CN117456687A - 一种无人值守船舶的乘员安全自动监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于船舶安全监测技术领域，特别涉及一种无人值守船舶的乘员安全自动监测系统及监测方法。该监测方法包括S1、将船舶进行空间划分：船内部、甲板和船舷外各自划分为若干个空间单元；S2、统计净上船的乘员总数R_总；S3、对船内部和甲板中所有空间单元进行乘员的位置监测，并统计船内部和甲板中所有空间单元的乘员数之和M_总；S4、通过判断R_总与M_总是否相等，并在有乘员数异常后进行救援和报警；S5、对船舷外周围的海面进行安全监测，并在有人落水后进行救援和报警。本发明中不同设备的监测信息可以互相验证，提高对乘员安全的监测能力，并自动判断是否有乘员落水，全方面对乘员进行安全监测，确保所有乘员的人身安全。

Description

一种无人值守船舶的乘员安全自动监测系统及监测方法

技术领域

本发明属于船舶安全监测技术领域，特别涉及一种无人值守船舶的乘员安全自动监测系统及监测方法。

背景技术

一般有人值守的船舶，有船务人员负责驾驶、设备维保和乘员安全等业务，而无人驾驶的船舶不需要船务人员，无人驾驶游船、游艇等可以没有船务人员，使用无人驾驶船舶的乘员既是用户也是安全员，需要有乘员作为安全负责人接收船舶管理单位、船舶控制系统的信息和指令，负责船舶乘员的安全管理。因为乘员与组织人不一定通晓船务，只能简单的使用船舶，所以针对于无人值守的船舶的乘员管理、乘员的人身安全管理是需要解决的难题。

发明内容

本发明提出一种无人值守船舶的乘员安全自动监测系统及监测方法，解决了上述问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种无人值守船舶的乘员安全自动监测方法，包括以下步骤：

S1、将船舶进行空间划分：将整个船舶的空间划分形成船内部、甲板和船舷外三类不同的分区空间类型，船内部、甲板和船舷外各自分别划分为若干个独立的空间单元；

S2、统计上船乘员数、下船乘员数，计算在船乘员数之和R_总；

S3、对船内部和甲板中所有空间单元进行乘员的位置监测，根据每个独立的空间单元进入和离开的乘员数与位置监测的乘员数量分析该空间单元内的乘员数，并统计船内部和甲板中所有空间单元的乘员数之和M_总；

S4、通过判断R_总与M_总是否相等，从而判断在船乘员数是否存在乘员数异常的情况，并在有乘员数异常后进行救援和报警；

S5、利用波频、视频和声频监测设备对船舷外周围的海面进行漂浮物形状、漂浮物图像和声音的安全异常监测，判断是否有乘员落水，监测判断出乘员落水后发出警示，提示乘员观察，并进行远程报警提示。

通过上述技术方案，通过对上下船的乘员数进行统计分析，对在船舶内部和甲板的各空间单元的乘员数进行统计，对比两个数量，从而及时判断船舶上的乘员数量是否有异常，以便监测船舶上的所有乘员的安全状况。不仅需要对船舶上的乘员进行乘员数统计，还要对船舶周围的海面的形状、图像和声音等进行监测，从而及时判断是否有乘员落水，以及时警示提醒乘员安全负责人采取措施，通过远程连接船舶管理单位进行救援或者报警。

可选的，步骤S1中，建立以船头方向行进为前进方向、横摆为水平方向、船舱舱底至甲板层方向为竖直方向的全船的空间坐标系，根据船内部、甲板的空间结构是否连通、乘员是否可以进入划分为若干个单独的空间单元，对于乘员不能进入的空间不建立空间单元，作为墙体进行划分，每个独立的空间单元的位置是在特定的坐标范围内，根据乘员在空间的位置信息判断乘员属于哪个空间单元的坐标范围，从而确定和统计每个空间单元的乘员数量。

通过上述技术方案，建立这个空间坐标系以及划分空间单元，有效解决了分区统计船舱和甲板不同空间与位置的乘员数量的定位问题。

可选的，步骤S1中，设定各个空间单元的逻辑关系，建立双向网络图，进出船舶的门设定为源或者汇，其中，源代表上船，汇代表下船，如果有多个进出船舶的门，则设置多个源和汇，用以统计进出船舶的乘员数；在船舶的所有允许乘员通行的门洞或通道的内外两侧设置对射式光电开关，根据两侧的通断顺序判断乘员的流向，分析记录两侧空间单元乘员的进或出的数量，从而记录两侧空间单元的乘员数量变化；同时在船舶的所有对着上下船的门或通道的出入口安装室内摄像机，室内摄像机通过拍摄并记录乘员的位置变化，对门或通道的出入口的乘员流动情况进行监测，并与对射式光电开关记录的乘员进出数量信息进行核准校对。

通过上述技术方案，通过对船舶的所有上下船的舱门和通道进行乘员数统计，能够对上船和下船的乘员数进行统计，有利于及时统计出实际上船的乘员数，为后续统计在船舶上的乘员数，提供进行比较的参考，提高对船舶乘员数统计的准确率。对射式光电开关能够与室内摄像机相配合，提高每一个门洞或者通道在统计乘员数量变化上的准确性。

可选的，步骤S1中，船内部的每个空间单元有进出的门洞或通道，能够互通的两个空间单元间之间使用一个门洞连接两个空间单元；通道空间大小如果能容纳乘员的停留，则划分为独立的空间单元；在船内部的每个空间单元中均安装有室内摄像机，室内摄像机用于拍摄记录进出该空间单元的乘员数量；在甲板围栏或者桅杆高处安装室外摄像机，甲板空间按照室外摄像机的视野范围划分为若干个独立的空间单元，室外摄像机的视野拼接后能覆盖甲板中所有的空间单元。

通过上述技术方案，船内部、甲板分别安装有室内摄像机和室外摄像机，室内摄像机和室外摄像机能够对每个空间单元进行实时的乘员监测，更直观的判断出乘员的数量，也能够在发现异常或者警示提醒时，可以通过摄像机进行音视频通话。

可选的，步骤S2中，船上的总乘员数是每个出入口的上船乘员数之和减去下船乘员数的净上船乘员数之和，即：

其中，根据每个出入口上船、下船的数据计算该出入口的净上船乘员数，如果有n个出入口，第j个出入口的净上船人数：R_j＝RI_j-RO_j

RI_j-第j个出入口的上船乘员数；

RO_j-第j个出入口的下船乘员数。

通过上述技术方案，上述计算公式能够在关闭舱门后有效快速地计算出上下船的乘员数，从而统计出实际上船的乘员数。

可选的，步骤S3中，在船内部的各个空间单元中，在乘员行走、坐立的乘员通道、楼梯及房间的地板或地毯下设置前进和水平方向排列的压电传感器，在乘员坐或者站立的柜面设置有压电传感器，根据压电传感器通断的位置变化记录每个空间单元内及空间单元之间的乘员的流动方向、运动状态以及乘员数量的增减；在甲板上铺设有压电传感器，铺设的方法与在船内部的各个空间单元铺设压电传感器的方法一致。

