一种船舶停靠指挥系统的制作方法

1.本发明涉及水上交通运输技术领域，尤其涉及一种船舶停靠指挥系统。


背景技术：

2.相对于进靠规则港池，大型船舶进靠需要转弯的不规则浅水狭窄港池具有相当大的困难。
3.对于重载大型无动力船舶(例如半潜驳)，具有吃水大，船长和船宽大，惯性大，操作视野差等不利因素，加之需要在港池做大转弯等高难度操作，极容易在进靠不规则浅水狭窄港池过程中进入港池的搁浅区，导致船舶触底、撞岸等严重问题。
4.在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下技术问题：现有技术方案，存在安全性低的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种船舶停靠指挥系统，以提升船舶停靠的安全性。
6.根据本发明的另一方面，提供了一种船舶停靠指挥系统，包括：
7.港池数据测量设备、无动力船舶上的终端设备和拖拽设备，其中，所述无动力船舶上的终端设备分别与所述港池数据测量设备、所述拖拽设备通信连接；
8.所述港池数据测量设备，用于获取港池数据，并将所述港池数据传输至所述无动力船舶上的终端设备；
9.所述无动力船舶上的终端设备，用于接收所述港池数据，基于所述港池数据和船舶转弯参数确定进港路径信息，基于所述进港路径信息控制所述拖拽设备工作，以通过所述拖拽设备将所述无动力船舶拖拽至目标位置。
10.本发明实施例的技术方案，通过港池数据测量设备获取港池数据，并将港池数据传输至所述无动力船舶上的终端设备，进而无动力船舶上的终端设备接收港池数据，基于港池数据和船舶转弯参数确定进港路径信息，基于进港路径信息控制拖拽设备工作，以通过拖拽设备将无动力船舶拖拽至目标位置，该过程减少了进靠港池过程中对指挥船长和港口引导员经验的依赖性，实现了无动力船舶的自动化调度，对环境的适应性更强，从而提升了进靠港池的安全性。
11.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1是根据本发明实施例一提供的一种船舶停靠指挥系统的结构示意图；
14.图2是根据本发明实施例二提供的一种船舶停靠指挥系统的结构示意图；
15.图3是根据本发明实施例二提供的一种船舶停靠示意图；
16.图4是根据本发明实施例二提供的另一种船舶停靠示意图。
具体实施方式
17.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
18.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
19.实施例一
20.图1为本发明实施例一提供的一种船舶停靠指挥系统的结构示意图，该系统包括：
21.港池数据测量设备110、无动力船舶上的终端设备120和拖拽设备130，其中，无动力船舶上的终端设备120分别与港池数据测量设备110、拖拽设备130通信连接；港池数据测量设备110，用于获取港池数据，并将港池数据传输至无动力船舶上的终端设备120；无动力船舶上的终端设备120，用于接收港池数据，基于港池数据和船舶转弯参数确定进港路径信息，基于进港路径信息控制拖拽设备130工作，以通过拖拽设备130将无动力船舶拖拽至目标位置。
22.本实施例中，港池数据测量设备110是指用于测量港池数据的设备，可以包括一个或多个，在此不做限定。港池数据是指可量化采集的与港池相关的数据，可以包括但不限于港池航拍图像、水深数据、地形数据、水流数据、风速数据和波浪数据等。船舶转弯参数是指船舶基于既定的港池数据基础在绞缆装置和拖轮不同组合牵引下对应的不同最小转弯半径和船舶最大吃水，考虑绞缆装置和拖轮m项组合情况，m大于1。进港路径是进港起始点到泊位之间[进港航道最左侧坐标
大于船舶最大吃水
+最小转弯半径/2,进港航道最右侧坐标
大于船舶最大吃水-最小转弯半径/2]曲线函数集合。曲线均匀取值n个，n大于1。其中，最小转弯半径可以根据船舶所在的港池环境动态设置。船舶最大吃水是指船舶最大吃水深度，进港航道最左侧坐标和进港航道最右侧坐标可以根据船舶最大吃水深度确定。换而言之，进港航道最左侧坐标和进港航道最右侧坐标为航行安全边界上的点。
[0023]
无动力船舶上的终端设备120是指可以设置在无动力船舶上的电子设备。其中，无动力船舶可以为半潜驳、其他不提供行驶动力或者暂时不提供动力的船舶，在此不做限定。无动力船舶上的终端设备120与港池数据测量设备110、拖拽设备130通信连接，通信方式可
以为无线通信或者有线通信方式，在此不做限定，示例性的，通信方式可以包括但不限于卫星通信、光纤通信等。
