一種船舶報(bào)警方法
【專利說(shuō)明】一種船舶報(bào)警方法
[0001]本發(fā)明是申請(qǐng)?zhí)枮?014103646824、申請(qǐng)日為2014年7月28日、發(fā)明名稱為“一種船舶報(bào)警方法”的專利的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及船舶行駛預(yù)警領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶報(bào)警方法。
【背景技術(shù)】
[0003]船舶是指能航行或停泊于水域進(jìn)行運(yùn)輸或作業(yè)工具，按不同的使用要求而具有不同的技術(shù)性能、裝備和結(jié)構(gòu)型式。船舶在國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和海洋開發(fā)等方面都占有十分重要的地位。
[0004]船舶從史前刳木為舟起，經(jīng)歷了獨(dú)木舟和木板船時(shí)代，1879年世界上第一艘鋼船問(wèn)世后，又開始了以鋼船為主的時(shí)代。船舶的推進(jìn)也由19世紀(jì)的依靠人力、畜力和風(fēng)力(即撐篙、劃槳、搖櫓、拉纖和風(fēng)帆)發(fā)展到使用機(jī)器驅(qū)動(dòng)。1807年，美國(guó)的富爾頓建成第一艘采用明輪推進(jìn)的蒸汽機(jī)船“克萊蒙脫”號(hào)，時(shí)速約為8公里/小時(shí)。1902?1903年在法國(guó)建造了一艘柴油機(jī)海峽小船；1903年，俄國(guó)建造的柴油機(jī)船“萬(wàn)達(dá)爾”號(hào)下水。20世紀(jì)中葉，柴油機(jī)動(dòng)力裝置遂成為運(yùn)輸船舶的主要?jiǎng)恿ρb置。英國(guó)在1947年，首先將航空用的燃?xì)廨啓C(jī)改型，然后安裝在海岸快艇“加特利克”號(hào)上，以代替原來(lái)的汽油機(jī)，其主機(jī)功率為1837千瓦，轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/分，經(jīng)齒輪減速箱和軸系驅(qū)動(dòng)螺旋槳。60年代先后，又出現(xiàn)了用燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)聯(lián)合動(dòng)力裝置的大、中型水面軍艦。原子能的發(fā)現(xiàn)和利用又為船舶動(dòng)力開辟了一個(gè)新的途徑。1954年，美國(guó)建造的核潛艇“鸚鵡螺”號(hào)下水，功率為11025千瓦，航速33公里；1959年，前蘇聯(lián)建成了核動(dòng)力破冰船“列寧”號(hào)，功率為32340千瓦；同年，美國(guó)核動(dòng)力商船“薩瓦納”號(hào)下水，功率為14700千瓦。
[0005]船舶的應(yīng)用領(lǐng)域可分為民用和軍用兩方面，在民用方面，根據(jù)船舶航運(yùn)的水域不同，又可劃分為內(nèi)河航運(yùn)、沿海航運(yùn)和遠(yuǎn)洋航運(yùn)。無(wú)論哪一種民用方式，對(duì)于船舶的運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，船舶都是一種特殊的大型高價(jià)商品，不僅其訂造和購(gòu)買需要謹(jǐn)慎考慮，在購(gòu)買后的運(yùn)營(yíng)時(shí)，船舶行駛的安全性尤其需要得到保障，一出現(xiàn)船體碰撞等事故，都會(huì)造成巨額損失，為此，船舶制造商紛紛為船舶定制各種行駛預(yù)警設(shè)備，用于防止各項(xiàng)事故的發(fā)生。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中，存在一些船舶預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)船舶行駛速度的檢測(cè)，確定當(dāng)下時(shí)亥|J，船舶的行駛速度是否超過(guò)當(dāng)前水域規(guī)定的最大行駛速度，并在超過(guò)時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，提醒駕駛員及時(shí)采取措施，對(duì)船舶進(jìn)行減速處理，避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生。
[0007]但是，現(xiàn)有技術(shù)中的船舶預(yù)警系統(tǒng)檢測(cè)對(duì)象單一，具有以下缺陷:(1)無(wú)法根據(jù)船舶周圍目標(biāo)距離船體的遠(yuǎn)近確定船舶的最大行駛速度，無(wú)法根據(jù)船舶下面水域的具體情況確定船舶的最大行駛速度，造成船舶速度控制模式過(guò)于簡(jiǎn)單，控制效率低下；(2)在駕駛員疲勞時(shí)，無(wú)法將駕駛員疲勞狀態(tài)提供給船上人員或船舶管理中心進(jìn)行預(yù)警；(3)在不同的國(guó)家航行時(shí)，由于各國(guó)采用的4G通信標(biāo)準(zhǔn)不同，船舶攜帶的無(wú)線通信設(shè)備無(wú)法兼容各國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)。
[0008]因此，需要一種新型的基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)，克服現(xiàn)有船舶報(bào)警系統(tǒng)的監(jiān)控模式單一、監(jiān)控效率低下的技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)不同的水面情況和水下情況，靈活制定允許的最大航行速度，提高航速的控制效率，同時(shí)能夠?qū)⑻幱谖ｋU(xiǎn)狀況中的行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)通過(guò)兼容性強(qiáng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給管理部門和其他人員，提高了船舶監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的智能化水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種船舶報(bào)警方法，該方法提供一種基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò)引入換能器和紅外測(cè)距傳感器分別確定水下和水面的目標(biāo)狀況，從而靈活確定船舶當(dāng)前允許航行的最大速度，并通過(guò)攝像頭和圖像處理設(shè)備對(duì)駕駛員面部特征進(jìn)行分析，提取駕駛員的疲勞狀態(tài)，以在船舶超速或駕駛員過(guò)于疲勞時(shí)進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)，采用FPGA建造了兼容性強(qiáng)的移動(dòng)通信設(shè)備，保證了報(bào)警信息的及時(shí)傳遞。