通过上述技术方案，压电传感器能够辅助室内摄像机和室外摄像机快速准确地统计出每个空间的单元中的实际的乘员数，避免出现乘员数量统计错误的现象。

可选的，步骤S3中，船内部和甲板上所有空间的乘员数之和等于在船的乘员数，m个空间单元内的乘员总数统计为：

根据乘员的位置和行进方向，判断其经门洞或者通道进入或者走出某个空间；每个空间单元的现有乘员数记为M_i，i为空间单元的编号，结合室内摄像机、室外摄像机、对射式光电开关以及压电传感器的信息统计相连通的各个空间单元之间的乘员数变化；有乘员进入编号i的空间单元，则用M_i+1表示计算，有乘员走出编号i的空间单元，则用M_i-1表示计算，相应的连通的单元的乘员数对应增减。

通过上述技术方案，上述公式能够在舱门关闭后，快速准确地计算出船内部和甲板上实际的在船乘员数，提高对乘员的安全监测。

可选的，步骤S5中，在船舷外安装360°环绕船舶的雷达，在雷达的安装位置处同步设置海面摄像机和拾音器，海面摄像机的水面监测视野连续拼接实现360°环绕船舶监测，海面摄像机通过视频图像的结构化分析判断海面漂浮物是否具有人体特征，从而判断出是否有乘员落水；在连续曲线的围栏上布设沿围栏顺时针、逆时针运行的攀管机器人，攀管机器人悬挂有海面摄像机，攀管机器人带动海面摄像机沿围栏环绕船舶监测周围海面的图像变化，当海面摄像机通过视频图像分析出存在符合人体特征的漂浮物，则表示可能有乘员落水；在攀管机器人上同步设置防水的拾音器，拾音器中的音频分析系统将拾音器采集到的风声、海浪声、船动力噪声作为背景噪声，分辨出人类的音频特征，识别出乘员落水声和呼救声，进行判断是否有乘员落水；围栏上不间断地设置有360°环绕船舶的光电传感器，监测是否有乘员跨越或者攀趴在围栏上，并及时进行提醒。

通过上述技术方案，光电传感器、攀管机器人携带的摄像机和拾音器能够全方位无死角地对船舶围栏及周围的海面进行监测，准确判断出是否有乘员落水，以便及时进行救援和报警，提高对船舶上乘员的安全监测能力。

可选的，船外的雷达、海面摄像机视野的扫描宽度范围考虑船速的安全距离，扫描宽度以船舷外沿下垂线与水平面相交的环形包络线的范围作为内圈，扫描宽度计算公式：L＝L_tiao+L_v，

L_tiao-成人立定跳的最远距离；

L_v-船以速度v行驶过的距离，L_v＝v*t；

t-是雷达扫描的间隔时间。

通过上述技术方案，安全距离L的计算有效的确定了监测的海面范围，既保证了监测有效性，也避免因扩大范围而浪费资源和设备投资。

一种无人值守船舶的乘员安全自动监测系统，采用了上述的一种无人值守船舶的乘员安全自动监测方法；该监测系统包括以下几个部分：

位置监测模块，包括压电传感器和手环，压电传感器铺设在船内部和甲板的地板上，乘员随身携带的手环可以识别预先粘贴空间单元的二维码或者利用wifi进行室内定位，压电传感器和手环监测船内部、甲板上的乘员所在的空间单元内的位置，从而确定每个空间单元内乘员的数量；

室内摄像监测模块，包括室内摄像机，室内摄像机拍摄所有对着上下船的门或通道的乘员流动图像，通过记录乘员流动的位置变化，统计出上下船的总乘员数；室内摄像机拍摄其所在的空间单元的乘员流动，确定出乘员是进入或者走出该空间单元，统计出每个空间单元的乘员数量，拍摄门洞或通道的室内摄像机记录乘员进或出的数量变化，相邻两个相连接的空间单元内的拍摄门洞或通道的室内摄像机将拍摄的乘员进或出的数量变化进行校准，相邻两个相连接的空间单元的乘员数量变化必须是有进有出的增减匹配；

室外摄像监测模块，包括室外摄像机，室外摄像机通过对甲板各个空间单元内的乘员进行拍摄，进行乘员位置变化以及乘员数量的统计；

海面雷达监测模块，包括船舷外360°布设的雷达，雷达在海面的监测区域连续拼接，进行360°全方位地监控海面，对海面物体反射回的反射波数据进行放大、滤波并分析反射系数特征，若雷达收集到的数据图像显示有形状的斑点，判断出可能有乘员落水；

海面摄像监测模块，包括船舷外360°布设的海面摄像机和攀管机器人携带海面摄像机，攀管机器人携带海面摄像机对海面进行360°全方位地监控，海面摄像机通过判断海面漂浮物是否具有人类的红外图像特征，判断出是否有乘员落水；

拾音器和音频分析模块，包括船舷外360°布设的拾音器和攀管机器人携带的拾音器，攀管机器人携带拾音器对海面进行360°全方位监测环绕船体的声音变化，以风声、海浪声、船动力噪声作为背景噪声，识别重物落水声以及呼救声，通过分析人类声音的频率、语音词与含义，判断出是否有乘员落水；

门洞或通道光电监测模块，包括对射式光电开关，通过在船舶所有的门洞或通道的出入口的内外两侧分别设置对射式光电开关，根据两侧的通断顺序判断乘员的流向，记录乘员进或出的数量，从而统计该区域的人数变化，进而统计出进入船舶中的乘员总数；

控制中心，分别与上述七个模块进行电连接，并控制上述七个模块的工作运行，控制中心与船舶出租方或者海事管理部门进行通信联络，接收远程指令，控制中心对同一监测范围内的不同设备数据对比验证有差异时，分析关联区域的乘员变化数据进行核对，在发现乘员数量异常或疑似有乘员落水时警示提醒乘员，并向远程报警中心进行救援和报警。

