本發(fā)明涉及交通運(yùn)輸?shù)闹悄芑?lián)網(wǎng)安全保障技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種船舶水上安全系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)采集計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

通過總結(jié)大量船舶事故的教訓(xùn)，可以發(fā)現(xiàn)，船舶在營運(yùn)過程中因超載而造成船舶浮力儲(chǔ)備不夠、穩(wěn)性不足甚至穩(wěn)性喪失，以及在水流、風(fēng)速已達(dá)到限行標(biāo)準(zhǔn)的極端外部航行條件下強(qiáng)行冒險(xiǎn)航行，是船舶翻沉等惡性事故發(fā)生的重要原因。

傳統(tǒng)的船舶超載監(jiān)控手段是由本船船員或海事執(zhí)法人員目測船舶的水線是否超出船體中部標(biāo)示的核定載重線，若超過則認(rèn)定為超載。這種目測監(jiān)控的手段因其判斷標(biāo)準(zhǔn)簡單原始、精確度低、實(shí)時(shí)性和可靠性差，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代船舶安全運(yùn)輸?shù)囊蟆?/p>

為了改進(jìn)對(duì)船舶超載的判斷，現(xiàn)有技術(shù)中已有在船舶上安裝的安全監(jiān)控設(shè)備。目前的監(jiān)控設(shè)備從監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的采集方式上看，分為以下幾類：第一類是利用檢測船體吃水量的水壓傳感器或安裝在船體上的其它壓力傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集；第二類是基于視頻分析技術(shù)的超載檢測系統(tǒng)；第三類是通過聲納系統(tǒng)進(jìn)行超載檢測。

例如，申請(qǐng)?zhí)?015202819328的現(xiàn)有專利公開了一種船舶超載預(yù)警裝置，包括安裝在船體上的若干變形檢測裝置，變形檢測裝置包括一個(gè)一端開口的壓力筒，壓力筒的開口端固定在船體上，在壓力筒內(nèi)設(shè)置一個(gè)壓力感應(yīng)活塞，壓力感應(yīng)活塞通過密封件與壓力筒的內(nèi)壁面接觸，在壓力感應(yīng)活塞的下表面與船體之間設(shè)置有負(fù)壓彈性件，在壓力筒的封閉面與壓力感應(yīng)活塞的上表面之間設(shè)置有正壓彈性件，在壓力筒的封閉面上設(shè)置有壓力傳感器。該專利通過檢測船體微量形變，獲得船體甲板不同位置的載重量，從而防止船舶超載或發(fā)生傾覆。

申請(qǐng)?zhí)?015200439659的現(xiàn)有專利公開了一種船舶超載圖像檢測裝置，在檢測船舶的船艏設(shè)有攝像機(jī)，攝像機(jī)的輸出端連接有視頻服務(wù)器的輸入端，視頻服務(wù)器的輸出端依次連接交換機(jī)的輸入端，交換機(jī)的輸出端連接視頻取幀器的輸入端，視頻取幀器的輸出端連接微型計(jì)算機(jī)的輸入端。該專利能夠利用攝像機(jī)拍攝吃水線的畫面，并實(shí)現(xiàn)了吃水線畫面的自動(dòng)提取。

申請(qǐng)?zhí)?015211084265的現(xiàn)有專利公開了一種船舶超載實(shí)時(shí)檢測設(shè)備，由水下檢測模塊、信號(hào)接收模塊、信號(hào)強(qiáng)度采集模塊、吃水深度實(shí)時(shí)顯示模塊組成。所述水下檢測模塊采用聲吶探頭；所述聲吶探頭有多個(gè)，均布在船閘河床上；每個(gè)聲吶探頭的輸出端連接到繼電器的輸入端，所述繼電器和usb6008數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成信號(hào)接收模塊；繼電器的輸出端連接到信號(hào)強(qiáng)度采集模塊中的測深儀中，在繼電器打開相應(yīng)的信號(hào)通道后，信號(hào)傳到測深儀中，測深儀實(shí)時(shí)地顯示出不同水深超聲波的反射情況，從而判定船舶的載荷狀態(tài)。

但是，目前已有的各類船舶安全相關(guān)監(jiān)控裝置一般在對(duì)本船安全狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)以及本船航行區(qū)域范圍內(nèi)的水流、氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析后僅在本船的終端設(shè)備中進(jìn)行顯示，以便于本船船員對(duì)船舶實(shí)際狀態(tài)的掌握。由于僅能在本船上顯示船舶的實(shí)際狀態(tài)，不能將監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行面向海事部門的遠(yuǎn)程上傳，因而無法從根本上杜絕船舶超載航行以及在極端外部航行條件下的強(qiáng)行行為，不利于海事部門落實(shí)全面無死角的安全監(jiān)控。

另外，現(xiàn)有的船舶安全相關(guān)監(jiān)控裝置在監(jiān)測數(shù)據(jù)采集方式和超載狀態(tài)判斷方面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)都較為單一化，沒有考慮不同船舶在船體規(guī)格等方面的差異性給數(shù)據(jù)采集和判定帶來的重要影響，沒有對(duì)檢測點(diǎn)的安裝位置和方式進(jìn)行優(yōu)化配置，也沒有考慮了水體波動(dòng)等外部因素的干擾，并且單純依賴于對(duì)吃水深度或承重重量的監(jiān)測與判定，而忽略了載重分布不均勻等因素造成船體傾斜等現(xiàn)象所帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。而且，現(xiàn)有船舶安全系統(tǒng)在定位、報(bào)警、呼救的綜合反應(yīng)能力上也比較薄弱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種船舶水上安全系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)采集計(jì)算方法。該船舶水上安全系統(tǒng)包括吃水狀態(tài)檢測子系統(tǒng)、水流參數(shù)檢測子系統(tǒng)、氣象參數(shù)檢測子系統(tǒng)、安全狀態(tài)分析子系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程通信報(bào)警子系統(tǒng)。其中，吃水狀態(tài)檢測子系統(tǒng)和水流參數(shù)檢測子系統(tǒng)在船舶的艏、舯、艉部左、右兩舷分別預(yù)先設(shè)置多個(gè)采樣點(diǎn)；根據(jù)布置在采樣點(diǎn)處的測量設(shè)備的測量值，獲得船舶的吃水值，以及檢測船舶當(dāng)前航行水域的水流參數(shù)(水流速度、壓力、水深、水溫等)數(shù)值；氣象參數(shù)檢測子系統(tǒng)檢測船舶當(dāng)前航行環(huán)境的氣象參數(shù)(包含風(fēng)速、風(fēng)壓、風(fēng)向等)。進(jìn)而，安全狀態(tài)分析子系統(tǒng)計(jì)算反映船舶吃水狀態(tài)的吃水值以及橫傾和縱傾的傾角值，將吃水值或橫傾和縱傾傾角值與預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值進(jìn)行比較；當(dāng)超出報(bào)警閾值時(shí)，判定船舶處于超載報(bào)警狀態(tài)；安全狀態(tài)分析子系統(tǒng)還對(duì)當(dāng)前船舶外部的航行條件給予判斷，當(dāng)水流速度、風(fēng)速、風(fēng)壓中的任何一個(gè)達(dá)到限行報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)而船舶仍在航行，則觸發(fā)限行條件報(bào)警狀態(tài)；并且可以實(shí)現(xiàn)與吃水狀態(tài)檢測的聯(lián)動(dòng)，在水流速度、風(fēng)速、風(fēng)壓中的任何一個(gè)達(dá)到限行上報(bào)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)將吃水狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程上傳。本發(fā)明的遠(yuǎn)程通信報(bào)警子系統(tǒng)還集成了gps定位和遠(yuǎn)程通信裝置，當(dāng)船舶處于超載報(bào)警狀態(tài)、限行條件報(bào)警狀態(tài)下，將向位于監(jiān)管部門或船東單位的遠(yuǎn)程接收對(duì)端發(fā)送反映吃水狀態(tài)、氣象參數(shù)、水流參數(shù)及船舶位置、航速的遠(yuǎn)程報(bào)警，以及在船舶遇險(xiǎn)時(shí)快速觸發(fā)報(bào)警。

