一种集装箱船坠箱预警系统及方法技术方案

本发明专利技术目的在于提供一种集装箱船坠箱预警系统及方法，通过监测船体横摇倾斜状态以解决如何降低集装箱坠海发生概率的技术问题；其结构包括：船舶姿态监测装置、坠箱预警分析装置和报警提示装置；船舶姿态监测装置和报警提示装置分别与所述坠箱预警分析装置电连接；所述船舶姿态监测装置用于将获取的船体的横向倾斜角度发送至所述坠箱预警分析装置；所述坠箱预警分析装置用于根据所述横向倾斜角度及相邻两次横向倾斜角度的测量时间间隔获取横向倾斜角加速度，并在所述横向倾斜角度和横向倾斜角加速度分别高于所述坠箱预警分析装置内设置阈值的累计次数总和超出设定次数时触发所述报警提示装置发出示警信息。本发明专利技术能够预判集装箱是否要发生坠落。

An early warning system and method for container ship falling

【技术实现步骤摘要】
一种集装箱船坠箱预警系统及方法
本专利技术涉及集装箱坠船预警
，尤其是涉及一种集装箱船坠箱预警系统及方法。
技术介绍
随着经济全球化的不断发展，越来越多的物品以集装箱的形式进行航运运输，致使大型集装箱货轮活动日益频繁。然而由于海洋环境复杂多变，导致集装箱落水事故时有发生。在大风浪中扭动、震动和摇动的共同作用下，用于固定集装箱的绑扎杆和花篮螺丝会逐渐失去作用，致使堆装在甲板上的集装箱处于几乎完全“自由”的状态。现有技术中应用在集装箱船舶上的集装箱通常为长方体状，在集装箱船舶上的堆放方式通常是箱长方向沿船长方向，箱宽方向沿船宽方向，因此集装箱最容易在横向发生坠落。船舶的横摇运动是坠箱事故的主要因素，除了环境因素，还有装卸控制不当造成横倾角度过大，或者存在无效绑扎等人为因素亦会给集装箱倾倒坠落带来隐患。坠箱事故不仅给航运经济带了直接的经济利益损失，沉底的集装箱亦会给航运的安全带来巨大的风险，对于装载的危险化学品的集装箱还会对海洋环境会造成严重的污染。此外，坠箱事故也会直接导致航运企业的声誉受损并影响企业的竞争力，然而目前并无相关的集装箱船舶坠箱预警系统。进一步的，集装箱坠落通常客观存在一个临界状态，超出该临界状态，集装箱便存在较大的坠落风险。现有船舶通常不具备上述临界状态的预警功能，致使在感知到集装箱即将坠落时已无法采取有效措施及时止损。因此，针对上述问题提供一种集装箱船坠箱预警系统成为一种必需。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种集装箱船坠箱预警系统及方法，通过监测船体横摇倾斜状态预判集装箱是否有坠海风险，以解决如何降低集装箱坠海发生概率的技术问题。本专利技术提供的一种集装箱船坠箱预警系统，包括：船舶姿态监测装置、坠箱预警分析装置和报警提示装置；所述船舶姿态监测装置和报警提示装置分别与所述坠箱预警分析装置电连接；所述船舶姿态监测装置用于将获取的船体的横向倾斜角度发送至所述坠箱预警分析装置；所述坠箱预警分析装置用于根据所述横向倾斜角度及相邻两次横向倾斜角度的测量时间间隔获取横向倾斜角加速度，并在所述横向倾斜角度和横向倾斜角加速度分别高于所述坠箱预警分析装置内设置阈值的累计次数总和超出设定次数时触发所述报警提示装置发出示警信息。进一步地，所述船舶姿态监测装置设置有：船舶横倾角测量模块，所述船舶横倾角测量模块与所述坠箱预警分析装置电连接。进一步地，所述坠箱预警分析装置包括：连接有数据存储模块的数据比较模块；所述数据比较模块设置有输入接口和输出接口；所述输入接口用于连接所述船舶姿态监测装置；所述输出接口用于连接所述报警提示装置。进一步地，所述坠箱预警分析装置用于将所述横向倾斜角度和横向倾斜角加速度分别与所述坠箱预警分析装置内设置的阈值做比较，并累计所述横向倾斜角度和横向倾斜角加速度分别超出所述阈值的发生次数的总和；当所述总和超过所述数据存储模块内设置的总和预设值时，所述数据比较模块通过所述输出接口触发所述报警提示装置动作。进一步地，所述报警提示装置设置有声、光、图像提示模块中的至少一种。进一步地，所述报警提示装置还设置有应急预案操作指导模块；所述应急预案操作指导模块用于将与当前船倾状态相适配的驾驶方案发送至所述图像提示模块。进一步地，所述船舶姿态监测装置为角度传感器；所述角度传感器通过通信模块与计算设备通信连接。进一步地，所述计算设备为单片机、PLC、手机、平板或台式电脑中的至少一种。进一步地，所述报警提示装置所提示的信息包括：避免横浪和减少横摇角度幅值。进一步地，还包括定位模块，所述定位模块与所述报警提示装置电连接；所述定位模块在所述报警提示装置发出示警信息的同时标记储存当前船体所处位置的卫星定位数据信息。