中，所述报警装置包括不同级别颜色告警灯，蜂鸣器告警装置、其他语音报警装置等；
当判断处于一级预警级别，直接调用船舶上的所述告警灯进行蓝色光提示，同时进行语音播报，警告船员需要到驾驶室处理，生成普通报警提醒；
当判断处于二级预警级别，直接调用船舶上的所述告警灯进行黄色光提示，同时进行语音播报，警告船员需要到驾驶室进行紧急处理，生成特别报警提醒；
当判断处于三级预警级别，直接调用船舶上的所述告警灯进行红色光提示，同时进行蜂鸣器告警声，警告船员需要到驾驶室以及船长室进行特急处理，生成特急报警提醒。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种船舶间的避碰预警方法，其特征还在于，所述避碰预警方法基于船舶的特点包括三次风险危机处理操作过程：处于所述一级预警级别时，船员操作处理进行避让，当避碰风险消失后，结束一级报警；避碰风险未消失时，根据实时获取数据进行数据处理，判断处于二级预警级别时，船员操作处理进行避让，当避碰风险消失后，结束二级报警；避碰风险未消失时，根据实时获取数据进行数据处理，判断处于三级预警级别时，船员或船长操作处理进行避让，当避碰风险消失后，结束三级报警。
5.根据权利要求1所述的一种船舶间的避碰预警方法，其特征还在于，将避碰报警信息、航行动态信息通过卫星通信系统根据每分钟回传一次的频率回传至岸端；所述避碰报警信息、航行动态信息包括避碰预警记录、本船及周围船的航行状态。
6.一种船舶间的避碰预警系统，其特征在于，包括以下模块：
获取船舶本身参数信息模块，用于获取用户在用户端输入的船舶本身参数信息，所述船舶本身参数信息包括：SDCPA、STCPA、MinDCPA、MinT等参数的数据；
获取船舶的实时变量信息模块，用于实时获取基于AIS、雷达系统、GYRD、GPS、自动舵的船舶以及相对于其他船舶的实时变量信息，所述实时变量信息包括：变量DCPA、TCPA以及距离D的信息；
数据处理与预警模块，用于利用风险判断公式将获取船舶本身参数信息模块、获取船舶的实时变量信息模块中获取的数据进行处理；并判断出船舶是否具有避碰风险，并将判断结果进行分类；所述分类包括三级预警级别，当判断为对应预警级别时，直接调用船舶上的报警装置生成对应级别的报警；
预警信息回传模块，用于将避碰报警信息、航行动态信息通过卫星通信系统回传至岸端；
行为监测模块，用于在岸端将回传的所述避碰报警信息数据、航行动态信息进行实时的数据分析，并对船舶成员的针对报警所采取的行为活动进行监测和分析；
生成预警信息管理报告模块，用于将行为监测模块中的监测和分析结果生成预警管理信息报告，并将所述预警信息管理报告发送给岸端的安全管理人员，所述安全管理人员基于所述预警信息管理报告对船舶端的船员进行培训及再学习。
7.根据权利要求6所述的一种船舶间的避碰预警系统，其特征还在于，还包括人机交互子模块以及存储子模块；
所述人机交互子模块，包括用户端、主副面板端；所述用户端是所述系统的主要显示界面，用于用户直观的输入船舶本身参数信息、直观的显示、查询、调整所述系统中的数据信息以及对所述系统进行设置；所述主副面板端用于在驾驶室的主面板和船长室的副面板上输出声光报警，提醒驾驶员以及在紧急时刻提醒船长；
存储子模块，用于在船端和岸端都进行数据存储，保证数据不能被篡改；在船端的存储是存储在面板内置的内存卡中。
8.根据权利要求6或7所述的一种船舶间的避碰预警系统，其特征还在于，还包括拓展子模块，用于根据用户的要求进行定制所述避碰预警系统，可在需要的地方增加报警装置，提升报警覆盖范围。
9.一种电子装置示意图，其特征在于，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的权利要求6--8任一项所述的一种船舶间的避碰预警系统的配置程序，所述配置程序被所述处理器执行时可以实现权利要求1-5任一项所述的一种船舶间的避碰预警方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读的存储介质上存储有权利要求6--8任一项所述的一种船舶间的避碰预警系统的配置程序，所述配置程序可以被一个或多个处理器执行，以实现权利要求1-5任一项所述的一种船舶间的避碰预警方法。
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