本發(fā)明提供的一種船舶水上安全系統(tǒng)，其特征在于，包括：吃水狀態(tài)檢測子系統(tǒng)、水流參數(shù)檢測子系統(tǒng)、氣象參數(shù)檢測子系統(tǒng)、安全狀態(tài)分析子系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程通信報(bào)警子系統(tǒng)；

所述吃水狀態(tài)檢測子系統(tǒng)包括吃水值測量設(shè)備，所述水流參數(shù)檢測子系統(tǒng)包括水流參數(shù)測量設(shè)備，所述吃水值測量設(shè)備與水流參數(shù)測量設(shè)備集成安裝在位于船體預(yù)定位置的浮態(tài)采樣點(diǎn)處，用于測量采樣點(diǎn)處的吃水讀數(shù)和水流參數(shù)值；

氣象參數(shù)檢測子系統(tǒng)包括風(fēng)速風(fēng)壓測量設(shè)備，風(fēng)速風(fēng)壓測量設(shè)備安裝在位于左、右船舷側(cè)的氣象采樣點(diǎn)，用于測量風(fēng)速和風(fēng)壓參數(shù)值；

所述安全狀態(tài)分析子系統(tǒng)包括：吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊、航行條件判斷模塊；其中，所述吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊，用于根據(jù)浮態(tài)采樣點(diǎn)處吃水值測量設(shè)備測得的吃水讀數(shù)，計(jì)算船舶的吃水值和/或傾角值，并且將所述吃水值和/或傾角值與預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值進(jìn)行比較，判斷船舶是否達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)；當(dāng)達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)時(shí)，向遠(yuǎn)程通信模塊下達(dá)發(fā)送超載報(bào)警信息的指令；所述航行條件判斷模塊，用于判斷水流速度參數(shù)值、風(fēng)速參數(shù)值、風(fēng)壓參數(shù)值中的任何一個(gè)達(dá)到限行報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)而船舶仍在航行時(shí)，則觸發(fā)限行報(bào)警狀態(tài)，向遠(yuǎn)程通信模塊下達(dá)發(fā)送限行報(bào)警信息的指令；

遠(yuǎn)程通信報(bào)警子系統(tǒng)包括定位模塊以及遠(yuǎn)程通信模塊；其中，所述遠(yuǎn)程通信模塊用于響應(yīng)所述指令，生成并向遠(yuǎn)程接收對(duì)端發(fā)送反映超載和/或限行的遠(yuǎn)程報(bào)警信息。

優(yōu)選的是，按照以下采樣點(diǎn)配置方案i-iv中的任意一個(gè)在船體上布置浮態(tài)采樣點(diǎn)，并在各浮態(tài)采樣點(diǎn)處安裝所述吃水值測量設(shè)備和水流參數(shù)測量設(shè)備：

采樣點(diǎn)配置方案i：船體舯部左舷、右舷各設(shè)置一個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)，共2個(gè)采樣點(diǎn)；

采樣點(diǎn)配置方案ii：船體艏、舯、艉部的左舷、右舷各設(shè)置一個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)，共6個(gè)采樣點(diǎn)；

采樣點(diǎn)配置方案iii：船體艏、舯部的左舷、右舷各設(shè)置一個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)，共4個(gè)采樣點(diǎn)；

采樣點(diǎn)配置方案iv：船體舯部、艉部的左舷、右舷各設(shè)置一個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)，共4個(gè)采樣點(diǎn)。

優(yōu)選的是，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊如下計(jì)算采樣點(diǎn)處的吃水值：

txy＝hxy+hxy；

其中下標(biāo)x，y表示浮態(tài)采樣點(diǎn)位置，其中x取值為1時(shí)表示浮態(tài)采樣點(diǎn)位于舯部，x取值為2時(shí)表示浮態(tài)采樣點(diǎn)位于艏部，x取值為3時(shí)表示浮態(tài)采樣點(diǎn)位于艉部；y取值為1時(shí)表示浮態(tài)采樣點(diǎn)位于左舷，y取值為2時(shí)表示浮態(tài)采樣點(diǎn)位于右舷；txy表示浮態(tài)采樣點(diǎn)的吃水值；hxy表示浮態(tài)采樣點(diǎn)在型深方向的高度值；hxy表示浮態(tài)采樣點(diǎn)處的測量設(shè)備測得的吃水讀數(shù)。

優(yōu)選的是，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊采用的所述報(bào)警閾值包括設(shè)計(jì)吃水值；并且，

當(dāng)舯部兩個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)的吃水值t11和t12均大于設(shè)計(jì)吃水值且保持預(yù)定時(shí)長，則吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)；或者，當(dāng)艏部、舯部、艉部左舷、右舷均布置浮態(tài)采樣點(diǎn)，并且其中任意4個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)的吃水值均大于設(shè)計(jì)吃水值且保持預(yù)定時(shí)長，則吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)。

優(yōu)選的是，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊根據(jù)各浮態(tài)采樣點(diǎn)的吃水讀數(shù)，如下計(jì)算橫傾角：

下標(biāo)x表示船體位置，其中x取值為1時(shí)表示舯部，x取值為2時(shí)表示艏部，x取值為3時(shí)表示艉部；表示艏部、舯部或艉部的橫傾角；tx1表示艏部、舯部或艉部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)的吃水值；tx2表示艏部、舯部或艉部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)的吃水值；bx1表示艏部、舯部或艉部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向上的位置值；bx2表示艏部、舯部或艉部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在在船寬方向上的位置值。

優(yōu)選的是，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊采用的所述報(bào)警閾值包括橫傾角閾值；當(dāng)艏部橫傾角舯部橫傾角和艉部橫傾角當(dāng)中任意一個(gè)的絕對(duì)值大于橫傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)。

吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊根據(jù)各浮態(tài)采樣點(diǎn)的吃水讀數(shù)，如下計(jì)算縱傾角：

其中，下標(biāo)x，x′表示船體位置；x取值為1，表示舯部；x′取值為2時(shí)表示艏部，x′取值為3時(shí)表示艉部；θx-x′取值為θ1-2時(shí)表示舯-艏縱傾角；θx-x′取值為θ1-3時(shí)表示舯-艉縱傾角；tx，tx′分別表示平均吃水，

lx1，lx′1表示艏部、舯部或艉部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向的位置值。

優(yōu)選的是，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊采用的所述報(bào)警閾值包括縱傾角閾值；并且，當(dāng)舯-艏縱傾角θ1-2和舯-艉縱傾角θ1-3中的任意一個(gè)的絕對(duì)值大于縱傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)。