[0024]
具体的，无动力船舶上的终端设备120可以根据港池数据和船舶转弯参数制定无动力船舶的进港路径，进而根据制定的进港路径形成进港路径信息。其中，进港路径的数量可以为一条或多条。
[0025]
拖拽设备130是指用于拖拽无动力船舶的设备，可以包括但不限于拖船、绞缆装置等。
[0026]
具体的，拖拽设备130可以接收无动力船舶上的终端设备120根据进港路径信息生成的控制信号，并根据该控制信号调整拖拽设备工作，进而通过拖拽设备130将无动力船舶拖拽至目标位置。其中，目标位置可以为港池码头的泊位。
[0027]
本发明实施例的技术方案，通过港池数据测量设备110获取港池数据，并将港池数据传输至所述无动力船舶上的终端设备120，进而无动力船舶上的终端设备120接收港池数据，基于港池数据和船舶转弯参数确定进港路径信息，基于进港路径信息控制拖拽设备130工作，以通过拖拽设备130将无动力船舶拖拽至目标位置，该过程减少了进靠港池过程中对指挥船长和港口引导员经验的依赖性，实现了无动力船舶的自动化调度，对环境的适应性更强，从而提升了进靠港池的安全性。
[0028]
可选地，港池数据测量设备110包括无人机和无人船；其中，无人机用于获取港池内的障碍物信息；无人船用于获取港池内的水深数据和地形数据。
[0029]
示例性的，港池可以为不规则浅水狭窄港池，可以通过无人机对不规则浅水狭窄港池内的船只或者障碍物进行拍摄识别，得到港池内的障碍物信息，通过无人船对不规则浅水狭窄港池内的水深数据、地形数据、水流数据、风速数据和波浪数据等信息进行采集。
[0030]
可选地，无动力船舶上的终端设备110，具体用于：获取无动力船舶的尺寸信息和无动力船舶的吃水深度信息；基于船舶转弯参数、无动力船舶的尺寸信息、无动力船舶的吃水深度信息、障碍物信息、港池内的水深数据和地形数据确定进港路径信息。
[0031]
其中，无动力船舶的尺寸信息可以是无动力船舶的主尺度信息。无动力船舶的吃水深度信息用于表征无动力船舶的载重吃水情况。
[0032]
示例性的，根据船舶转弯参数、无动力船舶的尺寸信息、无动力船舶的吃水深度信息、障碍物信息、港池内的水深数据和地形数据，并以搁浅航道水深为约束条件，制定进港路径，实现进港路径信息的确定。
[0033]
可选地，拖拽设备130包括拖船和/或绞缆装置；其中，拖船与无动力船舶连接，并拖动无动力船舶移动；绞缆装置一端与无动力船舶连接，绞缆装置另一端与岸边的绞缆固定装置连接。
[0034]
示例性的，以同一个潮期为进港时间目标，对整条航线进行精细化分段，可以分为前段、中段和后段，前段工作以拖船为主，以绞缆装置为辅；中段工作以绞缆装置为主，拖船为辅，未段工作仅使用绞缆装置，既要保证拖船不触底，又要保证绞缆装置速度，避免进靠港池时间过长，作业不可控的情况发生。
[0035]
可选地，无动力船舶上的终端设备120，还用于：获取港池内的水流数据和风速数据；基于港池内的水流数据和风速数据确定无动力船舶的阻力数据；基于无动力船舶的阻力数据确定拖拽设备的拉力数据，以调整拖拽设备的拖拽拉力。
[0036]
示例性的，可以通过水流测速装置采集得到港池内的水流数据，以及通过风速测量装置获取得到港池内的风速数据，进而根据港池内的水流数据和风速数据确定无动力船舶的阻力数据，可以根据无动力船舶的阻力数据调整定拖拽设备输出的拖拽拉力，进而消除水流、风等阻力的影响，达到设计的船舶转弯参数，保证拖拽进度。
[0037]
可选地，船舶停靠指挥系统还包括：专家筛选模块，用于对进港路径信息中的多条进港规划线路进行筛选，得到目标进港规划线路。
[0038]
本实施例中，专家筛选模块可以供用户对进港路径信息中的多条进港规划线路进行筛选，得到目标进港规划线路，其中，目标进港规划线路是指用户通过专家筛选模块筛选出来的最佳进港实施方案。
[0039]
可选地，船舶停靠指挥系统还包括：通讯模块，与通讯设备通信连接，用于接收和发送指令，以实现实时通讯。
[0040]
示例性的，可以通过通讯模块给配有通讯设备的工作人员发送进靠港池准备工作指令，以实现快速沟通。其中，通讯设备可以为对讲机、手机等设备。
[0041]
可选地，船舶停靠指挥系统还包括：限位桩，用于检测无动力船舶与搁浅区域的距离。
[0042]
具体的，可以根据目标进港规划线路，在航道限制区域两侧放置预设数量的限位桩，以防止无动力船舶滑入搁浅区。
[0043]
可选地，无动力船舶上的终端设备120，还用于：获取无动力船舶的位置信息；基于无动力船舶的位置信息判断无动力船舶是否偏离目标进港规划线路，若是，则更新进港路径信息，并基于更新后的进港路径信息控制拖拽设备130工作，以纠正无动力船舶的航行路径。
