水位通航管理方法、系统、计算机设备及存储介质与流程

本发明涉及船舶航行领域，具体涉及一种水位通航管理方法、系统、计算机设备及存储介质。

背景技术：

目前，河流或者海域中，其水下会存在旋涡、暗流、浅滩、礁石等障碍物，且这些障碍物会影响船舶的通航，严重时会发生事故，造成人员伤亡。

在现有技术中，还没有一种比较完善的方法，可以用于监测上述障碍物处的水位，并根据水位判断是否可以让船舶由此处通过，因此，会经常出现由于工作人员判断失误，从而产生船舶在障碍物处出现事故的情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种水位通航管理方法、系统、计算机设备及存储介质，以达到船舶安全航行的目的。

本发明采用的技术方案为：一种水位通航管理方法，包括以下步骤：

获取预定水域中障碍物的位置、预定水域中障碍物的障碍高程、以及预定水域的水位高程；

根据所述障碍物的障碍高程和所述预定水域的水位高程进行计算，得到预定水域船舶的实时可通航尺度；

将所述预定水域船舶的实时可通航尺度与预设船舶通航所需通航尺度阈值进行对比，在所述预定水域船舶的实时可通航尺度不满足预设船舶通航所需通航尺度阈值的情况下，向预定水域中的船舶发出危险警示信号。

进一步地，所述预定水域中障碍物的障碍高程包括预定水域上方的电缆高程、桥梁通航净空高度顶端的高程、河床底面的高程、以及浅滩的高程；所述根据所述障碍物的障碍高程和所述预定水域的水位高程进行计算，得到预定水域船舶的实时可通航尺度，包括：

将预定水域上方的电缆高程或桥梁通航净空高度顶端的高程与预定水域的水位高程进行差值计算，得到预定水域实时通航净空高度；

将河床底面的高程或浅滩的高程和预定水域的水位高程进行差值计算，得到预定水域的实时可通航水深；

根据所述实时可通航水深和所述预定水域实时通航净空高度，得到预定水域船舶的实时可通航尺度。

进一步地，所述将所述预定水域船舶的实时可通航尺度与预设船舶通航所需通航尺度阈值进行对比，在所述预定水域船舶的实时可通航尺度不满足预设船舶通航所需通航尺度阈值的情况下，向预定水域中的船舶发出危险警示信号，包括：

通过ais装置、vhf装置、led装置、音响装置、vdes装置、或公共通信网络向预定水域中的船舶发出碰撞危险信号或搁浅危险信号，并将障碍物的位置一同发送给船舶。

进一步地，还包括：

向预定水域中的颗粒物发射声波；

接收颗粒物对应反射回来的反射声波；

根据所述声波与反射声波得到颗粒物对应的声学多普勒频移数据；

根据所述声学多普勒频移数据计算得到预定水域的水流流速。

进一步地，在所述根据所述声学多普勒频移数据计算得到预定水域的水流流速之后，包括：

将所述水流流速与预定安全流速阈值进行对比；

在所述水流流速高于所述预定安全流速阈值的情况下，向船舶发出洪水危险警示信号。

进一步地，还包括：

获取预定水域上方的当前风速；

将所述当前风速与预定风速阈值进行对比；

在所述当前风速高于所述预定风速阈值的情况下，向船舶发出大风危险警示信号。

进一步地，还包括：

显示并存储所述障碍物的位置、预定水域中障碍物的障碍高程、预定水域的水位高程、以及预定水域船舶的实时可通航尺度。

一种水位通航管理系统，包括：

采集模块，用于获取预定水域中障碍物的位置、预定水域中障碍物的障碍高程、以及预定水域的水位高程；

计算模块，用于根据所述障碍物的障碍高程和所述预定水域的水位高程进行计算，得到预定水域船舶的实时可通航尺度；

对比警示模块，用于将所述预定水域船舶的实时可通航尺度与预设船舶通航所需通航尺度阈值进行对比，在所述预定水域船舶的实时可通航尺度不满足预设船舶通航所需通航尺度阈值的情况下，向预定水域中的船舶发出危险警示信号。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述方法的步骤。