優(yōu)選的是，所述吃水值測量設(shè)備還用于測量浮態(tài)采樣點(diǎn)處的橫傾角和/或縱傾角，獲得浮態(tài)采樣點(diǎn)處的橫傾角度測量值和/或縱傾角度測量值。

優(yōu)選的是，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊根據(jù)各采樣點(diǎn)的橫傾角度測量值，如下計(jì)算橫傾角測量值：

其中下標(biāo)x表示船體位置，其中x取值為1時(shí)表示舯部，x取值為2時(shí)表示艏部，x取值為3時(shí)表示艉部；表示艏部、舯部或艉部的橫傾角測量值；表示艏部、舯部或艉部左舷的橫傾角度測量值，表示艏部、舯部或艉部右舷的橫傾角度測量值。

優(yōu)選的是，當(dāng)艏部橫傾角和艏部橫傾角測量值二者絕對(duì)值中的較大者、舯部橫傾角和舯部橫傾角測量值二者絕對(duì)值中的較大者、艉部橫傾角和艉部的橫傾角測量值二者絕對(duì)值中的較大者當(dāng)中任意一個(gè)較大者大于橫傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)。

優(yōu)選的是，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊根據(jù)各采樣點(diǎn)的縱傾角度測量值，如下計(jì)算縱傾角測量值：

其中下標(biāo)x表示船體位置，其中x取值為1時(shí)表示舯部，x取值為2時(shí)表示艏部，x取值為3時(shí)表示艉部；θx′表示艏部、舯部或艉部的縱傾角測量值；θx1表示艏部、舯部或艉部左舷的縱傾角度測量值，θx2表示艏部、舯部或艉部右舷的縱傾角度測量值。

優(yōu)選的是，當(dāng)艏部縱傾角測量值θ2’、舯部縱傾角測量值θ1’、艉部縱傾角測量值θ3’中任意一個(gè)的絕對(duì)值大于縱傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)。

優(yōu)選的是，所述航行條件判斷模塊判斷水流速度參數(shù)值、風(fēng)速參數(shù)值、風(fēng)壓參數(shù)值中的任何一個(gè)達(dá)到限行上報(bào)標(biāo)準(zhǔn)而船舶仍在航行時(shí)，向遠(yuǎn)程通信模塊下達(dá)發(fā)送吃水讀數(shù)、傾角值的遠(yuǎn)程上傳指令。

優(yōu)選的是，遠(yuǎn)程通信模塊將所獲得的吃水讀數(shù)、傾角值、水流參數(shù)值、風(fēng)速參數(shù)值、風(fēng)壓參數(shù)值、船舶位置信息、行駛速度信息、船舶身份標(biāo)識(shí)信息加入遠(yuǎn)程報(bào)警信息，并且向遠(yuǎn)程接收對(duì)端發(fā)送所述遠(yuǎn)程報(bào)警信息。

本系統(tǒng)組成簡單，部署方便，可布置到不影響運(yùn)營的特殊區(qū)域，在船舶在運(yùn)營過程中實(shí)時(shí)檢測船舶是否超載以及是否在極端條件下違反限行，使海事監(jiān)管部門能有效的打擊船舶超載及強(qiáng)行的危險(xiǎn)行為，從而減少安全事故的發(fā)生；本發(fā)明做到了本船狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、向海事監(jiān)管部門或船東單位遠(yuǎn)程報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)測，不論船舶是當(dāng)前狀態(tài)、航行位置，均可以檢測出來；本監(jiān)控系統(tǒng)可以僅當(dāng)船舶處于超載狀態(tài)時(shí)才開始激活遠(yuǎn)程通訊，可有效節(jié)約能源消耗，并具備同時(shí)向本船、船東和海事監(jiān)管部門匯報(bào)的功能。監(jiān)控系統(tǒng)可由海事監(jiān)管部門或船東單位遠(yuǎn)程起停，以加強(qiáng)海事監(jiān)管部門及船東單位對(duì)船舶的監(jiān)管力度，從源頭上減少安全事故的發(fā)生。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的船舶水上安全系統(tǒng)整體框架示意圖；

圖2a-2b是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的采樣點(diǎn)配置方案示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合實(shí)施例及實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

優(yōu)選實(shí)施例一

如圖1所示，本發(fā)明的船舶水上安全系統(tǒng)包括：吃水狀態(tài)檢測子系統(tǒng)1、水流參數(shù)檢測子系統(tǒng)2、氣象參數(shù)檢測子系統(tǒng)3、安全狀態(tài)分析子系統(tǒng)4以及遠(yuǎn)程通信報(bào)警子系統(tǒng)5。

所述吃水狀態(tài)檢測子系統(tǒng)1包括吃水值測量設(shè)備101，所述水流參數(shù)檢測子系統(tǒng)2包括水流參數(shù)測量設(shè)備201；吃水值測量設(shè)備101和水流參數(shù)測量設(shè)備201均安裝在船體多個(gè)預(yù)定位置的浮態(tài)采樣點(diǎn)處；吃水值測量設(shè)備101用于測量浮態(tài)采樣點(diǎn)處的吃水讀數(shù)；水流參數(shù)測量設(shè)備201用于測量浮態(tài)采樣點(diǎn)處的水流參數(shù)，水流參數(shù)至少包括水流速度，還可以視情況包括水壓、水深、水溫等參數(shù)。

氣象參數(shù)檢測子系統(tǒng)3包括風(fēng)速風(fēng)壓測量設(shè)備301，可在船舶駕駛室段左、右船舷分別設(shè)置一個(gè)氣象采樣點(diǎn)，風(fēng)速風(fēng)壓測量設(shè)備301安裝在位于船體左、右船舷側(cè)的氣象采樣點(diǎn)處，用于測量風(fēng)速參數(shù)值和風(fēng)壓參數(shù)值，還可以測量風(fēng)向等參數(shù)值。

所述安全狀態(tài)分析子系統(tǒng)4包括：吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401、航行條件判斷模塊402；其中，所述吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401根據(jù)浮態(tài)采樣點(diǎn)處的吃水值測量設(shè)備測得的吃水讀數(shù)，計(jì)算船舶的吃水值和/或傾角值，并且將所述吃水值和/或傾角值與預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值進(jìn)行比較，判斷船舶是否達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)；當(dāng)達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)時(shí)，向遠(yuǎn)程通信模塊下達(dá)發(fā)送超載報(bào)警信息的指令；所述航行條件判斷模塊402，用于判斷水流速度參數(shù)值、風(fēng)速參數(shù)值、風(fēng)壓參數(shù)值中的任何一個(gè)達(dá)到限行報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)而船舶仍在航行時(shí)，則觸發(fā)限行報(bào)警狀態(tài)，向遠(yuǎn)程通信模塊下達(dá)發(fā)送限行報(bào)警信息的指令。安全狀態(tài)分析子系統(tǒng)4還可以包括一外部數(shù)據(jù)接口，通過該接口連接船舶的中控系統(tǒng)，并且獲得中控系統(tǒng)所含的各種傳感器所提供的運(yùn)行參數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)船舶行駛狀態(tài)的判斷。