通过上述技术方案，室内摄像监测模块和室外摄像监测模块可以分析乘员的行为和声音，从而及时发现乘员的异常行为。环船采用海面雷达监测模块、海面摄像监测模块、拾音器和音频分析模块采集海面漂浮物的形状、图像和声音特征，判断是否出现异常，从而及时发现乘员落水的情况。门洞或通道光电监测模块可以发现相关联的空间单元的乘员的流动，并配合视频分析验证两侧空间单元的乘员数量变化是否一致，提高乘员数量统计的准确性。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本发明通过将船舶进行空间划分，实现了对船舶的分区监控，从而对船舶内的乘员进行了位置和数量的统计，对乘员进行安全监测，通过对船内部和甲板上的乘员进行位置和数量的统计，及时判断上下船的总乘员数和实际在船的总乘员数是否相等，从而监测乘员数是否存在异常，以便发现乘员总数异常后能够及时进行救援和报警，提高对无人值守的船舶的乘员安全的监测，通过采集船舷外音频、船舷外视频和船舷外雷达波的船外海面信息数据，对船舶周围的海面进行监测，从而及时判断是否有乘员落水。基于对无人值守的船舶进行乘员安全监测设计了针对无人值守船舶的乘员安全自动监测系统。该监测系统基于全船的空间坐标，进行多空间监测乘员在船上的位置与数量，分析环绕船的音频、视频、波频等信异常息，从而及时发现乘员落水、跌倒等紧急情况进行救护并呼叫远程控制进行报警。

本发明基于多设备数据分析乘员的位置、数量，对关联空间单元的乘员数量变动进行验证，从而及时发现乘员数据变化。利用船舷外多种设备监测海面的声音、图像和形状特征，发现是否有乘员落水。在发现异常后提醒乘员安全负责人进行核查，提高对船舶乘员的安全监测能力。

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乘员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例中监测方法的示意图；

图2是实施例中监测系统的示意图；

图3是实施例中相邻两个空间单元之间连接的示意图；

图4是实施例中压电传感器或光栅布设的示意图；

图5是实施例中船舷外海面监测范围的界限示意图；

图6是攀管机器人中主要部件以及围栏的结构示意图；

图7是攀管机器人中主要部件的结构示意图。

附图标记：1、空间单元M₁；2、空间单元M₂；3、门洞或通道；4、船体垂面；5、扫描区拼接线；6、外圈；7、内圈；8、扫描范围；9、船体的吃水线水平面；10、船体横截面的外轮廓；11、雷达的量程；12、围栏；13、涡轮；14、蜗杆；15、电机；16、弧面橡胶轮；17、海面摄像机和拾音器的位置；18、攀管机器人充电端；19、侧向支架；20、外壳；21、转动轴A；22、转动轴B；23、圆型管；24、发射A端；25、接收A端；26、发射B端；27、接收B端；28、脚。

具体实施方式

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，本领域普通技术乘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。

本申请实施例公开了一种无人值守船舶的乘员安全自动监测系统及监测方法。

实施例

根据图1至图7所示，无人值守船舶的乘员安全自动监测方法，包括以下步骤：

S1、将船舶进行空间划分：将整个船舶的空间划分形成船内部、甲板和船舷外三类不同的分区空间类型，船内部、甲板和船舷外各自分别划分为若干个独立的空间单元。

建立以船头方向行进为前进方向、横摆为水平方向、船舱舱底至甲板层方向为竖直方向的全船的空间坐标系，根据船内部、甲板的空间结构是否连通、乘员是否可以进入划分为若干个单独的空间单元，对于乘员不能进入的空间不建立空间单元，作为墙体进行划分，空间划分后的空间单元主要属性信息包括层(竖向坐标的范围)、层的位置(前进方向、水平方向的范围)，具体包括房间、甲板、连接通道或出入门洞、楼梯、电梯，每个独立空间单元的位置是在特定的坐标范围内，根据乘员所在空间单元的位置坐标范围判断该乘员属于哪个空间单元，从而确定和统计出每个空间单元的乘员数量。

船内部的每个空间单元有进出的门洞或者通道，可以互通的两个空间单元间用一个门洞连接两个空间单元；通道空间大小如果能容留乘员的停留，则划分为独立的空间单元，在船内部的每个空间单元中均安装有室内摄像机，如果考虑保护隐私室内摄像机可以采用红外热成像摄像机，只看人形轮廓，拍摄进出空间单元的门洞或通道，也可以拍摄空间单元内的图像信息，室内摄像机还可以进行音视频通话；在甲板围栏或者桅杆高处安装室外摄像机，甲板空间按照室外摄像机的视野范围划分为若干个独立的空间，室外摄像机的视野拼接后能覆盖甲板中所有的空间单元。船舷外环绕船布设雷达、海面摄像机和拾音器，按照雷达、海面摄像机、拾音器的监测作业范围把环船水平面划分为若干个独立的分区。

设定各个空间单元的逻辑关系，建立双向网络图，进出船舶的门设定为源或者汇，其中，源代表上船，汇代表下船，如果有多个进出船舶的门，则设置多个源和汇，用以统计进出船舶的乘员数。不能容留乘员停留的门洞或通道作为连接箭线，能容留乘员停留的空间单元作为节点。在船舶的所有允许乘员通行的门洞或通道的内外侧分别设置对射式光电开关，根据两侧的通断顺序判断乘员的流向，分析记录两侧空间单元乘员的进或出的数量，从而统计两侧区域的乘员数量变化；同时在船舶的所有对着上下船的门或通道的出入口安装室内摄像机，室内摄像机可以跟踪乘员的位置变化，监测门或通道的出入口的乘员流动情况，判断乘员的动作行为，是进入或者走出室内摄像机所在的空间单元，最终确定出乘员的移动方向和数量信息。室内摄像机统计的乘员数量与对射式光电开关统计的乘员数量信息进行核准校对并相互印证，每个位置上的对射式光电开关和室内摄像机分别统计出的进与出的乘员总数是一致的，如果乘员站立在门不动可能会形成误判，内外两侧的对射式光电开关出现常断则提示乘员或远程监控警示，远程控制中心可以通过音视频进行提醒。在进出舱门关闭后，闭门传感器接到信号后，开始进行上船乘员数和船上乘员数统计对比。如果船舶从甲板上下船，则室外摄像头需要拍摄甲板的出入口的乘员上下船图像并统计分析乘员上下信息，如果船舶从船体开口进入船内舱，则室内摄像机拍摄出入口的乘员上下船图像并统计分析乘员上下信息，并与对射式光电开关的统计分析信息进行校准。

