【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶航行监测系统，具体为一种船舶航行环境监测系统。
技术介绍
1、船舶航行环境监测系统是一种用于实时监测船舶周围环境的设备和系统，旨在确保船舶在各种航行条件下的安全和高效运行。系统通过收集、分析和传输船舶周围的各种信息，帮助船长和船员了解船舶所处的环境，从而做出正确的决策，避免潜在的危险和风险。如果船舶没有环境监测系统的情况下，严重影响航行安全的同时，监管部门无法及时发现船舶的违章行为，执法过程中可能存在对靠泊船舶的过度检查抽样，船舶排污也难以满足环保法规的要求，导致环境污染问题加剧。因此，对于现代船舶来说，配备先进的环境监测系统是非常必要的。船舶航行环境监测系统包括传感器、计算机、显示屏、报警器、卫星通讯等几大组件，在实时环境天气条件下，辅助船长按照推荐航速控制船舶。当船舶在海中航行时，经常会与海洋生物发生碰撞，导致鱼类、鲸鱼、海龟等动物受伤甚至死亡。不仅威胁到海洋生物的生存，还可能对整个海洋生态系统产生深远的影响。
2、目前，传统船舶航行环境监测系统通过传感器探知船身周边环境实时提供数据来增强航行安全性，但在实际使用过程中，功能单一，船身附近围绕鱼群时，监测数据有较大的误差，导致船舶航行出现盲区，航行风险大大提升。
技术实现思路
1、（一）解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种船舶航行环境监测系统，具备监测数据更全面误差小、船舶航行安全性高等优点，解决了鱼群围绕船身附近时监测误差大的问题。
3、（二）技术方
4、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种船舶航行环境监测系统，包括信息接收单元、气象传感单元和数据采集单元，用于采集航行数据集，所述信息接收单元与数据收集模块通过网络连接，所述气象传感单元与数据收集模块通过网络连接，所述数据采集单元与数据收集模块通过网络连接；
5、所述数据分析模块根据航行数据集特征对其进行分类编号，所述航行数据集分类由定点避障信息集、气象数据集和环境监测数据集组成，所述数据分析模块根据定点避障信息集编号、气象数据集编号和环境监测数据集编号，计算航行预估时长、航行推荐速度和航行监测系数，并将数值储存至数据显示模块中，所述数据分析模块根据航行监测系数判断航行环境，并通过网络传输至数据显示模块；
6、所述数据显示模块由声波单元、传输单元和报警单元组成，所述数据显示模块根据航行数据集，计算船身当前刹车指数，并通过网络连接传输单元，所示传输单元通过网络连接声波单元和报警单元，所述数据显示模块根据船身当前刹车指数判断处理措施，并控制声波单元和报警单元。
7、优选的，所述信息接收单元通过ais接收机、gps接收器和激光雷达实时采集定点避障信息集，并将采集到的定点避障数据集通过网络发送至数据分析模块中，所述气象传感单元每间隔5分钟通过气象传感器采集气象数据集，并将采集到的气象数据集通过网络发送至数据分析模块中，所述数据采集单元通过罗经、水深传感器、流速计、水温传感器、水质传感器实时采集环境监测数据集，并将采集到的环境监测数据集通过网络发送至数据分析模块中。
8、优选的，所述数据分析模块根据航行数据集特征分别对定点避障信息集、气象数据集和环境监测数据集进行编号，所述定点避障信息集编号为，所述气象数据集编号为，所述环境监测数据集编号为。
9、优选的，所述数据分析模块根据定点避障信息集、气象数据集和环境监测数据集，计算航行预估时长，其计算公式如下：
10、
11、公式中，表示航行预估时长，表示航线总海里数值，表示已行驶海里数值，表示航线剩余海里数值，表示船舶实时航速，表示该航线前进中预估发生交汇的船舶数量，表示激光雷达探测出的航线障碍点密集的区域数量，表示正常情况下船舶单次交汇避障的平均时长，表示船舶正常航行外，经过所有预计交汇避障需要花费的总时长。