遠(yuǎn)程通信報(bào)警子系統(tǒng)5包括定位模塊501、船速測量模塊502以及遠(yuǎn)程通信模塊503；其中，遠(yuǎn)程通信模塊503用于響應(yīng)安全狀態(tài)分析子系統(tǒng)4下達(dá)的所述指令，獲得達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)或者限行報(bào)警狀態(tài)時(shí)的所述吃水讀數(shù)以及傾角值，以及獲得水流參數(shù)和風(fēng)速參數(shù)值、風(fēng)壓參數(shù)值，并且通過定位模塊501獲得船舶位置信息，通過船速測量模塊502獲得行駛速度信息，根據(jù)所獲得的吃水讀數(shù)、傾角值、水流參數(shù)、風(fēng)速和風(fēng)壓參數(shù)值、船舶位置信息、行駛速度信息等生成遠(yuǎn)程報(bào)警信息，遠(yuǎn)程通信模塊503生成并向遠(yuǎn)程接收對(duì)端發(fā)送反映超載和/或限行的遠(yuǎn)程報(bào)警信息。

下面具體介紹本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

(一)浮態(tài)采樣點(diǎn)的配置方案

本發(fā)明在船體的多個(gè)預(yù)定位置處設(shè)置浮態(tài)采樣點(diǎn)，并且在每個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)處布設(shè)一吃水值測量設(shè)備101和一水流參數(shù)測量設(shè)備201。同一個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)處的吃水值測量設(shè)備101和水流參數(shù)測量設(shè)備201可以共同集成為一體化的測量設(shè)備。吃水值測量設(shè)備101用于測量采樣點(diǎn)處的吃水讀數(shù)，測量船舶當(dāng)前吃水情況精確至毫米級(jí)。水流參數(shù)測量設(shè)備201至少測量水流速度，用于后續(xù)的限行報(bào)警，還可以視情況測量包括水壓、水深、水溫等參數(shù)。每個(gè)采樣點(diǎn)處的吃水值測量設(shè)備101和水流參數(shù)測量設(shè)備201分別采用單獨(dú)電源供電；并且，其中一個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)處的測量設(shè)備具備對(duì)各浮態(tài)采樣點(diǎn)處測量設(shè)備的數(shù)據(jù)處理、匯總和上傳的功能。

本發(fā)明可在位于船舶的艏、舯、艉部左、右兩舷的多個(gè)預(yù)定位置處設(shè)置浮態(tài)采樣點(diǎn)。浮態(tài)采樣點(diǎn)可按照以下配置方案中的任一方案進(jìn)行布置：

(1)浮態(tài)采樣點(diǎn)配置方案i：船體舯部左舷、右舷各設(shè)置一個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)，共2個(gè)采樣點(diǎn)

如圖2a所示，以舯部中心軸a-a作為基準(zhǔn)，舯部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l11，舯部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l12；此位置值用于后續(xù)的參數(shù)運(yùn)算。左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)的位置值l11、l12二者取值應(yīng)相等，并且左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)應(yīng)保持在足夠接近舯部基準(zhǔn)a-a的范圍內(nèi)；優(yōu)選的是，將舯部左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)均安裝于船舯部中心軸a-a處。

如圖2b所示，以船縱舯剖面對(duì)稱軸b-b作為基準(zhǔn)，舯部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b11，舯部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b12；左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)以縱舯剖面對(duì)稱軸b-b為中心對(duì)稱布置。

并且，如圖2b所示，舯部左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在型深方向z上布置于船體設(shè)計(jì)吃水線以下500mm的位置處(當(dāng)該位置無法安裝測量設(shè)備時(shí)可適當(dāng)調(diào)整)，舯部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h11，舯部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h12。

(2)浮態(tài)采樣點(diǎn)配置方案ii：船體艏、舯、艉部左舷、右舷分別設(shè)置一個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)，共6個(gè)采樣點(diǎn)

如圖2a所示，與方案i類似，以舯部中心軸a-a作為基準(zhǔn)，舯部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l11，舯部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l12；艏部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l21，艏部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l22；艉部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l31，艉部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l32；舯部左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)的位置值l11、l12二者取值應(yīng)相等；艏部左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)的位置值l21、l22二者取值應(yīng)相等；艉部左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)的位置值l31、l32應(yīng)相等；并且，艏部、艉部的浮態(tài)采樣點(diǎn)以舯部中心軸a-a為中心相互對(duì)稱布置。

以船縱舯剖面對(duì)稱軸b-b作為基準(zhǔn)，舯部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b11，舯部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b12；艏部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b21，艏部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b22；艉部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b31，艉部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b32；艏部、舯部和艉部左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)分別以縱舯剖面對(duì)稱軸b-b為中心對(duì)稱布置。

艏部、舯部、艉部左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在型深方向z上均布置于船體設(shè)計(jì)吃水線以下500mm的位置處；舯部左舷采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h11，舯部右舷采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h12；艏部左舷采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h21，艏部右舷采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h22；艉部左舷采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h31，艉部右舷采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h32。

(3)浮態(tài)采樣點(diǎn)配置方案iii：船體艏、舯部左舷、右舷分別設(shè)置一個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)，共4個(gè)采樣點(diǎn)

以舯部中心軸a-a作為基準(zhǔn)，舯部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l11，舯部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l12；艏部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l21，艏部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l22；舯部左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)的位置值l11、l12二者取值應(yīng)相等；艏部左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)的位置值l21、l22二者取值應(yīng)相等。

以船縱舯剖面對(duì)稱軸b-b作為基準(zhǔn)，舯部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b11，舯部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b12；艏部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b21，艏部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b22；艏部、舯部左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)分別以縱舯剖面對(duì)稱軸b-b為中心對(duì)稱布置。

艏部、舯部左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在型深方向z上均布置于船體設(shè)計(jì)吃水線以下500mm的位置處；舯部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h11，舯部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h12；艏部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h21，艏部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h22。

(4)浮態(tài)采樣點(diǎn)配置方案iv：船體舯部、艉部左舷、右舷分別設(shè)置一個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)，共4個(gè)采樣點(diǎn)

以舯部中心軸a-a作為基準(zhǔn)，舯部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l11，舯部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l12；艉部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l31，艉部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船長方向x上的位置值為l32；舯部左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)的位置值l11、l12二者取值應(yīng)相等；艉部左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)的位置值l31、l32應(yīng)相等。

以船縱舯剖面對(duì)稱軸b-b作為基準(zhǔn)，舯部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b11，舯部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b12；艉部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b31，艉部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在船寬方向y的位置值為b32；舯部和艉部左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)分別以縱舯剖面對(duì)稱軸b-b為中心對(duì)稱布置。

舯部、艉部左舷、右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在型深方向z上均布置于船體設(shè)計(jì)吃水線以下500mm的位置處；舯部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h11，舯部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h12；艉部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h31，艉部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)在型深方向z上的高度值為h32。