图3中，本发明中利用双向网络图表示空间单元M₁1(节点)、门洞或通道3(箭线)以及空间单元M₂2之间的空间逻辑关系。图3代表了相邻两个空间单元之间人员的流动关系，其中箭线的方向表示乘员的流动方向，空间单元M₁1和空间单元M₂2的容量代表对应空间单元内的乘员数，所有的空间单元容量的总和即为在船的总乘员数。空间单元M₁1内的室内摄像机对门洞或通道3进行拍摄，海康、大华等公司在售的摄像机可识别物体的运动轨迹，并且根据人脸特征、服饰特征等特征分析筛除重复计数。识别有人后，判断人像的大小变化，如果人像变大，则判断人是从空间单元M₂2内进入空间单元M₁1内。同时，空间单元M₂2内的室内摄像机对门洞或通道3同样进行拍摄，识别有人后，判断人像的大小变化，如果人像变小，则判断人是从空间单元M₂2进入到空间单元M₁1。箭线方向表示门洞或通道3连接的两个空间单元之间乘员的流动方向。

S2、统计上船乘员数、下船乘员数，计算在船乘员数之和R_总。

步骤S2中，步骤S2中，船上的总乘员数是每个出入口的上船乘员数之和减去下船乘员数的净上船乘员数之和，即：

其中，根据每个出入口上船、下船的数据计算该出入口的净上船乘员数，如果有n个出入口，第j个出入口的净上船人数：R_j＝RI_j-RO_j

RI_j-第j个出入口的上船乘员数；

RO_j-第j个出入口的下船乘员数。

上下船的舷门开闭后开船，通过统计船上乘员总数，作为航行乘员安全监测的基数。停船后乘员离船时，通过统计在船总乘员数是否为零，只有全部下船后，才能关闭舱门，防止有乘员滞留而困在船上。

S3、对船内部和甲板中所有空间单元进行乘员的位置监测，根据每个独立的空间单元进入和离开的乘员数与位置监测的乘员数量分析该空间单元内的乘员数，并统计船内部和甲板中所有空间单元的乘员数之和M_总。

对船内部中的乘员进行位置监测：在船内部的各个空间单元中，在乘员行走、坐立的乘员通道、楼梯及房间的地板或地毯下设置前进和水平方向排列的压电传感器，压电传感器作为位置传感器，乘员可以坐或站立的柜面也可以设置压电传感器，根据压电传感器的通断的位置变化记录每个独立空间单元内及空间单元之间的乘员的流动方向、运动状态以及乘员数量的增减；在甲板上铺设压电传感器，铺设的方法与在船内部的各个空间单元的方法一致。压电传感器监测一个乘员足迹的位置变化和空间变化，与室内摄像机、室外摄像机、对射式光电开关监测乘员移动数量的变化一致，相互验证。也可以在墙根设置光栅进行监测，光栅的铺设方法与压电传感器的方法一致。

根据光栅或压电传感器所在的空间单元进行位置编号，对应其属于的空间单元和在空间单元的位置。图4中，根据人的脚28踩地板上的压电传感器产生变化的位置和编号是第几行第几列，或者下肢遮挡的光栅产生通断变化的行列编号，可以确定该位置上有人。人的左右脚28交替运动伴随位置点发生变化，根据位置变化顺序确定人的行动方向；如果变化的点间距符合人的步距标准范围，则判断为是一个人的运动。如果变化的点间距超过人的步距标准范围，则判断为不同的人在运动。如果是一个人连续运动，从一个空间单元进入另一个空间单元，相连的空间单元的乘员数量变化是对应的，与门洞或通道的对射式光电开关、室内摄像机的检测信息可以进行校准。

如果船舶配置手环、室内定位、WiFi定位的安全设备，可以同步记录该乘员的手环ID号、乘员ID、面部识别及步距、步速多个属性信息。手环可以识别预先粘贴空间单元的二维码或者利用WiFi进行室内定位。利用手环定位和压电传感器判断乘员的行进方向和位置。

对船内部的乘员数量进行统计：在船舶的所有允许乘员通行的门洞或通道的内外两侧分别设置对射式光电开关，根据两侧的通断顺序判断乘员的流向，分析记录两侧空间单元乘员的进或出的数量，从而统计两侧空间单元的乘员数量变化；同时在船舶的所有门或通道的出入口安装室内摄像机，室内摄像机可以监测门洞或通道的出入口的乘员流动，判断乘员的动作行为，是进入或者走出室内摄像机所在的空间。室内摄像机在进行门监测时，室内摄像机视频目标跟踪，测距变小、图像变大，则代表乘员进入室内摄像机所在的空间单元。室内摄像机视频目标跟踪，测距变大、图像变小，则代表乘员走出室内摄像机所在的空间单元。对射式光电开关和室内摄像机的分析数据相互印证，每个位置上的对射式光电开关和室内摄像机分别统计出的进与出的乘员总数是一致的，如果乘员站立在门洞不动可能会形成误判，两侧的对射式光电开关出现常断则提示乘员或远程监控警示，远程控制中心可以通过音视频进行提醒。在进出舱门关闭后，闭门传感器接到信号后，开始进行上船乘员数和船上乘员数统计对比。若上下船的出入口位于甲板，乘员从甲板上下船则利用甲板的室外摄像机监测分析乘员数量变化；若出入口位于船体，乘员进入内舱，则利用室内摄像机监测分析门洞或通道的乘员数量变化。

对甲板中的乘员进行位置监测以及乘员数量统计：甲板上铺设光栅或者压电传感器，统计分区的乘员数量。如果在甲板围栏或者桅杆高处安装室外摄像机，室外摄像机的视野需要覆盖甲板的所有分区，从而实现对整个甲板的全覆盖。光栅或者压电传感器判断乘员位置与室外摄像机拍摄记录乘员数量，共同监测甲板上的乘员数量和状态。

步骤S3中，船内部和甲板上所有空间的乘员数之和等于在船的乘员数，全部m个空间单元内的乘员总数统计为：

根据乘员的位置和行进方向，判断其经门洞或者通道进入或者走出某个空间；每个空间单元的现有乘员数记为M_i，i为空间单元的编号，结合室内摄像机、室外摄像机、对射式光电开关以及压电传感器的信息统计相连通的各个空间单元之间的乘员数变化；有乘员进入编号i的空间单元，则用M_i+1表示计算，有乘员走出编号i的空间单元，则用M_i-1表示计算，相应的连通的单元的乘员数对应增减。

S4、通过判断R_总与M_总是否相等，从而判断在船乘员数是否存在乘员数异常的情况，并在有乘员数异常后进行救援和报警；控制系统远程向船舶管理单位或所有人发送警示信息，提示乘员负责人查看系统或统计人数；控制系统远程向船舶管理或者所有人发送警示信息，提示乘员负责人查看系统或统计人数；

S5、利用波频、视频和声频监测设备对船舷外周围的海面进行漂浮物形状、漂浮物图像和声音的安全异常监测，判断是否有乘员落水，监测判断出乘员落水后发出警示，提示乘员观察，并进行远程报警提示。