12、优选的，所述数据分析模块根据定点避障信息集、气象数据集和环境监测数据集，计算航行推荐速度，其计算公式如下：
13、
14、公式中，表示航行推荐航速，表示气象条件参考系数，表示当前实时航行所采集的气象系统，由风速、风向、气压和温度四大影响因素组成，表示标准气象条件下对应的行驶海里，表示表示该航线前进中预估发生交汇的船舶数量，表示激光雷达探测出的航线障碍点密集的区域数量，表示单次交汇避障的需要多行驶的平均海里，表示船舶正常航行下，经过所有预计交汇避障需要多行驶的总海里，表示航线行驶需要耗费的通行时长。
15、优选的，所述数据分析模块根据定点避障信息集、气象数据集和环境监测数据集，计算航行监测系数，其计算公式如下：
16、
17、公式中，表示航行监测系数，表示船舶无障碍行驶时环境监测参考系数，表示罗经显示与gps接收器显示的误差值，表示水深传感器感应浅滩暗礁区域的数量，表示船舶所在水域水流速度级别指数，表示船舶周围水域温度级别指数，表示船舶周围水域水质级别指数，表示单个指数对应的影响基数，表示船舶当前航行环境影响总系数。
18、优选的，所述数据分析模块根据航行监测系数判断航行环境，并通过网络传输至数据显示模块，所述航行监测系数<0时，判定船舶当前航行环境为危险状态，船身周围障碍物众多，应立即采取处理措施，所述航行监测系数≥0时，判定船舶当前航行环境为安全状态，船身周围障碍物较少，环境因素对航行状态影响较低。
19、优选的，所述数据显示模块根据定点避障信息集、气象数据集和环境监测数据集，计算船身当前刹车指数，其计算公式如下：
20、
21、公式中，表示船身当前刹车指数，表示船身当下航速完全静止所需要的刹车距离，表示船身与障碍物之间的直线距离，表示船身安全间隔距离。
22、优选的，所述数据显示模块根据船身当前刹车指数判断处理措施，并控制声波单元和报警单元，所述船身当前刹车指数0时，判定船舶距离障碍物具有安全刹车距离，通过声波单元驱赶鱼群，所述船身当前刹车指数≤0时，判定船舶距离障碍物不具有安全距离，应立即通过报警单元输出避障警告。
23、优选的，所述声波单元通过声呐输出声波，所述声波单元根据航行数据集设置声波频率和时长，所述报警单元通过警报器输出警报，并通过网络传输至传输单元，所述传输单元通过显示屏显示航行数据集，并将航行预估时长、航行推荐速度、航行监测系数和船身周围障碍物阻挡面积以数值的形式显示在显示屏上。
24、与现有技术相比，本专利技术提供了一种船舶航行环境监测系统，具备以下有益效果：
25、1、本专利技术通过信息接收单元、气象传感单元和数据采集单元采集航行数据集，数据分析模块根据定点避障信息集编号、气象数据集编号和环境监测数据集编号，计算航行预估时长、航行推荐速度和航行监测系数，精准掌握航行进度，提前通知港口和交通管理部门配合停泊或调度，航行过程中适量加速或减速，避免燃油高损耗，系统化监测环境数据更全面误差小，船舶航行安全性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种船舶航行环境监测系统，其特征在于：包括信息接收单元、气象传感单元和数据采集单元，用于采集航行数据集，所述信息接收单元与数据收集模块通过网络连接，所述气象传感单元与数据收集模块通过网络连接，所述数据采集单元与数据收集模块通过网络连接；
2.根据权利要求1所述的一种船舶航行环境监测系统，其特征在于：所述信息接收单元通过AIS接收机、GPS接收器和激光雷达实时采集定点避障信息集，并将采集到的定点避障数据集通过网络发送至数据分析模块中，所述气象传感单元每间隔5分钟通过气象传感器采集气象数据集，并将采集到的气象数据集通过网络发送至数据分析模块中，所述数据采集单元通过罗经、水深传感器、流速计、水温传感器、水质传感器实时采集环境监测数据集，并将采集到的环境监测数据集通过网络发送至数据分析模块中。