在以上配置方案i至iv中，每個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)處安裝的吃水值測量設(shè)備101測量獲得該采樣點(diǎn)處的吃水讀數(shù)，表示如下：舯部左舷采樣點(diǎn)處吃水讀數(shù)為h11，舯部右舷采樣點(diǎn)處吃水讀數(shù)為h12；艏部左舷采樣點(diǎn)處吃水讀數(shù)為h21，艏部右舷采樣點(diǎn)處吃水讀數(shù)為h22；艉部左舷采樣點(diǎn)處吃水讀數(shù)為h31，艉部右舷采樣點(diǎn)處吃水讀數(shù)為h32。以上吃水讀數(shù)被吃水值測量設(shè)備101傳輸給吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401，用于超載報(bào)警。并且，每個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)處的水流參數(shù)測量設(shè)備201測量該浮態(tài)采樣點(diǎn)處的水流速度以及水壓、水深、水溫等參數(shù)，并且至少將水流速度參數(shù)值傳遞給航行條件判斷模塊402，用于進(jìn)行限行報(bào)警。

(二)吃水狀態(tài)的計(jì)算及報(bào)警

吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401根據(jù)各浮態(tài)采樣點(diǎn)處的吃水值測量設(shè)備所測得的吃水讀數(shù)，計(jì)算吃水值以及傾角值，并且將所述吃水值和傾角值與預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值進(jìn)行比較。

本發(fā)明預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值包括：設(shè)計(jì)吃水值、橫傾角閾值和縱傾角閾值。設(shè)計(jì)吃水值可以通過查詢船舶設(shè)計(jì)參數(shù)獲得。橫傾角閾值按如下規(guī)則選?。菏紫?，取船舶穩(wěn)性計(jì)算中的進(jìn)水角與權(quán)限靜傾角中的小者；進(jìn)而，為保障船舶的安全，取該角度值的80％作為橫傾角閾值?？v傾角閾值按照如下規(guī)則選?。簽楸ＷC船舶主機(jī)工作安全可靠，安裝傾角一般限制為0°-5°范圍內(nèi)，故而縱傾角閾值選取為5°的80％。

為了消除波浪對(duì)吃水讀數(shù)的影響，準(zhǔn)確檢測和判定船舶是否處于超載，避免誤報(bào)、漏報(bào)的發(fā)生，針對(duì)以上各配置方案當(dāng)中采集點(diǎn)的不同位置，分別采用不同的計(jì)算方法來計(jì)算吃水值以及橫傾角、縱傾角值，并且采用不同的報(bào)警條件。

(1)浮態(tài)采樣點(diǎn)配置方案i的吃水狀態(tài)計(jì)算與報(bào)警

根據(jù)舯部左舷、右舷采樣點(diǎn)的型深方向高度值h11、h12以及吃水讀數(shù)h11、h12，計(jì)算舯部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t11和舯部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t12：

t11＝h11+h11

t12＝h12+h12；

根據(jù)舯部左舷、右舷采樣點(diǎn)的吃水值t11、t12以及左舷、右舷采樣點(diǎn)在船寬方向的位置值b11和b12，計(jì)算舯部橫傾角

舯部橫傾角為負(fù)表明船舶處于右傾狀態(tài)，舯部橫傾角為正表明船舶處于左傾狀態(tài)。

判斷舯部兩個(gè)采樣點(diǎn)的吃水值t11和t12是否均大于設(shè)計(jì)吃水值；當(dāng)二者均大于設(shè)計(jì)吃水值且保持預(yù)定時(shí)長(如3分鐘以上)，則判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令遠(yuǎn)程通信模塊向遠(yuǎn)程接收對(duì)端發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)舯部橫傾角絕對(duì)值大于橫傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息。

單獨(dú)依靠舯部采樣點(diǎn)不能測算縱傾角，因而采樣點(diǎn)配置方案i不采用縱傾角閾值進(jìn)行報(bào)警判斷。

(2)浮態(tài)采樣點(diǎn)配置方案ii的吃水狀態(tài)計(jì)算與報(bào)警

根據(jù)艏部、舯部、艉部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的型深方向高度值以及吃水讀數(shù)，計(jì)算艏部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t21和艏部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t22、舯部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t11和舯部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t12、艉部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t31和艉部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t32：

t21＝h21+h21；

t22＝h22+h22；

t11＝h11+h11；

t12＝h12+h12；

t31＝h31+h31；

t32＝h32+h32；

并計(jì)算艏部平均吃水t2、舯部平均吃水t1和艉部平均吃水t3：

根據(jù)艏部、舯部、艉部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的吃水值以及各采樣點(diǎn)在船寬方向的位置值，計(jì)算艏部橫傾角舯部橫傾角和艉部橫傾角

艏部橫傾角舯部橫傾角和艉部橫傾角為負(fù)表示右傾，為正表明船舶左傾；

根據(jù)艏部、舯部、艉部左舷、右舷各采樣點(diǎn)在船長方向的位置值以及艏部、舯部、艉部的平均吃水值，計(jì)算舯-艏縱傾角θ1-2和舯-艉縱傾角θ1-3：

判斷舯部兩個(gè)采樣點(diǎn)的吃水值t11和t12是否均大于設(shè)計(jì)吃水值；當(dāng)二者均大于設(shè)計(jì)吃水值且保持預(yù)定時(shí)長(如3分鐘以上)，則判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令遠(yuǎn)程通信模塊向遠(yuǎn)程接收對(duì)端發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)艏部、舯部、艉部各采樣點(diǎn)中任意4個(gè)采樣點(diǎn)的吃水值均大于設(shè)計(jì)吃水值且保持預(yù)定時(shí)長(如3分鐘以上)，則判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令遠(yuǎn)程通信模塊向遠(yuǎn)程接收對(duì)端發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)艏部橫傾角舯部橫傾角和艉部橫傾角當(dāng)中任意一個(gè)的絕對(duì)值大于橫傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)舯-艏縱傾角θ1-2和舯-艉縱傾角θ1-3中的任意一個(gè)的絕對(duì)值大于縱傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息。

(3)采樣點(diǎn)配置方案iii的吃水狀態(tài)計(jì)算與報(bào)警

根據(jù)艏部、舯部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的型深方向高度值以及吃水讀數(shù)，計(jì)算艏部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t21和艏部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t22、舯部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t11和舯部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t12：

t21＝h21+h21；

t22＝h22+h22；

t11＝h11+h11；

t12＝h12+h12；

并計(jì)算艏部平均吃水t2、舯部平均吃水t1：

根據(jù)艏部、舯部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的吃水值以及各采樣點(diǎn)在船寬方向的位置值，計(jì)算艏部橫傾角舯部橫傾角

艏部橫傾角舯部橫傾角為負(fù)表示右傾，為正表明船舶左傾；

根據(jù)艏部、舯部左舷、右舷各采樣點(diǎn)在船長方向的位置值以及艏部、舯部的平均吃水值，計(jì)算舯-艏縱傾角θ1-2：

判斷舯部兩個(gè)采樣點(diǎn)的吃水值t11和t12是否均大于設(shè)計(jì)吃水值；當(dāng)二者均大于設(shè)計(jì)吃水值且保持預(yù)定時(shí)長(如3分鐘以上)，則判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令遠(yuǎn)程通信模塊向遠(yuǎn)程接收對(duì)端發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)艏部橫傾角舯部橫傾角當(dāng)中任意一個(gè)的絕對(duì)值大于橫傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)舯-艏縱傾角θ1-2的絕對(duì)值大于縱傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息。