本专利技术在上述方案基础上还进一步提供一种集装箱船坠箱预警方法，所述方法包括如下步骤：测量获取集装箱坠落临界状态下的船舶横倾角和临界坠落角加速度之间的函数映射关系F(x)，及静态最小坠落角xm；将函数映射关系F(x)采用最小二乘法拟合为直线函数G(x)；将函数G(x)的横纵坐标均变换为原先的0.9倍获得坠落警戒函数U(x)；在设定数据监控时间段内，每隔相同时间间隔采集一次船舶横倾角并计算船舶横倾角获取时刻的船舶横倾角加速度；在任意一次数据采集计算中，若船舶横倾角的绝对值大于所述静态最小坠落角的绝对值|xm|；或船舶横倾角在零到所述静态最小坠落角的绝对值|xm|之间且船舶横倾角加速度值小于由当前船舶横倾角算得的坠落警戒函数U(x)值；亦或船舶横倾角在最小坠落角的绝对值|xm|的负值到零之间且船舶横倾角加速度值大于由当前船舶横倾角算得的坠落警戒函数U(x)值，则将坠落风险的统计次数记录一次；当被记录的坠落风险的统计次数超过预设值时，触发报警装置示警。本专利技术提供的集装箱船坠箱预警系统与现有技术相比具有以下进步：本专利技术提供的集装箱船坠箱预警系统能够及时预防集装箱坠落事故的发生，降低海运货损的运输风险，减少货物运输的物流成本；其中，船舶姿态监测装置用于将获取的船体的横向倾斜角度发送至所述坠箱预警分析装置；坠箱预警分析装置用于根据所述横向倾斜角度及相邻两次横向倾斜角度的测量时间间隔获取横向倾斜角加速度，并在所述横向倾斜角度和横向倾斜角加速度分别高于所述坠箱预警分析装置内设置阈值的累计次数总和超出设定次数时触发所述报警提示装置发出示警信息。进一步的，本专利技术采用船舶横倾角测量模块来分别获取航行中的船舶横向倾斜信息及倾斜发生时的横向倾斜角加速度信息，便于预判船舶在什么时间节点易于发生集装箱坠落事件。进一步的，本专利技术采用连接有数据存储模块的数据比较模块作为坠箱预警分析装置，能够将预存在存储模块内的集装箱静态最小坠落角及横倾状态下临界坠落时的角加速度作为预判阈值，当船舶姿态监测装置采集到的船体的横向倾斜角度或横向倾斜角加速度高于所述预判阈值时，累计所述横向倾斜角度和横向倾斜角加速度分别超出所述阈值的发生次数的总和；当所述总和超过所述数据存储模块内设置的总和预设值时，所述数据比较模块通过所述输出接口触发所述报警提示装置动作。进一步的，本专利技术在采用图像提示模块作为报警提示装置的一部分时，能够在显示器上及时呈现基于当前船舶倾斜状态及倾斜角加速度信息分析出的船舶驾驶建议，便于船舶驾驶人员及时调整船舶航行方向及航行姿态，避免集装箱货物因船体倾斜角度过大或倾斜角加速度过大而发生坠落事件。进一步的，本专利技术通过采用角度传感器测量船体倾角以及获取相邻两次倾角采集数据间的时间间隔，既能换算出船舶的横向倾斜角加速度信息。其中，在一种实施方式下，当倾角测量倚靠时间继电器触发周期进行时，相邻两次倾角采集数据间的时间间隔可由时间继电器的周期信息获得。进一步的，由于未及时采取措施或风浪过于恶劣造成无法避免的集装箱落水事件发生时，本专利技术为集装箱船坠箱预警系统进一步设置定位模块，能够在报警提示装置发出示警信息的同时标记储存当前船体所处位置的卫星定位数据信息，便于获得落水集装箱相对准确的位置信息，为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集装箱船坠箱预警系统，其特征在于，包括：船舶姿态监测装置、坠箱预警分析装置和报警提示装置；所述船舶姿态监测装置和报警提示装置分别与所述坠箱预警分析装置电连接；所述船舶姿态监测装置用于将获取的船体的横向倾斜角度发送至所述坠箱预警分析装置；所述坠箱预警分析装置用于根据所述横向倾斜角度及相邻两次横向倾斜角度的测量时间间隔获取横向倾斜角加速度，并在所述横向倾斜角度和横向倾斜角加速度分别高于所述坠箱预警分析装置内设置阈值的累计次数总和超出设定次数时触发所述报警提示装置发出示警信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种集装箱船坠箱预警系统，其特征在于，包括：船舶姿态监测装置、坠箱预警分析装置和报警提示装置；所述船舶姿态监测装置和报警提示装置分别与所述坠箱预警分析装置电连接；所述船舶姿态监测装置用于将获取的船体的横向倾斜角度发送至所述坠箱预警分析装置；所述坠箱预警分析装置用于根据所述横向倾斜角度及相邻两次横向倾斜角度的测量时间间隔获取横向倾斜角加速度，并在所述横向倾斜角度和横向倾斜角加速度分别高于所述坠箱预警分析装置内设置阈值的累计次数总和超出设定次数时触发所述报警提示装置发出示警信息。