本发明的有益效果为：本申请中，首先获取预定水域中障碍物的位置、预定水域中障碍物的障碍高程、以及预定水域的水位高程；然后根据所述障碍物的障碍高程和所述预定水域的水位高程进行计算，得到预定水域船舶的实时可通航尺度；最后将所述预定水域船舶的实时可通航尺度与预设船舶通航所需通航尺度阈值进行对比，在所述预定水域船舶的实时可通航尺度不满足预设船舶通航所需通航尺度阈值的情况下，向预定水域中的船舶发出危险警示信号；本申请中，通过对水域中的实时可通航尺度进行实时监测，并根据各数据智能判断船舶经过障碍物时是否存在危险，且在有危险的情况下，发出危险警示信号，从而提醒船舶上的工作人员，并以此保证船舶航行安全。

附图说明

图1为本发明提供的水位通航管理方法的流程示意图；

图2为本发明提供的水位通航管理系统的结构框图；

图3为本发明实施例中计算机设备的内部结构图。

其中，10、采集模块；20、计算模块；30、对比警示模块。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1所示，本发明提供了一种水位通航管理方法，包括以下步骤：

步骤100、获取预定水域中障碍物的位置、预定水域中障碍物的障碍高程、以及预定水域的水位高程；

步骤200、根据所述障碍物的障碍高程和所述预定水域的水位高程进行计算，得到预定水域船舶的实时可通航尺度；

步骤300、将所述预定水域船舶的实时可通航尺度与预设船舶通航所需通航尺度阈值进行对比，在所述预定水域船舶的实时可通航尺度不满足预设船舶通航所需通航尺度阈值的情况下，向预定水域中的船舶发出危险警示信号。

具体来说，本申请中，障碍物主要包括水域中的礁石、浅滩、桥梁、水域上方的电缆等影响船舶航行的物质，且枯水期与洪水期，水域中的水位会有所不同，因此，在枯水期某些不能通航的位置，在洪水期便可能让船舶通过，因此，可以对水域中某些严重影响船舶通航的位置，如障碍物处，进行实时监测，并根据障碍物的水位情况，从而判断船舶是否可以由此处通过，并在存在危险的时候，发出警示信号，从而保证船舶航行安全，并以此智能实时监测障碍物处的通航情况。

在本申请中，采取的方案是，本申请中，首先获取预定水域中障碍物的位置、预定水域中障碍物的障碍高程、以及预定水域的水位高程；然后根据所述障碍物的障碍高程和所述预定水域的水位高程进行计算，得到预定水域船舶的实时可通航尺度；最后将所述预定水域船舶的实时可通航尺度与预设船舶通航所需通航尺度阈值进行对比，在所述预定水域船舶的实时可通航尺度不满足预设船舶通航所需通航尺度阈值的情况下，向预定水域中的船舶发出危险警示信号；本申请中，通过对水域中的实时可通航尺度进行实时监测，并根据各数据智能判断船舶经过障碍物时是否存在危险，且在有危险的情况下，发出危险警示信号，从而提醒船舶上的工作人员，并以此保证船舶航行安全。

其中，船舶通航所需通航尺度为船舶通航净空高度和船舶的吃水深度相加上来的数值，船舶通航净空高度和船舶的吃水深度可以通过当前航道设计等级对应船型尺度、或根据当前实际通航船舶船型尺度获取，也可以通过该水域通航船舶自行申报方式来获取，还可以通过激光、雷达、视频识别等方式现场实测船舶通航净空高度和船舶的吃水深度来获取，然后根据船舶通航所需通航尺度来设置预设船舶通航所需通航尺度阈值，并用于判断船舶在预定水域是否存在危险。

其中，可以通过水位测量仪测量障碍物的障碍高程，并通过水位测量仪测量水位高程。

所述水位水位测量仪包括接触式水位仪或非接触式水位仪；其中接触式水位仪包括了浮子式水位仪、压力式水位仪、或气泡式水位仪；而非接触式水位仪包括了雷达测量装置、超声波测量装置、或红外线测量水位仪。