在船舷外安装360°环绕船舶的雷达，安装的高度与雷达的量程相匹配，在雷达的安装位置处同步设置海面摄像机和防水的拾音器，海面摄像机的水面监测视野连续拼接实现360°环绕船舶监测，海面摄像机通过视频图像的结构化分析判断海面漂浮物是否具有人体特征，从而判断出是否有乘员落水；雷达利用微波多普勒雷达数据分析软件学习反射波数据图像特征，以海面或浪花的特征作为背景，在有人落水后的数据图像特征因人体的反射特征与水存在差异，所以显示斑点特征，则表示可能有乘员落水，从而提示乘员负责人查看监控并巡视海面。雷达作业范围连续拼接以实现360°环绕船舶，根据雷达的扫描范围确定安装的数量，可选有多线激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等，由于雷达波在不同介质中的反射系数与反射波相位有差异，水面的漂浮物体为非静止的运动状态，利用雷达的反射系数差异分析扫描区域反射波的特征，以发现与水面、波浪、浪花有区别的人体形状(人体反射系数)的特征。以超声波雷达为例，利用超声波在不同介质的反射系数的差异，超声波反射系数与物体的密度有关，水与人体对超声波的反射系数不同，采用超声波雷达阵列多束同时扫描或单束超声波多向扫描，通过接收和处理回波信号放大、滤波、分析反射系数特征，利用人体超声波反射系数与其背景物质反射系数的差别，根据扫描区域内的回波显示的人体组织或结构性质特征信息，获得人体组织性质与结构的可见图像，也可以根据回波到达的时间不同来实现扫描成像，确定障碍物的基本形状。显示有形状的斑点，则表示可能有乘员落水。

同步在雷达位置布设的海面摄像机拼接监视范围，实现360°的环船监测水面，海面摄像机监控软件的视频分析可以分析海面漂浮物，识别人并跟踪、识别图像与背景图像的差异变化，判断出漂浮物是否为人体漂浮物，海康、大华品牌的摄像机软件具有此功能。海面摄像机利用视频图像的结构化分析视频图像中的人体特征。在售的监控相机DS-2CD7A47HWDV3-XZS可以分辨出人、动物、物体。根据人的躯干四肢特征分辨人或物，根据人体的面部信息，如眼形状、大小、双眼皮、眉毛等数十个信息点判断具体的人，发现类似特征则表示可能有乘员落水。夜间可以进行补光，或者采用夜视功能的红外摄像机，采用红外热成像摄像机拍摄图像标记水面不同的人体特征，利用深度学习训练模型识别分析人的特征，根据人所散发的热量与其他生物不同进行图像的分析，识别分析出人的特征。

同步在雷达位置布设的拾音器，拾音器中的音频分析模块将拾音器采集到的风声、海浪声、船动力噪声作为背景噪声进行训练识别，根据人类的声音频率识别人声，并训练识别不同语言的“救命”、“来人啊”常用呼救词语及重物落水的“扑通”声响，作为发现乘员落水的求救信号，以识别出乘员落水声和呼救声的声音异常判断是否有乘员落水。拾音器中的语音识别软件可以使用微软、讯飞、百度、华为的智能语音识别软件。

在连续曲线的围栏12的侧向支架19的圆型管23上布设可以沿围栏12顺时针、逆时针运行的攀管机器人，攀管机器人悬挂有海面摄像机，攀管机器人带动海面摄像机沿围栏12环绕船舶监测周围海面的图像变化，识别分析图像异常特征。在攀管机器人上同步布设防水的拾音器，识别出乘员落水声和呼救声，进行判断是否有乘员落水；围栏12不间断的设置有360°环绕的光电传感器，监测是否有乘员跨越或者攀趴在围栏12上，并及时进行提醒。雷达、海面摄像机、拾音器的作业范围尽量一致，将船舷外的环船水平面按照雷达、海面摄像机、拾音器的检测作业范围划分为若干个监测分区。在控制中心接到船舷外的雷达、海面摄像机、拾音器发现的异常信号后，提示乘员负责人查看异常信息，并巡视异常信号最强烈的空间单元的区域，并对攀管机器人携带的海面摄像机所在的区域、围栏12区段等进行巡视，以及时发现异常。

环船布设的雷达、海面摄像机和拾音器的参数选择根据水平面扫描宽度要求、安装位置高度、扫描发散角度确定。雷达对海面与浪花监测后的反射波是平滑的、没有具体形状的，若海面上有漂浮的人，则雷达的反射波图像是有形状的斑点。海面摄像机通过深度学习算法学习海面上没有乘员漂浮的图像以及海面上没有乘员漂浮的图像特征，并进行区别分辨，通过背景对比可以分析判断出海面是否有漂浮的人，以此判断出是否有乘员落水并漂浮在海面上。拾音器能够监测环绕船体的声音变化，分辨风声、海浪声、船动力噪声、落水声、呼救声声音。如果发现有异常的落水声、呼救声，则启动报警，并根据声音最强的拾音器的位置，分析附近位置的海面摄像机拍摄的图像、雷达反射波特征进行分析比对，从而判断出是否有乘员落水。其中，雷达监测反射波图像是否异常、海面摄像机通过深度学习算法学习识别不同的图像、拾音器辨别不同声音均属于现有技术，本发明只是利用这些设备应用到海面监测上。

图5中，船外的雷达、海面摄像机视野的扫描宽度范围考虑船速的安全距离，扫描宽度以船舷外沿下垂线与水平面相交的环形包络线的范围作为内圈，扫描宽度计算公式：L＝L_tiao+L_v，

L_tiao-成人立定跳的最远距离；

L_v-船以速度v行驶过的距离，L_v＝v*t；

t-是雷达扫描的间隔时间。

图5表示了根据船舷的铅垂线、人跳跃距离、船速等确定检测的距离范围，其中根据雷达的量程11确定安装高度，雷达的扫描范围以内圈7(靠近船体)作为内边缘，如果乘员落水后能在扫描范围内。雷达的扫描范围以外圈6作为外边缘，确保雷达的扫描周期内乘员如果落水，虽然船驶过一定距离，仍在扫描范围内，即是扫描宽度等于安全距离。相邻雷达扫描区域要无缝拼接，以扫描区拼接线5作为边界，在船舶坐标系、雷达位置、雷达扫描范围确定后，以拼接线5确定雷达反射波数据分析的边界的坐标范围。船体垂面4是船舷下垂线与水平面相交的环线内的面，是船上乘员的视觉观测的盲区，只有及时观测监测才能避免落水人员漂移进入盲区，所以根据船速和扫描频率确定扫描范围。扫描范围8是雷达扫描线的范围和摄像机的视锥体。船体的吃水线水平面9是雷达、海面摄像机的视野平面，雷达根据量程以船体的吃水线水平面9确定安装高度，海面摄像机以船体的吃水线水平面9调整焦距，并进行监测范围拼接。船体横截面的外轮廓10是表示船体船舷高度，标示雷达、海面摄像机、拾音器的安装位置。