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種船舶報(bào)警方法，該方法包括提供一種基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)，所述船舶報(bào)警系統(tǒng)包括換能器組件、測(cè)距傳感器組件、船速檢測(cè)設(shè)備、控制設(shè)備和駕駛員狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備，所述控制設(shè)備分別與所述換能器組件、所述測(cè)距傳感器組件、所述船速檢測(cè)設(shè)備和駕駛員狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備連接，基于所述船速檢測(cè)設(shè)備輸出的船舶行駛速度控制所述換能器組件的測(cè)量精度等級(jí)，基于所述換能器組件和所述測(cè)距傳感器組件的測(cè)量結(jié)果確定是否對(duì)船舶行駛速度報(bào)警，還基于所述駕駛員狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果確定是否對(duì)駕駛員疲勞狀態(tài)報(bào)警。
[0011]更具體地，在所述基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)中，進(jìn)一步包括，換能器組件，由四個(gè)換能器組成，所述四個(gè)換能器分別位于船舶船底四角，每一個(gè)換能器基于接收到的船舶行駛速度確定測(cè)量精度等級(jí)，所述測(cè)量精度等級(jí)包括特等、Ia等、Ib等和二等，所述四個(gè)換能器測(cè)量到的船舶船底距離水底最近的距離值作為船底目標(biāo)距離輸出；測(cè)距傳感器組件，由四個(gè)紅外測(cè)距傳感器組成，所述四個(gè)紅外測(cè)距傳感器分別安裝在船舶的四側(cè)，用于分別檢測(cè)船舶四側(cè)附近出現(xiàn)的目標(biāo)距離船體的距離，并將船舶四側(cè)附近出現(xiàn)的目標(biāo)到船體的距離中最近的距離值作為船側(cè)目標(biāo)距離輸出；船速檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)并輸出船舶行駛速度，在船舶行駛速度大于船舶最大允許行駛速度時(shí)，發(fā)出超速報(bào)警信號(hào)，在船舶行駛速度恢復(fù)到船舶最大允許行駛速度以內(nèi)時(shí)，發(fā)出船舶速度正常信號(hào)；駕駛員狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備，包括設(shè)置在駕駛員駕駛位置上方的攝像頭和連接所述攝像頭的圖像處理設(shè)備，所述圖像處理設(shè)備對(duì)所述攝像頭拍攝的駕駛員面部圖像進(jìn)行分析以確定駕駛員的疲勞狀態(tài)，所述駕駛員的疲勞狀態(tài)包括極度疲勞、疲勞、亞清醒、清醒、極度清醒五個(gè)狀態(tài)；無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備，通過(guò)FPGA芯片集成LTE標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信收發(fā)接口、WiMax標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信收發(fā)接口和HSPA+標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信收發(fā)接口，所述FPGA芯片為Xilinx公司的Virtex_7型號(hào)的芯片；定位設(shè)備，將船舶的定位數(shù)據(jù)發(fā)送給控制設(shè)備；控制設(shè)備，連接所述換能器組件、所述測(cè)距傳感器組件、所述船速檢測(cè)設(shè)備、所述駕駛員狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備、所述無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備和所述定位設(shè)備，基于船底目標(biāo)距離和船側(cè)目標(biāo)距離確定船舶最大允許行駛速度，將船速檢測(cè)設(shè)備輸出的船舶行駛速度轉(zhuǎn)發(fā)給換能器組件，在接收到超速報(bào)警信號(hào)時(shí)，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備，將所述船舶行駛速度發(fā)送給輪機(jī)員的移動(dòng)終端或船舶管理中心的無(wú)線收發(fā)平臺(tái)，將船舶的定位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給船舶管理中心的無(wú)線收發(fā)平臺(tái)，在接收到極度疲勞狀態(tài)或疲勞狀態(tài)時(shí)，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備，將所述攝像頭拍攝的駕駛員面部圖像發(fā)送給輪機(jī)員的移動(dòng)終端或船舶管理中心的無(wú)線收發(fā)平臺(tái)，將船舶的定位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給船舶管理中心的無(wú)線收發(fā)平臺(tái)；顯示設(shè)備，連接控制設(shè)備，用于實(shí)時(shí)顯示船舶四側(cè)附近出現(xiàn)的目標(biāo)到船體的距離、并實(shí)時(shí)顯示所述四個(gè)換能器測(cè)量到的距離、船舶行駛速度、船舶最大允許行駛速度、駕駛員的疲勞狀態(tài)、所述攝像頭拍攝的駕駛員面部圖像和船舶的定位數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)設(shè)備，連接控制設(shè)備，用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)船舶四側(cè)附近出現(xiàn)的目標(biāo)到船體的距離、并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)所述四個(gè)換能器測(cè)量到的距離、船舶行駛速度、船舶最大允許行駛速度、駕駛員的疲勞狀態(tài)、所述攝像頭拍