进一步地，所述预定水域中障碍物的障碍高程包括预定水域上方的电缆高程、桥梁通航净空高度顶端的高程、河床底面的高程、以及浅滩的高程；所述根据所述障碍物的障碍高程和所述预定水域的水位高程进行计算，得到预定水域船舶的实时可通航尺度，包括：

将预定水域上方的电缆高程或桥梁通航净空高度顶端的高程与预定水域的水位高程进行差值计算，得到预定水域实时通航净空高度；

将河床底面的高程、浅滩的高程、或其它障碍物如礁石的高程，与预定水域的水位高程进行差值计算，得到预定水域的实时可通航水深；

根据所述实时可通航水深和所述预定水域实时通航净空高度，得到预定水域船舶的实时可通航尺度。

具体来说，本申请中，当预定水域上方存在电缆或桥梁、以及水域中存在礁石或浅滩的情况下，需要获取预定水域上方的电缆高程或桥梁通航净空高度顶端的高程，以及获取河床底面的高程、和浅滩的高程，通过预定水域上方的电缆高程或桥梁通航净空高度顶端的高程与预定水域的水位高程进行差值计算，从而得到预定水域实时通航净空高度，并通过河床底面的高程、浅滩的高程、或礁石的高程和预定水域的水位高程进行差值计算，得到预定水域的实时可通航水深，实时可通航水深则为浅滩或礁石上方可供船舶航行的水深，然后将实时可通航水深及预定水域实时通航净空高度相加，从而得到预定水域船舶的实时可通航尺度。

进一步地，所述将所述预定水域船舶的实时可通航尺度与预设船舶通航所需通航尺度阈值进行对比，在所述预定水域船舶的实时可通航尺度不满足预设船舶通航所需通航尺度阈值的情况下，向预定水域中的船舶发出危险警示信号，包括：

通过ais装置、vhf装置、led装置、音响装置、vdes装置、或公共通信网络向预定水域中的船舶发出碰撞危险信号或搁浅危险信号，并将障碍物的位置一同发送给船舶。

具体来说，本申请中可采用的ais装置，但不限于ais装置，也可以采用vdes装置,vhf装置、led装置、音响装置、或公共通信网络，通过上述装置向船舶发送信号，以此对船舶进行预警，此外，还可以通过显示屏将相应信号显示出来，以此实现信号预警。

进一步地，还包括：

向预定水域中的颗粒物发射声波；

接收颗粒物对应反射回来的反射声波；

根据所述声波与反射声波得到颗粒物对应的声学多普勒频移数据；

根据所述声学多普勒频移数据计算得到预定水域的水流流速。

具体来说，本申请中可采用多普勒超声波流量计，通过测定流体中运动粒子散射声波的多普勒频移，即可得到流体的速度。其中，本申请中设置有四个换能器，每个换能器既是发射器又是接收器，换能器发射某一固定频率的声波，然后接收被水体中颗粒物反射回来的声波。假定颗粒物的运动速度与水体流速相同，当颗粒物的运动方向是朝向换能器时，换能器接收到的回波频率比发射频率高；当颗粒物的运动方向是背离换能器时，换能器接收到的回波频率比发射频率低。这种颗粒物的运动引起频率的改变称为声学多普勒频移。

公式表示如下:fd＝2f(v/c)

式中fd为声学多普勒频移；f为发射波频率；v为颗粒物沿声束方向的移动速度，也是渠道水域对应的流速；c为声波在水中的传播速度。

进一步地，在所述根据所述声学多普勒频移数据计算得到预定水域的水流流速之后，包括：

将所述水流流速与预定安全流速阈值进行对比；

在所述水流流速高于所述预定安全流速阈值的情况下，向船舶发出洪水危险警示信号。

具体来说，本申请中，船舶的通航判断，会考虑水流的流速，流速的快慢会影响到水位的变化，因此，在水流流速超过某一范围的情况下，此时水位变化快速，前面所测得的预定水域的水位高程也是起伏变化较快，存在发生洪水的情况，所以需要对船舶进行预警，让其缓慢行驶，从而降低风险，或采取其它措施以应对风险。