图6是在连续曲线围栏12上安装的攀管机器人对海面进行监控的工作原理：攀管机器人布设在围栏12的侧向外伸支架19的圆型管23或方管上，可以沿围栏12顺时针、逆时针运动；可以对围栏12进行分段，每段围栏12上设置两个攀管机器人，保证不间断巡检。在电机15的外壳或攀爬机器人的外壳上安装海面摄像机、拾音器，攀管机器人在运动的同时带动海面摄像机环绕船舶监测周围海面的图像异常和声音异常，检测是否有乘员落水，并及时进行异常警示和提醒乘员负责人注意，检查控制中心信息，并巡视攀爬机器人所在区域。攀管机器人可以沿围栏12上的侧向支架19的圆型管23运动，攀爬机器人采用对置的弧面橡胶轮16环抱住圆型管23，对置的弧面橡胶轮16可以增加摩擦力；利用蜗轮13和蜗杆14进行减速，采用电机15与蜗杆14通过转动轴B22同轴连接，蜗杆14与涡轮13啮合，涡轮13与弧面橡胶轮16通过转动轴A21同轴连接，如果弧面橡胶轮16的摩擦力不足不能驱动机器人沿圆型管23移动，可以调整转动轴A21的间距增加摩擦力，也可以采用2套对置的弧面橡胶轮16增加摩擦力。啮合两个涡轮13的两段涡杆14的旋转方向相反，实现对置的弧面橡胶轮16的转动方向相反，沿圆型管23的运动才能保持一致；电机15、蜗杆14、涡轮13和弧面橡胶轮16的转动轴用轴承定位在外壳20上。机器人壳体采用组合式结构，以便套入圆型管23内。可以电机15通过蜗杆14和涡轮13啮合，带动弧面橡胶轮16沿圆型管23滚动。根据侧向支架19支撑侧的尺寸确定弧面橡胶轮16靠近支撑侧的圆直径，以能通过侧向支架19的支撑为准；攀管机器人沿圆型管23移动时，海面摄像机可以沿圆型管23环向监控海面。电机15设置有充电电池和无线通信，无线通信与船舶的控制中心联系，在圆型管23的端头为攀管机器人设置吸附式充电端18。如果电池电量不足，则在电机15达到充电端18后自动吸附充电，暂停视频监测。通过调整充电电池的容量、安装位置、海面摄像机的悬挂位置，实现攀管机器人的重心基本在运行轨道的下方，即使船舶晃动也能自动调整位置，不在侧向支架19处卡住。在围栏12上可以连续设置对置的光电或微波监测系统，例如光电传感器，不间断的监测是否有乘员跨越或者攀趴在围栏12上，并及时进行提醒。17代表悬挂在攀管机器人壳体上的海面摄像机和拾音器的位置，朝向甲板外侧的海面。图7展示了攀管机器人中主要部件的立体图。

图2中，无人值守船舶的乘员安全自动监测系统，包括以下几个部分：

位置监测模块，包括压电传感器和手环，压电传感器铺设在船内部和甲板的地板上，乘员随身携带的手环可以识别预先粘贴空间单元的二维码或者利用wifi进行室内定位，压电传感器和手环监测船内部、甲板上的乘员所在的空间单元内的位置，从而确定每个空间单元内乘员的数量；也可以采用蓝牙定位、RFID定位、UWB定位等方式，划定虚拟周界功能，乘员一旦脱离安全范围则自动报警。

室内摄像监测模块，包括室内摄像机，室内摄像机通过拍摄船内部各个空间单元的门洞或通道进行视频分析统计进出空间单元乘员的数量，进行船上的乘员位置以及乘员数量的统计；拍摄门洞或通道的室内摄像机记录乘员进或出，相邻两个相连接的空间单元内的拍摄门洞或通道的室内摄像机将拍摄的乘员出或进的信息进行校准，相邻两个相连空间单元的乘员数量变化必须是有进有出的增减匹配；

室外摄像监测模块，包括室外摄像机，室外摄像机通过对甲板各个空间单元内的乘员进行拍摄，进行乘员位置以及乘员数量的统计；

海面雷达监测模块，包括船舷外布设的雷达，沿船舷外周向间隔布设雷达，雷达在海面的监测区域连续拼接，进行360°全方位地监控海面，对海面物体反射回的反射波数据进行放大、滤波，分析反射系数特征，如果数据图像显示有形状的斑点，判断出可能有乘员落水；

海面摄像监测模块，包括船舷外布设的海面摄像机和攀管机器人携带的海面摄像机，沿船舷外周向布设的海面摄像机视野连续拼接，若海面摄像机拍摄的红外视频图像中显示出与其他生物不同的属于人类的红外图像特征，则判断出可能有乘员落水；攀管机器人携带的海面摄像机同样进行360°全方位地拍摄海面的图像，图像显示有与漂浮物、海面或其他生物不同的属于人类的红外图像特征，则判断出可能有乘员落水；

拾音器和音频分析模块，包括船舷外布设的拾音器和攀管机器人携带的拾音器，拾音器沿船舷外部分的周向进行360°全方位监测环绕船体的声音变化，以风声、海浪声、船动力噪声作为背景噪声，识别重物落水声以及呼救声，首先分析人类声音的频率，然后分析其语音词与含义，判断出可能有乘员落水；

门洞或通道光电监测模块，包括对射式光电开关，通过在船舶所有的门洞或通道的出入口的内外侧分别设置对射式光电开关，根据两侧的通断顺序判断乘员的流向，记录乘员进或出的数量，从而统计该区域的人数变化，进而统计出进入船舶中的乘员总数；门洞或通道光电监测模块中对射式光电开关的布置方式如图3所示，其中，24代表发射A端、26代表发射B端，25代表接收A端，27代表接收B端。

控制中心，分别与上述七个模块进行电连接，并控制上述七个模块的工作运行，对同一监测范围内的不同设备数据对比验证有差异时，分析关联区域的乘员变化数据进行核对；在发现乘员数量异常或疑似有乘员落水时警示提醒乘员，向远程报警中心进行救援和报警。控制中心通过将室内摄像监测模块以及室外摄像监测模块统计的乘员数之和与门洞或通道光电监测模块统计的乘员数进行比对，若乘员数一致，则说明没有乘员出现落水安全隐患，若乘员数不一致，则通知负责安全的乘员进行巡检、报警救援操作。控制中心通过海面雷达监测模块、海面摄像监测模块和拾音器模块的信息，判断是否存在海面波异常、海面图异常以及拾音异常的现象，从而通知安全员进行巡检、报警救援操作。各个模块与控制中心进行无线传输的数据需要加密，防止不法分子黑入系统侵害乘员和船舶安全。

