一种内河船舶稳性实时监测及预警方法、系统和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及船舶安全监测领域，尤其设及一种内河船舶稳性实时监测及预警方 法、系统和装置。
【背景技术】
[0002] 稳性是船舶的最重要性能之一由于它直接关系到人员的生命安全和船舶的生命 力，因此备受各国研究人员的关注。传统的处理方法主要由船舶静力学理论W船舶在静水 中在横风横浪作用下的复原力臂曲线的参数来进行描述。用运种稳性衡准来指导船舶设计 时，风浪对船舶的联合作用考虑不足，从而不能预防恶劣海况下的船舶倾覆事件，W致许 多满足IM0的稳性衡准的船舶在恶劣环境下仍存在倾覆的可能。当船舶在随浪中航行时， 由于船舶遭遇周期长，波面形状对船体复原力臂的影响更为显著。随着对海难事故的统计 和观察W及近年来对波浪中船舶稳性的深入研究，船舶在风浪中航行时，易造成严重的稳 性损失。目前已有的船舶稳性监测研究，主要存在一是忽略了波浪对船舶稳性的影响；二是 存在实际操作困难，通常需要对每艘船舶进行模型试验或者实船试验确定其实船频率响应 函数的运动能谱，实际工程上很难满足运一要求。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中静态稳性不能充分反映船舶动态 航行时的安全性的缺陷，提供一种能够实时采集船舶航行数据，并对其进行计算，提取船舶 动稳性信息并做出预警的内河船舶稳性实时监测及预警方法、系统和装置。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005] 本发明提供一种内河船舶稳性实时监测及预警方法，包括W下步骤：
[0006]S1、实时获取船舶的航行信息，包括液位监测系统采集到的船舶两艇水线变化信 息，倾角监测系统采集到的船舶横摇角信息，风速监测系统采集到的风速和风向信息；
[0007]S2、根据获取到的船舶两艇水线变化信息，计算船舶当前的排水体积、浮屯、位置； 根据获取到的船舶横摇角信息，计算船舶横摇的交加速度和角速度；根据获取到的风速和 风向信息，计算船舶的风倾力矩；
[000引 S3、将计算得到的数据与标准值进行比较，若出现危险状况，则对船舶的稳性情况 及其危险程度进行预报，并及时做出预警。
[0009] 步骤S3中预警方式包括极限重屯、高度预警，具体包括：
[0010] 实时计算船舶重屯、高度，并将其与船舶设计中提供的极限重屯、高度进行比较，若 某个监测周期出现船舶重屯、高度大于极限重屯、高度，则对驾驶员发出极限重屯、高度预警。
[0011] 步骤S3中预警方式包括当前航行状态下船舶航行安全性预警，具体包括：
[0012] 根据船舶当前航向情况考虑风倾力矩，即船舶受风面根据航向与风向之间的所成 角度进行折减，并将最近一个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件， 判断船舶是否存在倾覆的可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员立即采取 紧急避难措施。
[0013] 步骤S3中预警方式包括危险航行状态下船舶航行安全性预警，具体包括：
[0014]根据当前航向情况，不计受风面积的折减，设船舶受风面积为100%的侧向投影面 积，并将最近一个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是 否存在倾覆的可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员谨慎驾驶，当前海况 下存在由船舶操作不当而造成船舶倾覆的可能。
[0015] 步骤S3中预警方式包括过度加速度稳性失效预警，具体包括：
[0016]针对集装箱船舶W及汽车滚装船舶，当实时监测的横摇加速度达到90% -95%的 设计值时，预警系统会发出加速度稳性失效预警。
[0017]本发明还提供一种内河船舶稳性实时监测及预警系统，包括：
[0018]航行信息获取单元，用于实时获取船舶的航行信息，包括液位监测系统采集到的 船舶两艇水线变化信息，倾角监测系统采集到的船舶横摇角信息，风速监测系统采集到的 风速和风向信息；
[0019]稳性信息计算单元，用于根据获取到的船舶两艇水线变化信息，计算船舶当前的 排水体积、浮屯、位置；根据获取到的船舶横摇角信息，计算船舶横摇的交加速度和角速度； 根据获取到的风速和风向信息，计算船舶的风倾力矩；