(4)采樣點(diǎn)配置方案iv的吃水狀態(tài)計(jì)算與報(bào)警

根據(jù)舯部、艉部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的型深方向高度值以及吃水讀數(shù)，計(jì)算舯部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t11和舯部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t12、艉部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t31和艉部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t32：

t11＝h11+h11；

t12＝h12+h12；

t31＝h31+h31；

t32＝h32+h32；

并計(jì)算舯部平均吃水t1和艉部平均吃水t3：

根據(jù)舯部、艉部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的吃水值以及各采樣點(diǎn)在船寬方向的位置值，計(jì)算舯部橫傾角和艉部橫傾角

舯部橫傾角和艉部橫傾角為負(fù)表示右傾，為正表明船舶左傾；

根據(jù)舯部、艉部左舷、右舷各采樣點(diǎn)在船長方向的位置值以及舯部、艉部的平均吃水值，計(jì)算舯-艉縱傾角θ1-3：

判斷舯部兩個(gè)采樣點(diǎn)的吃水值t11和t12是否均大于設(shè)計(jì)吃水值；當(dāng)二者均大于設(shè)計(jì)吃水值且保持預(yù)定時(shí)長(如3分鐘以上)，則判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令遠(yuǎn)程通信模塊向遠(yuǎn)程接收對(duì)端發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)舯部橫傾角和艉部橫傾角當(dāng)中任意一個(gè)的絕對(duì)值大于橫傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)舯-艉縱傾角θ1-3絕對(duì)值大于縱傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息。

(三)限行狀態(tài)的判斷和報(bào)警

所述航行條件判斷模塊402從各個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)的水流參數(shù)測量設(shè)備201處獲得水流速度參數(shù)，并且從各個(gè)氣象采樣點(diǎn)的風(fēng)速風(fēng)壓測量設(shè)備301獲得風(fēng)速參數(shù)值和風(fēng)壓參數(shù)值。

進(jìn)而，航行條件判斷模塊402用于判斷這些水流速度參數(shù)值、風(fēng)速參數(shù)值、風(fēng)壓參數(shù)值中的任何一個(gè)是否達(dá)到限行報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)。限行報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)表明當(dāng)前船舶所在空間、水域的外部航行條件危險(xiǎn)程度已經(jīng)達(dá)到臨界值，船舶應(yīng)立即停航避險(xiǎn)。若航行條件判斷模塊402判斷水流速度參數(shù)值、風(fēng)速參數(shù)值、風(fēng)壓參數(shù)值中的任何一個(gè)達(dá)到了限行報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)，而船舶仍在航行時(shí)，則觸發(fā)限行報(bào)警狀態(tài)，向遠(yuǎn)程通信模塊下達(dá)發(fā)送限行報(bào)警信息的指令。

并且，航行條件判斷模塊402對(duì)航行條件的判斷也可以實(shí)現(xiàn)與吃水狀態(tài)檢測的聯(lián)動(dòng)，從而將對(duì)航行條件的判斷與船舶自身的載荷聯(lián)系起來。具體來看，在水流速度、風(fēng)速、風(fēng)壓中的任何一個(gè)達(dá)到限行上報(bào)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)(限行上報(bào)標(biāo)準(zhǔn)低于限行報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)，例如，限行報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)是限行上報(bào)標(biāo)準(zhǔn)的120％)，航行條件判斷模塊402可指令遠(yuǎn)程通信模塊將所檢測和計(jì)算到的上述吃水狀態(tài)參數(shù)與水流參數(shù)、風(fēng)速和風(fēng)壓參數(shù)共同進(jìn)行遠(yuǎn)程上傳，以便監(jiān)管部門或船東單位結(jié)合船舶載荷以及航行條件進(jìn)行是否停航躲避的綜合判斷。

(四)遠(yuǎn)程報(bào)警信息的生成和通信傳輸

本系統(tǒng)的定位模塊501具有g(shù)ps或者北斗等定位功能，可在船舶航行期間執(zhí)行定位，并且向監(jiān)管端遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)發(fā)送船舶航線，例如，每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)(如每1分鐘)發(fā)送一次反映船舶實(shí)時(shí)位置的坐標(biāo)；本監(jiān)控系統(tǒng)的船速測量模塊502獲得行駛速度信息，并且向遠(yuǎn)程接收對(duì)端實(shí)時(shí)發(fā)送；優(yōu)選的是，也可以只在超載或限行狀態(tài)下才向遠(yuǎn)程接收對(duì)端遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)發(fā)送船舶的定位信息和行駛速度信息，從而只在船舶超載或限行狀態(tài)下才開始激活遠(yuǎn)程通訊，以節(jié)約能量。

當(dāng)經(jīng)上述檢測和計(jì)算，判定船舶達(dá)到超載或限行報(bào)警狀態(tài)時(shí)，遠(yuǎn)程通信模塊503根據(jù)吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401或航行條件判斷模塊402的指令，獲得達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)或限行報(bào)警狀態(tài)時(shí)的所述吃水讀數(shù)以及傾角值，以及水流參數(shù)和風(fēng)壓、風(fēng)速參數(shù)值，并且通過定位模塊501獲得船舶位置信息，通過船速測量模塊502獲得行駛速度信息，將所獲得的吃水讀數(shù)、傾角值、水流參數(shù)、風(fēng)速和風(fēng)壓參數(shù)值、船舶位置信息、行駛速度信息等信息加入遠(yuǎn)程報(bào)警信息，按照一定的通信協(xié)議對(duì)遠(yuǎn)程報(bào)警信息進(jìn)行封裝，并且向遠(yuǎn)程接收對(duì)端發(fā)送所述遠(yuǎn)程報(bào)警信息。并且，遠(yuǎn)程通信模塊503將船舶登記編號(hào)等船舶身份標(biāo)識(shí)信息封裝至所述遠(yuǎn)程報(bào)警信息，以便遠(yuǎn)程接收對(duì)端識(shí)別超載和違章強(qiáng)行船舶的身份。

遠(yuǎn)程接收對(duì)端在接收到遠(yuǎn)程報(bào)警之后，可以向遠(yuǎn)程通信模塊503發(fā)送重置指令，遠(yuǎn)程通信模塊503根據(jù)該重置指令對(duì)報(bào)警狀態(tài)進(jìn)行重置，以終止報(bào)警。

遠(yuǎn)程接收對(duì)端也可以主動(dòng)向遠(yuǎn)程通信模塊503發(fā)送船舶負(fù)載狀態(tài)或航行條件狀態(tài)上報(bào)指令；響應(yīng)于該指令，遠(yuǎn)程通信模塊503向遠(yuǎn)程接收對(duì)端遠(yuǎn)程發(fā)送包括當(dāng)前吃水讀數(shù)、傾角值、水流參數(shù)、風(fēng)壓和風(fēng)速參數(shù)值、船舶位置信息和行駛速度信息的船舶負(fù)載狀態(tài)和航行條件上報(bào)信息，以便交通監(jiān)管部門、船東單位可以主動(dòng)抽查所轄船舶的負(fù)載狀況。