2.根据权利要求1所述的集装箱船坠箱预警系统，其特征在于，所述船舶姿态监测装置设置有：船舶横倾角测量模块，所述船舶横倾角测量模块与所述坠箱预警分析装置电连接。


3.根据权利要求2所述的集装箱船坠箱预警系统，其特征在于，所述坠箱预警分析装置包括：连接有数据存储模块的数据比较模块；所述数据比较模块设置有输入接口和输出接口；所述输入接口用于连接所述船舶姿态监测装置；所述输出接口用于连接所述报警提示装置。


4.根据权利要求3所述的集装箱船坠箱预警系统，其特征在于，所述坠箱预警分析装置用于将所述横向倾斜角度和横向倾斜角加速度分别与所述坠箱预警分析装置内设置的阈值做比较，并累计所述横向倾斜角度和横向倾斜角加速度分别超出所述阈值的发生次数的总和；当所述总和超过所述数据存储模块内设置的总和预设值时，所述数据比较模块通过所述输出接口触发所述报警提示装置动作。


5.根据权利要求4所述的集装箱船坠箱预警系统，其特征在于，所述报警提示装置设置有声、光、图像提示模块中的至少一种。


6.根据权利要求5所述的集装箱船坠箱预警系统，其特征在于，所述报警提示装置还设...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜伟，程斌，刘开龙，冯上民，裴志勇，陶代洁，吴卫国，陈泓锟，陆小乐，鲁全斌，
申请(专利权)人：上港集团长江港口物流有限公司，武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31