进一步地，还包括：

获取预定水域上方的当前风速；

将所述当前风速与预定风速阈值进行对比；

在所述当前风速高于所述预定风速阈值的情况下，向船舶发出大风危险警示信号。

具体来说，本申请中，船舶的通航判断，会考虑当前风速，当前风速的快慢会影响到水位的变化，因此，在当前风速超过某一范围的情况下，存在风速较大的危险，此时水位变化快速，前面所测得的预定水域的水位高程也是起伏变化较快，所以需要对船舶进行大风预警，让其缓慢行驶，从而降低风险，或采取其它措施以应对风险。

进一步地，还包括：

显示并存储所述障碍物的位置、预定水域中障碍物的障碍高程、预定水域的水位高程、以及预定水域船舶的实时可通航尺度。

具体来说，可以通过显示屏显示障碍物的位置、预定水域中障碍物的障碍高程、预定水域的水位高程、以及预定水域船舶的实时可通航尺度，并对上述数据进行存储，以此可让工作人员通过显示屏随时查看各个数据，并查看历史数据。

本申请中，首先获取预定水域中障碍物的位置、预定水域中障碍物的障碍高程、以及预定水域的水位高程；然后根据所述障碍物的障碍高程和所述预定水域的水位高程进行计算，得到预定水域船舶的实时可通航尺度；最后将所述预定水域船舶的实时可通航尺度与预设船舶通航所需通航尺度阈值进行对比，在所述预定水域船舶的实时可通航尺度不满足预设船舶通航所需通航尺度阈值的情况下，向预定水域中的船舶发出危险警示信号；本申请中，通过对水域中的实时可通航尺度进行实时监测，并根据各数据智能判断船舶经过障碍物时是否存在危险，且在有危险的情况下，发出危险警示信号，从而提醒船舶上的工作人员，并以此保证船舶航行安全。

应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

如图2所示，本发明还提供了一种水位通航管理系统，包括：

采集模块10，用于获取预定水域中障碍物的位置、预定水域中障碍物的障碍高程、以及预定水域的水位高程；

计算模块20，用于根据所述障碍物的障碍高程和所述预定水域的水位高程进行计算，得到预定水域船舶的实时可通航尺度；

对比警示模块30，用于将所述预定水域船舶的实时可通航尺度与预设船舶通航所需通航尺度阈值进行对比，在所述预定水域船舶的实时可通航尺度不满足预设船舶通航所需通航尺度阈值的情况下，向预定水域中的船舶发出危险警示信号。

关于水位通航管理系统的具体限定可以参见上文中对于水位通航管理方法的限定，在此不再赘述。上述水位通航管理系统的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图3所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种水位通航管理方法。

本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：获取预定水域中障碍物的位置、预定水域中障碍物的障碍高程、以及预定水域的水位高程；根据所述障碍物的障碍高程和所述预定水域的水位高程进行计算，得到预定水域船舶的实时可通航尺度；将所述预定水域船舶的实时可通航尺度与预设船舶通航所需通航尺度阈值进行对比，在所述预定水域船舶的实时可通航尺度不满足预设船舶通航所需通航尺度阈值的情况下，向预定水域中的船舶发出危险警示信号。

在一个实施例中，所述预定水域中障碍物的障碍高程包括预定水域上方的电缆高程、桥梁通航净空高度顶端的高程、河床底面的高程、以及浅滩的高程；所述根据所述障碍物的障碍高程和所述预定水域的水位高程进行计算，得到预定水域船舶的实时可通航尺度，包括：

将预定水域上方的电缆高程或桥梁通航净空高度顶端的高程与预定水域的水位高程进行差值计算，得到预定水域实时通航净空高度；

将河床底面的高程或浅滩的高程和预定水域的水位高程进行差值计算，得到预定水域的实时可通航水深；

根据所述实时可通航水深和所述预定水域实时通航净空高度，得到预定水域船舶的实时可通航尺度。

在一个实施例中，所述将所述预定水域船舶的实时可通航尺度与预设船舶通航所需通航尺度阈值进行对比，在所述预定水域船舶的实时可通航尺度不满足预设船舶通航所需通航尺度阈值的情况下，向预定水域中的船舶发出危险警示信号，包括：