可見，當(dāng)船舶處于超載危險(xiǎn)狀態(tài)或限行狀態(tài)時(shí)，本系統(tǒng)向作為監(jiān)管端的海事監(jiān)管系統(tǒng)或者船東單位發(fā)送船舶當(dāng)前負(fù)載狀態(tài)和航行條件的相關(guān)信息，供海事監(jiān)管部門以及船東單位決策。海事監(jiān)管部門和船東單位對(duì)超載和限行船舶處理后，可遠(yuǎn)程恢復(fù)本系統(tǒng)報(bào)警狀態(tài)。當(dāng)監(jiān)管部門或船東單位需要取得當(dāng)前船舶的狀態(tài)時(shí)，可主動(dòng)向本系統(tǒng)發(fā)送指令，本系統(tǒng)根據(jù)指令要求，實(shí)時(shí)反饋船舶相關(guān)負(fù)載狀態(tài)和航行條件狀態(tài)的信息。

在發(fā)生海損時(shí)，可按下遠(yuǎn)程通信模塊503的一緊急通訊按鈕，向最近的安裝有相同類型設(shè)備的船舶求救，同時(shí)也會(huì)觸發(fā)向海事監(jiān)管部門、船東或船務(wù)公司發(fā)送船舶安全報(bào)警，并傳輸當(dāng)前船舶狀態(tài)的當(dāng)前吃水讀數(shù)、傾角值、水流參數(shù)、風(fēng)壓和風(fēng)速參數(shù)值、船舶位置信息和行駛速度信息等參數(shù)。

優(yōu)選實(shí)施例二

本實(shí)施例二的船舶水上安全系統(tǒng)同樣包括：吃水狀態(tài)檢測子系統(tǒng)1、水流參數(shù)檢測子系統(tǒng)2、氣象參數(shù)檢測子系統(tǒng)3、安全狀態(tài)分析子系統(tǒng)4以及遠(yuǎn)程通信報(bào)警子系統(tǒng)5。

(一)浮態(tài)采樣點(diǎn)的配置方案

本實(shí)施例二在船體的多個(gè)預(yù)定位置處設(shè)置浮態(tài)采樣點(diǎn)，浮態(tài)采樣點(diǎn)的配置方案可采用優(yōu)選實(shí)施例一中的采樣點(diǎn)配置方案i-iv中的任何一個(gè)。

本實(shí)施例二在每個(gè)浮態(tài)采樣點(diǎn)處布設(shè)吃水值測量設(shè)備101以及水流參數(shù)測量設(shè)備201，二者也可以集成為一體。其中，吃水值測量設(shè)備101用于測量采樣點(diǎn)處的吃水讀數(shù)。并且，本實(shí)施例的吃水值測量設(shè)備101還具備對(duì)船舶橫傾角度和縱傾角度的實(shí)際測量功能。各浮態(tài)采樣點(diǎn)處的吃水值測量設(shè)備101對(duì)船舶橫傾角度和縱傾角度測量值表示如下：舯部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)處橫傾角度測量值為舯部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)處橫傾角度測量值為艏部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)處橫傾角度測量值為艏部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)處橫傾角度測量值為艉部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)處橫傾角度測量值為艉部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)處橫傾角度測量值為舯部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)處縱傾角度測量值為θ11，舯部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)處縱傾角度測量值為θ12；艏部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)處縱傾角度測量值為θ21，艏部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)處縱傾角度測量值為θ22；艉部左舷浮態(tài)采樣點(diǎn)處縱傾角度測量值為θ31，艉部右舷浮態(tài)采樣點(diǎn)處縱傾角度測量值為θ32。以上橫傾角度測量值和縱傾角度測量值被吃水值測量設(shè)備101傳輸給吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401。

(二)吃水狀態(tài)的計(jì)算及報(bào)警

吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401根據(jù)各采樣點(diǎn)處的測量設(shè)備所測得的吃水讀數(shù)以及橫傾、縱傾角度測量值，計(jì)算吃水值以及傾角值，并且將所述吃水值和傾角值與預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值進(jìn)行比較。

本發(fā)明預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值包括：設(shè)計(jì)吃水值、橫傾角閾值和縱傾角閾值。各報(bào)警閾值的取得與實(shí)施例一相同。

為了消除波浪對(duì)吃水讀數(shù)的影響，準(zhǔn)確檢測和判定船舶是否處于超載，避免誤報(bào)、漏報(bào)的發(fā)生，針對(duì)以上各配置方案當(dāng)中采集點(diǎn)的不同位置，分別采用不同的計(jì)算方法來計(jì)算吃水值以及橫傾角、縱傾角值，并且采用不同的報(bào)警條件。

(1)浮態(tài)采樣點(diǎn)配置方案i的吃水狀態(tài)計(jì)算與報(bào)警

根據(jù)舯部左舷、右舷采樣點(diǎn)的型深方向高度值h11、h12以及吃水讀數(shù)h11、h12，計(jì)算舯部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t11和舯部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t12：

t11＝h11+h11

t12＝h12+h12；

根據(jù)舯部左舷、右舷采樣點(diǎn)的吃水值t11、t12以及左舷、右舷采樣點(diǎn)在船寬方向的位置值b11和b12，計(jì)算舯部橫傾角

根據(jù)舯部左舷、右舷采樣點(diǎn)的橫傾角度測量值計(jì)算舯部橫傾角測量值：

根據(jù)舯部左舷、右舷采樣點(diǎn)的縱傾角度測量值θ11與θ12，計(jì)算舯部縱傾角測量值：

判斷舯部兩個(gè)采樣點(diǎn)的吃水值t11和t12是否均大于設(shè)計(jì)吃水值；當(dāng)二者均大于設(shè)計(jì)吃水值且保持預(yù)定時(shí)長(如3分鐘以上)，則判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令遠(yuǎn)程通信模塊503向遠(yuǎn)程接收對(duì)端發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，確定舯部橫傾角的絕對(duì)值與舯部橫傾角測量值的絕對(duì)值二者中的較大值，當(dāng)該較大值大于橫傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)舯部縱傾角測量值θ1’的絕對(duì)值大于縱傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息。

(2)浮態(tài)采樣點(diǎn)配置方案ii的吃水狀態(tài)計(jì)算與報(bào)警

根據(jù)艏部、舯部、艉部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的型深方向高度值以及吃水讀數(shù)，計(jì)算艏部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t21和艏部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t22、舯部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t11和舯部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t12、艉部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t31和艉部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t32：

t21＝h21+h21；

t22＝h22+h22；

t11＝h11+h11；

t12＝h12+h12；

t31＝h31+h31；

t32＝h32+h32；

并計(jì)算艏部平均吃水t2、舯部平均吃水t1和艉部平均吃水t3：

根據(jù)艏部、舯部、艉部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的吃水值以及各采樣點(diǎn)在船寬方向的位置值，計(jì)算艏部橫傾角舯部橫傾角和艉部橫傾角

根據(jù)艏部、舯部、艉部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的橫傾角度測量值分別計(jì)算艏部橫傾角測量值舯部橫傾角測量值艉部的橫傾角測量值

根據(jù)艏部、舯部、艉部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的縱傾角度測量值θ21、θ22、θ11、θ12、θ31、θ32，計(jì)算艏部縱傾角測量值θ2’、舯部縱傾角測量值θ1’、艉部縱傾角測量值θ3’：