3.根据权利要求2所述的一种船舶航行环境监测系统，其特征在于：所述数据分析模块根据航行数据集特征分别对定点避障信息集、气象数据集和环境监测数据集进行编号，所述定点避障信息集编号为，所述气象数据集编号为，所述环境监测数据集编号为。
4.根据权利要求3所述的一种
5.根据权利要求3所述的一种船舶航行环境监测系统，其特征在于：所述数据分析模块根据定点避障信息集、气象数据集和环境监测数据集，计算航行推荐速度，其计算公式如下：
6.根据权利要求3所述的一种船舶航行环境监测系统，其特征在于：所述数据分析模块根据定点避障信息集、气象数据集和环境监测数据集，计算航行监测系数，其计算公式如下：
7.根据权利要求6所述的一种船舶航行环境监测系统，其特征在于：所述数据分析模块根据航行监测系数判断航行环境，并通过网络传输至数据显示模块，所述航行监测系数<0时，判定船舶当前航行环境为危险状态，船身周围障碍物众多，应立即采取处理措施，所述航行监测系数≥0时，判定船舶当前航行环境为安全状态，船身周围障碍物较少，环境因素对航行状态影响较低。
8.根据权利要求7所述的一种船舶航行环境监测系统，其特征在于：所述数据显示模块根据定点避障信息集、气象数据集和环境监测数据集，计算船身当前刹车指数，其计算公式如下：
9.根据权利要求8所述的一种船舶航行环境监测系统，其特征在于：所述数据显示模块根据船身当前刹车指数判断处理措施，并控制声波单元和报警单元，所述船身当前刹车指数0时，判定船舶距离障碍物具有安全刹车距离，通过声波单元驱赶鱼群，所述船身当前刹车指数≤0时，判定船舶距离障碍物不具有安全距离，应立即通过报警单元输出避障警告。
10.根据权利要求9所述的一种船舶航行环境监测系统，其特征在于：所述声波单元通过声呐输出声波，所述声波单元根据航行数据集设置声波频率和时长，所述报警单元通过警报器输出警报，并通过网络传输至传输单元，所述传输单元通过显示屏显示航行数据集，并将航行预估时长、航行推荐速度、航行监测系数和船身周围障碍物阻挡面积以数值的形式显示在显示屏上。
...【技术特征摘要】
1.一种船舶航行环境监测系统，其特征在于：包括信息接收单元、气象传感单元和数据采集单元，用于采集航行数据集，所述信息接收单元与数据收集模块通过网络连接，所述气象传感单元与数据收集模块通过网络连接，所述数据采集单元与数据收集模块通过网络连接；
2.根据权利要求1所述的一种船舶航行环境监测系统，其特征在于：所述信息接收单元通过ais接收机、gps接收器和激光雷达实时采集定点避障信息集，并将采集到的定点避障数据集通过网络发送至数据分析模块中，所述气象传感单元每间隔5分钟通过气象传感器采集气象数据集，并将采集到的气象数据集通过网络发送至数据分析模块中，所述数据采集单元通过罗经、水深传感器、流速计、水温传感器、水质传感器实时采集环境监测数据集，并将采集到的环境监测数据集通过网络发送至数据分析模块中。
3.根据权利要求2所述的一种船舶航行环境监测系统，其特征在于：所述数据分析模块根据航行数据集特征分别对定点避障信息集、气象数据集和环境监测数据集进行编号，所述定点避障信息集编号为，所述气象数据集编号为，所述环境监测数据集编号为。
4.根据权利要求3所述的一种船舶航行环境监测系统，其特征在于：所述数据分析模块根据定点避障信息集、气象数据集和环境监测数据集，计算航行预估时长，其计算公式如下：
5.根据权利要求3所述的一种船舶航行环境监测系统，其特征在于：所述数据分析模块根据定点避障信息集、气象数据集和环境监测数据集，计算航行推荐速度，其计算公式如下：
6.根据权利要求3所述的一种船...
【专利技术属性】
技术研发人员：严均益，曾广才，郑伟，谢伟，崔双堂，
申请(专利权)人：南通惠江海洋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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