室内摄像监测模块、室外摄像监测模块通过与位置监测模块的相互配合，能够对船内部和甲板上的乘员数进行准确地统计，避免因有的乘员位置不动导致的统计人数偏少，以及有的乘员因位置频繁变动导致的统计人数偏多的现象发生。

本发明中的室内摄像机、室外摄像机、海面摄像机、雷达和拾音器器与控制系统之间建立联系，在监测异常情况后都能够向控制系统发送信号，进行报警救援，这些均为现有技术，其中，雷达利用微波多普勒雷达数据分析软件、Field II matlab工具包、或者雷达自带的软件分析多线激光雷达、超声波雷达、毫米波雷达的反射波数据图像特征，并且能够根据反射波数据分析海面是否有漂浮物，及时向控制系统发送信号属于现有技术，室内摄像机、室外摄像机、海面摄像机可以选用海康、大华品牌的摄像机，实现对图像中是否有漂浮物的识别并向控制系统发送信号，属于现有技术，拾音器可以选用微软、讯飞、百度、华为智能语音识别软件，对不同声音进行识别，并在有落水声和呼救声向控制系统发送信号，属于现有技术。

工作过程：

图1的流程图中，本发明中的监测系统启动后进行自检，自检没有问题后，远程中心的控制系统打开船舷门，开始对船舶的上船乘员数以及下船乘员数进行监测，从而确定出在船舶中的实际乘员数R_总。对在船舶中的乘员进行位置监测，并在船舶中的每个空间进行乘员数的统计，从而确定出船舶中所有空间的乘员数M_总。通过判断在船乘员数R_总与所有空间单元的乘员总数M_总是否相等，从而确定船舶的乘员总数是否异常。

当在船乘员数R_总与所有空间单元乘员总数M_总不相等时，则说明船舶的乘员数异常。若船舶的乘员数出现异常则通知安全员进行巡检，安全员统计船舶上的乘员数是否存在异常，若安全员巡检后乘员数仍然异常，则需要进行巡船救援以及远程报警；若安全员巡检后乘员数是正确的，则监测系统重新对船舶中的乘员进行位置监测，重新统计船乘员数R_总与空间乘员数M_总，并再次判断是否相等，再次确定船舶的乘员数是否异常，重复上述步骤，直至在船乘员数R_总与空间乘员数M_总相等。

当在船乘员数R_总与空间乘员数M_总相等时，则说明船舶的乘员数没有异常。进行海面的监测，雷达判断船舶周围的海面波是否出现异常，若海面波出现异常，则通知安全员进行巡检，安全员统计船舶上的乘员数是否存在异常，若乘员数异常则进行巡船救援以及远程报警；若乘员数正确，则返回到位置监测处，重新对乘员的乘员数进行统计以及海面波的监测。

当海面波正常时，系统进行海面图的监测，若海面图异常，则通知安全员进行巡检，安全员统计船舶上的乘员数是否存在异常，若乘员数异常则进行巡船救援以及远程报警；若乘员数正确，则返回到位置监测处，重新对乘员的乘员数进行统计、海面波的监测以及海面图的监测。

当海面图正常时，系统进行拾音监测，若拾音异常，则通知安全员进行巡检，安全员统计船舶上的乘员数是否存在异常，若乘员数异常则进行巡船救援以及远程报警；若乘员数正确，则返回到位置监测处，重新对乘员的乘员数进行统计、海面波的监测、海面图的监测以及拾音监测。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人值守船舶的乘员安全自动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将船舶进行空间划分：将整个船舶的空间划分形成船内部、甲板和船舷外三类不同的分区空间类型，船内部、甲板和船舷外各自分别划分为若干个独立的空间单元；

S2、统计上船乘员数、下船乘员数，计算在船乘员数之和R_总；

S3、对船内部和甲板中所有空间单元进行乘员的位置监测，根据每个独立的空间单元进入和离开的乘员数与位置监测的乘员数量分析该空间单元内的乘员数，并统计船内部和甲板中所有空间单元的乘员数之和M_总；

S4、通过判断R_总与M_总是否相等，从而判断在船乘员数是否存在乘员数异常的情况，并在有乘员数异常后进行救援和报警；

S5、利用波频、视频和声频监测设备对船舷外周围的海面进行漂浮物形状、漂浮物图像和声音的安全异常监测，判断是否有乘员落水，监测判断出乘员落水后发出警示，提示乘员观察，并进行远程报警提示。

2.根据权利要求1所述的无人值守船舶的乘员安全自动监测方法，其特征在于，步骤S1中，建立以船头方向行进为前进方向、横摆为水平方向、船舱舱底至甲板层方向为竖直方向的全船的空间坐标系，根据船内部、甲板的空间结构是否连通、乘员是否可以进入划分为若干个单独的空间单元，对于乘员不能进入的空间不建立空间单元，作为墙体进行划分，每个独立的空间单元的位置是在特定的坐标范围内，根据乘员在空间的位置信息判断乘员属于哪个空间单元的坐标范围，从而确定和统计每个空间单元的乘员数量。

3.根据权利要求2所述的一种无人值守船舶的乘员安全自动监测方法，其特征在于，步骤S1中，设定各个空间单元的逻辑关系，建立双向网络图，进出船舶的门设定为源或者汇，其中，源代表上船，汇代表下船，如果有多个进出船舶的门，则设置多个源和汇，用以统计进出船舶的乘员数；在船舶的所有允许乘员通行的门洞或通道的内外两侧设置对射式光电开关，根据两侧的通断顺序判断乘员的流向，分析记录两侧空间单元乘员的进或出的数量，从而记录两侧空间单元的乘员数量变化；同时在船舶的所有对着上下船的门或通道的出入口安装室内摄像机，室内摄像机通过拍摄并记录乘员的位置变化，对门或通道的出入口的乘员流动情况进行监测，并与对射式光电开关记录的乘员进出数量信息进行核准校对。

4.根据权利要求3所述的一种无人值守船舶的乘员安全自动监测方法，其特征在于，步骤S1中，船内部的每个空间单元有进出的门洞或通道，能够互通的两个空间单元间之间使用一个门洞连接两个空间单元；通道空间大小如果能容纳乘员的停留，则划分为独立的空间单元；在船内部的每个空间单元中均安装有室内摄像机，室内摄像机用于拍摄记录进出该空间单元的乘员数量；在甲板围栏或者桅杆高处安装室外摄像机，甲板空间按照室外摄像机的视野范围划分为若干个独立的空间单元，室外摄像机的视野拼接后能覆盖甲板中所有的空间单元。