判斷舯部兩個(gè)采樣點(diǎn)的吃水值t11和t12是否均大于設(shè)計(jì)吃水值；當(dāng)二者均大于設(shè)計(jì)吃水值且保持預(yù)定時(shí)長(如3分鐘以上)，則判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令遠(yuǎn)程通信模塊503向遠(yuǎn)程接收對(duì)端發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)艏部、舯部、艉部各采樣點(diǎn)中任意4個(gè)采樣點(diǎn)的吃水值均大于設(shè)計(jì)吃水值且保持預(yù)定時(shí)長(如3分鐘以上)，則判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令遠(yuǎn)程通信模塊503向遠(yuǎn)程接收對(duì)端發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)艏部橫傾角和艏部橫傾角測量值二者絕對(duì)值中的較大者、舯部橫傾角和舯部橫傾角測量值二者絕對(duì)值中的較大者、艉部橫傾角和艉部的橫傾角測量值二者絕對(duì)值中的較大者當(dāng)中任意一個(gè)較大者大于橫傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)艏部縱傾角測量值θ2’、舯部縱傾角測量值θ1’、艉部縱傾角測量值θ3’的任意一個(gè)的絕對(duì)值大于縱傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息。

(3)采樣點(diǎn)配置方案iii的吃水狀態(tài)計(jì)算與報(bào)警

根據(jù)艏部、舯部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的型深方向高度值以及吃水讀數(shù)，計(jì)算艏部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t21和艏部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t22、舯部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t11和舯部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t12：

t21＝h21+h21；

t22＝h22+h22；

t11＝h11+h11；

t12＝h12+h12；

并計(jì)算艏部平均吃水t2、舯部平均吃水t1：

根據(jù)艏部、舯部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的吃水值以及各采樣點(diǎn)在船寬方向的位置值，計(jì)算艏部橫傾角舯部橫傾角

根據(jù)艏部、舯部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的橫傾角度測量值分別計(jì)算艏部橫傾角測量值舯部橫傾角測量值

根據(jù)艏部、舯部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的縱傾角度測量值θ21、θ22、θ11、θ12，計(jì)算艏部縱傾角測量值θ2’、舯部縱傾角測量值θ1’：

判斷舯部兩個(gè)采樣點(diǎn)的吃水值t11和t12是否均大于設(shè)計(jì)吃水值；當(dāng)二者均大于設(shè)計(jì)吃水值且保持預(yù)定時(shí)長(如3分鐘以上)，則判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令遠(yuǎn)程通信模塊503發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)艏部橫傾角和艏部橫傾角測量值二者絕對(duì)值中的較大者、舯部橫傾角和舯部橫傾角測量值二者絕對(duì)值中的較大者當(dāng)中任意一個(gè)較大者大于橫傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)艏部縱傾角測量值θ2’、舯部縱傾角測量值θ1’中任意一個(gè)的絕對(duì)值大于縱傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息。

(4)采樣點(diǎn)配置方案iv的吃水狀態(tài)計(jì)算與報(bào)警

根據(jù)舯部、艉部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的型深方向高度值以及吃水讀數(shù)，計(jì)算舯部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t11和舯部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t12、艉部左舷采樣點(diǎn)處的吃水值t31和艉部右舷采樣點(diǎn)處的吃水值t32：

t11＝h11+h11；

t12＝h12+h12；

t31＝h31+h31；

t32＝h32+h32；

并計(jì)算舯部平均吃水t1和艉部平均吃水t3：

根據(jù)舯部、艉部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的吃水值以及各采樣點(diǎn)在船寬方向的位置值，計(jì)算舯部橫傾角和艉部橫傾角

根據(jù)舯部、艉部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的橫傾角度測量值分別計(jì)算舯部橫傾角測量值艉部的橫傾角測量值

根據(jù)舯部、艉部左舷、右舷各采樣點(diǎn)的縱傾角度測量值θ11、θ12、θ31、θ32，計(jì)算舯部縱傾角測量值θ1’、艉部縱傾角測量值θ3’：

判斷舯部兩個(gè)采樣點(diǎn)的吃水值t11和t12是否均大于設(shè)計(jì)吃水值；當(dāng)二者均大于設(shè)計(jì)吃水值且保持預(yù)定時(shí)長(如3分鐘以上)，則判斷達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令遠(yuǎn)程通信模塊503發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)舯部橫傾角和舯部橫傾角測量值二者絕對(duì)值中的較大者、艉部橫傾角和艉部橫傾角測量值二者絕對(duì)值中的較大者當(dāng)中任意一個(gè)較大者大于橫傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息；或者，當(dāng)舯部縱傾角測量值θ1’、艉部縱傾角測量值θ3’中任意一個(gè)的絕對(duì)值大于縱傾角閾值時(shí)，吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401指令發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息。

(三)遠(yuǎn)程報(bào)警信息的生成和通信傳輸

本實(shí)施例中對(duì)限行狀態(tài)的判斷和報(bào)警與實(shí)施例一相同。

與實(shí)施例一相同，經(jīng)上述計(jì)算，判定船舶達(dá)到超載報(bào)警狀態(tài)或限行報(bào)警狀態(tài)時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通信模塊503可以根據(jù)吃水狀態(tài)運(yùn)算模塊401或航行條件判斷模塊402的指令，生成并發(fā)送封裝了吃水讀數(shù)、傾角值、水流參數(shù)、風(fēng)壓和風(fēng)速參數(shù)值、船舶位置信息、行駛速度信息、船舶身份標(biāo)識(shí)信息等信息的遠(yuǎn)程報(bào)警信息，向遠(yuǎn)程接收對(duì)端發(fā)送所述遠(yuǎn)程報(bào)警信息。遠(yuǎn)程接收對(duì)端可遠(yuǎn)程重置監(jiān)控系統(tǒng)，以及主動(dòng)命令遠(yuǎn)程通信模塊503上傳船舶負(fù)載狀態(tài)上報(bào)信息。

通過以上優(yōu)選實(shí)施例，可以看到，本系統(tǒng)組成簡單，部署方便，可布置到不影響運(yùn)營的特殊區(qū)域，在船舶在運(yùn)營過程中實(shí)時(shí)檢測船舶是否超載以及在極端航行條件下違反限行，使海事監(jiān)管部門或船東單位能有效的打擊船舶超載的危險(xiǎn)行為，從而減少安全事故的發(fā)生；本發(fā)明做到了本船狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、向海事監(jiān)管部門遠(yuǎn)程報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)測，不論船舶是當(dāng)前狀態(tài)、航行位置，均可以檢測出來；本監(jiān)控系統(tǒng)可以僅當(dāng)船舶處于超載或限行狀態(tài)時(shí)才開始激活遠(yuǎn)程通訊，可有效節(jié)約能源消耗，并具備同時(shí)向本船和海事監(jiān)管部門、船東單位匯報(bào)的功能。監(jiān)控系統(tǒng)可由海事監(jiān)管部門或船東單位遠(yuǎn)程起停，以加強(qiáng)對(duì)船舶的監(jiān)管力度，從源頭上減少安全事故的發(fā)生。

以上描述中的尺寸和數(shù)量均僅為參考性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要選擇適當(dāng)?shù)膽?yīng)用尺寸，而不脫離本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。