[0020] 稳性预警单元，用于根据计算得到的数据，对船舶的稳性情况及其危险程度进行 预报；并根据监测数据的反常表现及时预警。
[0021] 所述稳性预警单元还包括极限重屯、高度预警单元，用于实时计算船舶重屯、高度， 并将其与船舶设计中提供的极限重屯、高度进行比较，若某个监测周期出现船舶重屯、高度大 于极限重屯、高度，则对驾驶员发出极限重屯、高度预警。
[0022] 所述稳性预警单元还包括当前航行状态下船舶航行安全性预警单元，用于根据船 舶当前航向情况考虑风倾力矩，即船舶受风面根据航向与风向之间的所成角度进行折减， 并将最近一个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是否 存在倾覆的可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员立即采取紧急避难措 施。
[0023]所述稳性预警单元还包括危险航行状态下船舶航行安全性预警单元，用于根据当 前航向情况，不计受风面积的折减，设船舶受风面积为100 %的侧向投影面积，并将最近一 个监测周期内，所监测到的最高风速作为计算风倾力矩的条件，判断船舶是否存在倾覆的 可能性，若船舶存在倾覆可能，则进行预警，提示驾驶员谨慎驾驶，当前海况下存在由船舶 操作不当而造成船舶倾覆的可能。
[0024]本发明还提供一种内河船舶稳性实时监测及预警装置，包括处理器，W及均与所 述处理器连接的液位传感器、倾角传感器、风速传感器和船舶稳性预警装置；
[00巧]所述液位传感器设置在船舶左右两艇，用于监测船舶两艇水位线变化信息，并将 其发送给所述处理器；
[0026]所述倾角传感器设置在船舶中屯、线的首尾位置，用于监测船舶的横摇角，并将其 发送给所述处理器；
[0027]所述风速传感器设置在甲板上，用于监测风速和风向信息，并将其发送给所述处 理器；
[0028] 所述处理器用于根据水位线变化信息计算出船舶排水体积和浮屯、位置，根据横摇 角计算出船舶横摇的角加速度和角速度，根据风速、风向和横摇角计算出船舶的风倾力矩； 结合W上计算结果得出船舶稳性情况，并将其发送给所述船舶稳性预警装置；
[0029] 所述船舶稳性预警装置用于根据计算得到的数据，对船舶的稳性情况及其危险程 度进行预报，并根据监测数据的反常表现及时预警。
[0030] 本发明产生的有益效果是：本发明的内河船舶稳性实时监测及预警方法，通过实 时的采集船舶的航行信息，并对其进行计算和分析，得出船舶航行时的动态稳性信息，能够 实时的对船舶的动态稳性进行监测，并给出危险状况的预警；另外，本方法的装置体积小， 便于安装，不会对船舶航行造成影响，工程实用性很强。
【附图说明】
[0031] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0032] 图1是本发明实施例的内河船舶稳性实时监测及预警方法的流程图；
[0033]图2是本发明实施例的内河船舶稳性实时监测及预警系统的结构框图；
[0034] 图3是本发明实施例的内河船舶稳性实时监测及预警装置的结构框图；
[0035]图4是本发明实施例的内河船舶稳性实时监测及预警装置的液位传感器的安装 不意图；
[0036] 图中1-处理器，2-液位传感器，3-倾角传感器，4-风速传感器，5-船舶稳性预警 装置。
【具体实施方式】
[0037] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用W解释本发明，并不 用于限定本发明。
[003引如图1所示，本发明实施例的内河船舶稳性实时监测及预警方法，包括W下步骤：
[0039]S1、实时获取船舶的航行信息，包括液位监测系统采集到的船舶两艇水线变化信 息，倾角监测系统采集到的船舶横摇角信息，风速监测系统采集到的风速和风向信息；
[0040]S2、根据获取到的船舶两艇水线变化信息，计算船舶当前的排水体积、浮屯、位置； 根据获取到的船舶横摇角信息，计算船舶横摇的交加速度和角速度；根据获取到的风速和 风向信息，计算船舶的风倾力矩；
[00川 S3、将计算得到的数据与标准值进行比较，若出现危险状况，则对船舶的稳性情况 及其危险程度进行预报，并及时做出预警。
[0042] 步骤S3中预警方式包括极限重屯、高度预警，当前航行状态下船舶航行安全性预 警，危险航行状态下船舶航行安全性预警，W及过度加速度稳性失效预警。具体包括：
[0043] 极限重屯、高度预警：实时计算船舶重屯、高度，并将其与船舶设计中提供的极限重 屯、高度进行比较，若某个监测周期出现船