5.根据权利要求3所述的一种无人值守船舶的乘员安全自动监测方法，其特征在于，步骤S2中，船上的总乘员数是每个出入口的上船乘员数之和减去下船乘员数的净上船乘员数之和，即：

其中，根据每个出入口上船、下船的数据计算该出入口的净上船乘员数，如果有n个出入口，第j个出入口的净上船人数：R_j＝RI_j-RO_jRI_j-第j个出入口的上船乘员数；RO_j-第j个出入口的下船乘员数。

6.根据权利要求4所述的一种无人值守船舶的乘员安全自动监测方法，其特征在于，步骤S3中，在船内部的各个空间单元中，在乘员行走、坐立的乘员通道、楼梯及房间的地板或地毯下设置前进和水平方向排列的压电传感器，在乘员坐或者站立的柜面设置有压电传感器，根据压电传感器通断的位置变化记录每个空间单元内及空间单元之间的乘员的流动方向、运动状态以及乘员数量的增减；在甲板上铺设有压电传感器，铺设的方法与在船内部的各个空间单元铺设压电传感器的方法一致。

7.根据权利要求6所述的一种无人值守船舶的乘员安全自动监测方法，其特征在于，步骤S3中，船内部和甲板上所有空间的乘员数之和等于在船的乘员数，m个空间单元内的乘员总数统计为：

根据乘员的位置和行进方向，判断其经门洞或者通道进入或者走出某个空间；每个空间单元的现有乘员数记为M_i，i为空间单元的编号，结合室内摄像机、室外摄像机、对射式光电开关以及压电传感器的信息统计相连通的各个空间单元之间的乘员数变化；有乘员进入编号i的空间单元，则用M_i+1表示计算，有乘员走出编号i的空间单元，则用M_i-l表示计算，相应的连通的单元的乘员数对应增减。

8.根据权利要求4所述的一种无人值守船舶的乘员安全自动监测方法，其特征在于，步骤S5中，在船舷外安装360°环绕船舶的雷达，在雷达的安装位置处同步设置海面摄像机和拾音器，海面摄像机的水面监测视野连续拼接实现360°环绕船舶监测，海面摄像机通过视频图像的结构化分析判断海面漂浮物是否具有人体特征，从而判断出是否有乘员落水；在连续曲线的围栏上布设沿围栏顺时针、逆时针运行的攀管机器人，攀管机器人悬挂有海面摄像机，攀管机器人带动海面摄像机沿围栏环绕船舶监测周围海面的图像变化，当海面摄像机通过视频图像分析出存在符合人体特征的漂浮物，则表示可能有乘员落水；在攀管机器人上同步设置防水的拾音器，拾音器中的音频分析系统将拾音器采集到的风声、海浪声、船动力噪声作为背景噪声，分辨出人类的音频特征，识别出乘员落水声和呼救声，进行判断是否有乘员落水；围栏上不间断地设置有360°环绕船舶的光电传感器，监测是否有乘员跨越或者攀趴在围栏上，并及时进行提醒。

9.根据权利要求8所述的一种无人值守船舶的乘员安全自动监测方法，其特征在于，船外的雷达、海面摄像机视野的扫描宽度范围考虑船速的安全距离，扫描宽度以船舷外沿下垂线与水平面相交的环形包络线的范围作为内圈，扫描宽度计算公式：L＝L_tiao+L_v，

L_tiao-成人立定跳的最远距离；

L_v-船以速度v行驶过的距离，L_v＝v*t；

t-是雷达扫描的间隔时间。

10.一种无人值守船舶的乘员安全自动监测系统，其特征在于，采用了如权利要求4中的一种无人值守船舶的乘员安全自动监测方法；该监测系统包括以下几个部分：

位置监测模块，包括压电传感器和手环，压电传感器铺设在船内部和甲板的地板上，乘员随身携带的手环可以识别预先粘贴空间单元的二维码或者利用wifi进行室内定位，压电传感器和手环监测船内部、甲板上的乘员所在的空间单元内的位置，从而确定每个空间单元内乘员的数量；

室内摄像监测模块，包括室内摄像机，室内摄像机拍摄所有对着上下船的门或通道的乘员流动图像，通过记录乘员流动的位置变化，统计出上下船的总乘员数；室内摄像机拍摄其所在的空间单元的乘员流动，确定出乘员是进入或者走出该空间单元，统计出每个空间单元的乘员数量，拍摄门洞或通道的室内摄像机记录乘员进或出的数量变化，相邻两个相连接的空间单元内的拍摄门洞或通道的室内摄像机将拍摄的乘员进或出的数量变化进行校准，相邻两个相连接的空间单元的乘员数量变化必须是有进有出的增减匹配；

室外摄像监测模块，包括室外摄像机，室外摄像机通过对甲板各个空间单元内的乘员进行拍摄，进行乘员位置变化以及乘员数量的统计；

海面雷达监测模块，包括船舷外360°布设的雷达，雷达在海面的监测区域连续拼接，进行360°全方位地监控海面，对海面物体反射回的反射波数据进行放大、滤波并分析反射系数特征，若雷达收集到的数据图像显示有形状的斑点，判断出可能有乘员落水；

海面摄像监测模块，包括船舷外360°布设的海面摄像机和攀管机器人携带海面摄像机，攀管机器人携带海面摄像机对海面进行360°全方位地监控，海面摄像机通过判断海面漂浮物是否具有人类的红外图像特征，判断出是否有乘员落水；

拾音器和音频分析模块，包括船舷外360°布设的拾音器和攀管机器人携带的拾音器，攀管机器人携带拾音器对海面进行360°全方位监测环绕船体的声音变化，以风声、海浪声、船动力噪声作为背景噪声，识别重物落水声以及呼救声，通过分析人类声音的频率、语音词与含义，判断出是否有乘员落水；

门洞或通道光电监测模块，包括对射式光电开关，通过在船舶所有的门洞或通道的出入口的内外两侧分别设置对射式光电开关，根据两侧的通断顺序判断乘员的流向，记录乘员进或出的数量，从而统计该区域的人数变化，进而统计出进入船舶中的乘员总数；

控制中心，分别与上述七个模块进行电连接，并控制上述七个模块的工作运行，控制中心与船舶出租方或者海事管理部门进行通信联络，接收远程指令，控制中心对同一监测范围内的不同设备数据对比验证有差异时，分析关联区域的乘员变化数据进行核对，在发现乘员数量异常或疑似有乘员落水时警示提醒乘员，并向远程报警中心进行救援和报警。