[0044]
示例性的，可以通过无人机实时获取无动力船舶的位置信息，并判断无动力船舶是否偏离目标进港规划线路，若无动力船舶偏离目标进港规划线路，则基于更新后的进港路径信息控制拖拽设备对无动力船舶的航行路径进行纠正。
[0045]
可选地，无动力船舶上的终端设备120，还用于：获取设定吃水深度信息，设定吃水深度信息用于调整无动力船舶的吃水深度。
[0046]
实施例二
[0047]
图2为本发明实施例二提供的一种船舶停靠指挥系统的结构示意图，本实施例的技术方案可以与上述实施例的技术方案进行结合。本实施例中无动力船舶为半潜驳200，该船舶停靠指挥系统包括：
[0048]
半潜驳200的终端设备201、无人船211、无人机212、拖船221和绞缆装置222和限位桩230，其中，半潜驳200的终端设备201分别与无人船211、无人机212、拖船221和绞缆装置222通信连接。
[0049]
具体而言，半潜驳200的终端设备201接收到进靠港池指令后，发送勘测指令给无人船211和无人机212；无人船211启动港池测量系统，对港池内水深、地形、水流、风速、波浪进行测量，得到水深数据、地形数据、水流数据、风速数据和波浪数据；同时无人机212启动航摄，对港池内船只或障碍物进行识别，得到障碍物信息。可以根据水深数据、地形数据、水流数据、风速数据、波浪数据和障碍物信息形成港池数据，可以理解的是，港池数据包括了港池进靠的基础数据，为制定航线提供数据支持。
[0050]
进一步地，半潜驳200的终端设备201获得港池数据后，依据半潜驳200的主尺度、吃水深度信息，识别适应半潜驳200行驶的航道水深、航道宽度范围，以搁浅航道水深为约束条件，制定进港路径，以生成进港路径信息。其中，进港路径是进港起始点到泊位之间[进港航道最左侧坐标
大于船舶最大吃水
+最小转弯半径/2,进港航道最右侧坐标
大于船舶最大吃水-最小转弯半径/2]曲线函数集合。曲线均匀取值n个，n大于1。
[0051]
进一步地，根据水流、风速等数据，计算半潜驳进港风、流阻力，以同一个潮期为进港时间目标，对整条航线进行精细化分段，具体分段的方式为前段拖船221为主，绞缆装置222为辅助；中段绞缆装置222为主，拖船221为辅，如图3所示；未段仅使用绞缆装置222，如图4所示。在使用拖船221和绞缆装置222对半潜驳200进行拖拽过程中既要保证拖轮不触底，又要保证绞缆速度，避免进靠港池时间过长，作业不可控的情况发生。
[0052]
进一步地，通过专家筛选模块对进港路径信息中的多条进港规划线路进行筛选，得到目标进港规划线路。
[0053]
进一步地，通过通讯模块发送进靠港池准备工作指令给工作人员；根据目标进港规划线路对应的限位计划，在航道限制区域两侧放置预设数量的限位桩230，以防止半潜驳滑入搁浅区；根据目标进港规划线路对应的拖船方案，对半潜驳200系带拖船或解绑拖船；根据目标进港规划线路对应的绞缆方案，在半潜驳200或港池缆桩系上缆绳或解绑缆绳；根据目标进港规划线路对应的起抛锚方案，起抛锚。
[0054]
进一步地，半潜驳200的终端设备201发送目标进港规划线路给无人机212与工作人员，工作人员按照目标进港规划线路指令开动拖船，或拉动缆绳，同时工作状态的无人机212将半潜驳的方位、运动情况等信息传回半潜驳200的终端设备201，半潜驳200的终端设备201根据偏离既定航线情况，启动航行纠偏预案，通过拖船221或绞缆装置222，将半潜驳200引导至既定航线。
[0055]
进一步地，无人机212可以通过三维成像技术将半潜驳航行过程的动态实时显示在半潜驳200的终端设备201，以供可视化决策。
[0056]
进一步地，待半潜驳200驶近港池码头，半潜驳200的终端设备201发送靠泊指令，工作人员按照码头系泊方案布置缆绳和投放锚，船舶移至泊位后，解绑所有辅助缆绳；同时半潜驳200的终端设备201控制船上压载系统调整船舶吃水，实现船舶达到预定的吃水状态，完成半潜驳进靠港池工作。
[0057]
本发明实施例的技术方案，通过无人船、无人机联合对进靠港池水文条件、环境参数进行实时动态测量，并根据实时动态测量的港池数据进行进港路径规划，以及基于无人机可视化监控对半潜驳进行精细化指挥调度，一方面解决了半潜驳进靠不规则浅水狭窄港池的可行性，另一方面减少了半潜驳进靠港池过程中对指挥船长和港口引导员经验的依赖性，实现了半潜驳的自动化调度，对环境的适应性更强，从而提升了进靠港池的安全性。
[0058]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。