通过ais装置、vhf装置、led装置、音响装置、vdes装置、或公共通信网络向预定水域中的船舶发出碰撞危险信号或搁浅危险信号，并将障碍物的位置一同发送给船舶。

在一个实施例中，还包括：

向预定水域中的颗粒物发射声波；

接收颗粒物对应反射回来的反射声波；

根据所述声波与反射声波得到颗粒物对应的声学多普勒频移数据；

根据所述声学多普勒频移数据计算得到预定水域的水流流速。

在一个实施例中，在所述根据所述声学多普勒频移数据计算得到预定水域的水流流速之后，包括：

将所述水流流速与预定安全流速阈值进行对比；

在所述水流流速高于所述预定安全流速阈值的情况下，向船舶发出洪水危险警示信号。

在一个实施例中，还包括：

获取预定水域上方的当前风速；

将所述当前风速与预定风速阈值进行对比；

在所述当前风速高于所述预定风速阈值的情况下，向船舶发出大风危险警示信号。

在一个实施例中，还包括：

显示并存储所述障碍物的位置、预定水域中障碍物的障碍高程、预定水域的水位高程、以及预定水域船舶的实时可通航尺度。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：获取预定水域中障碍物的位置、预定水域中障碍物的障碍高程、以及预定水域的水位高程；根据所述障碍物的障碍高程和所述预定水域的水位高程进行计算，得到预定水域船舶的实时可通航尺度；将所述预定水域船舶的实时可通航尺度与预设船舶通航所需通航尺度阈值进行对比，在所述预定水域船舶的实时可通航尺度不满足预设船舶通航所需通航尺度阈值的情况下，向预定水域中的船舶发出危险警示信号。

在一个实施例中，所述预定水域中障碍物的障碍高程包括预定水域上方的电缆高程、桥梁通航净空高度顶端的高程、河床底面的高程、以及浅滩的高程；所述根据所述障碍物的障碍高程和所述预定水域的水位高程进行计算，得到预定水域船舶的实时可通航尺度，包括：

将预定水域上方的电缆高程或桥梁通航净空高度顶端的高程与预定水域的水位高程进行差值计算，得到预定水域实时通航净空高度；

将河床底面的高程或浅滩的高程和预定水域的水位高程进行差值计算，得到预定水域的实时可通航水深；

根据所述实时可通航水深和所述预定水域实时通航净空高度，得到预定水域船舶的实时可通航尺度。

在一个实施例中，所述将所述预定水域船舶的实时可通航尺度与预设船舶通航所需通航尺度阈值进行对比，在所述预定水域船舶的实时可通航尺度不满足预设船舶通航所需通航尺度阈值的情况下，向预定水域中的船舶发出危险警示信号，包括：

通过ais装置、vhf装置、led装置、音响装置、vdes装置、或公共通信网络向预定水域中的船舶发出碰撞危险信号或搁浅危险信号，并将障碍物的位置一同发送给船舶。

在一个实施例中，还包括：

向预定水域中的颗粒物发射声波；

接收颗粒物对应反射回来的反射声波；

根据所述声波与反射声波得到颗粒物对应的声学多普勒频移数据；

根据所述声学多普勒频移数据计算得到预定水域的水流流速。

在一个实施例中，在所述根据所述声学多普勒频移数据计算得到预定水域的水流流速之后，包括：

将所述水流流速与预定安全流速阈值进行对比；

在所述水流流速高于所述预定安全流速阈值的情况下，向船舶发出洪水危险警示信号。

在一个实施例中，还包括：

获取预定水域上方的当前风速；

将所述当前风速与预定风速阈值进行对比；

在所述当前风速高于所述预定风速阈值的情况下，向船舶发出大风危险警示信号。

在一个实施例中，还包括：

显示并存储所述障碍物的位置、预定水域中障碍物的障碍高程、预定水域的水位高程、以及预定水域船舶的实时可通航尺度。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。