一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法与流程

本发明属于港口安全，具体涉及一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法。

背景技术：

1、在较大风、浪、流等环境动力条件影响及船舶大幅运动情况下，泊位存在船舶断缆的安全隐患，缆绳断裂瞬间会产生巨大的回弹效应，对缆绳周边尤其是缆绳回弹区的作业人员及设施产生严重安全威胁。同时，断缆后，靠泊船舶失去约束力，在不利的环境动力要素作用下，船舶会对码头结构及作业设备安全、相邻靠泊船舶、港池或航道船舶航行以及船舶自身安全等带来极大威胁。因此，对码头前作业船舶的运动情况和作业安全情况进行监测、评估和预警，提醒作业人员注意规避风险，或及时调整缆绳及船舶姿态从而防止断缆，对于泊位安全作业具有重大的现实意义。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述技术问题，进而提出了一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法。

2、本发明具体技术方案如下：一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法，包括以下步骤：获取过往离绑信息并分析离绑影响因素；设置目标水域并获取目标水域的潮流信息和气象信息；根据目标水域的潮流信息和气象信息计算船舶环境载荷；根据船舶环境载荷预测船舶位移量；设定最低离绑阈值和断缆值，将预测的船舶位移量与最低离绑阈值和断缆值进行对比并实时预警。

3、进一步，所述获取过往离绑信息并分析离绑影响因素的方法为，获取历次离绑记录；获取离绑时刻的风潮流环境数据；获取离绑时刻周边船舶及船行波大小；获取上游各水系历史流量数据；获取历史水文实测数据；根据上述数据对离绑影响因素进行分析。

4、进一步，所述设置目标水域并获取目标水域的潮流信息和气象信息的方法为，设置目标水域范围；在目标水域开阔无遮挡处建风速站，取平均海平面以上10米处风速值，通过无线传输实时获取气象信息；在目标水域位置建立岸基潮位站，并进行潮位基面改正，在目标水域离岸近且不碍航位置建立浪、流观测站，通过无线传输实时获取潮流信息。

5、进一步，所述根据目标水域的潮流信息和气象信息计算船舶环境载荷的方法为，根据目标水域的气象信息计算风载荷；根据目标水域的潮流信息计算潮流载荷；根据风载荷和潮流载荷计算船舶环境载荷。

6、进一步，所述根据目标水域的气象信息计算风载荷的方法为，通过风洞试验测试获取风载荷横向分力系数e1；获取横向受风面积axw(m2)；获取设计风速的横向分量vx(m/s)；获取风压不均匀折减系数ζ1；获取风压高度变化修正系数ζ2；横向风载荷fxw(kn)的计算公式为fxw＝e1axwv2xζ1ζ2；通过风洞试验测试获取风载荷纵向分力系数e2；获取纵向受风面积ayw(m2)；获取设计风速的纵向分量vy(m/s)；纵向风载荷fyw(kn)的计算公式为fyw＝e2aywv2yζ1ζ2。

7、进一步，所述根据目标水域的潮流信息计算潮流载荷的方法为，通过循环水槽试验获取水流力横向分力系数cxc；获取目标水域海水密度pc(t/m3)；获取船舶吃水范围内的平均水流速度vc(m/s)；获取船舶垂线间长lbp(m)；获取船舶平均吃水d(m)；获取潮流流向角θc(°)；横向潮流载荷fxc(kn)的计算公式为fxc＝1/2cxcpcvc2lbpdsin(θc)；通过港池试验获取水流力纵向分力系数cyc；纵向潮流载荷fyc(kn)的计算公式为fyc＝1/2cycpcvc2lbpdcos(θc)。

8、进一步，所述根据风载荷和潮流载荷计算船舶环境载荷的方法为，根据横向风载荷fxw(kn)和横向潮流载荷fxc(kn)计算船舶横向环境载荷fw(kn)，船舶横向环境载荷fw(kn)的计算公式为fx＝fxw+fxc；根据纵向风载荷fyw(kn)和纵向潮流载荷fyc(kn)计算船舶横向环境载荷fy(kn)，船舶横向环境载荷fy(kn)的计算公式为fy＝fyw+fyc。

9、进一步，所述根据船舶环境载荷预测船舶位移量的方法为，获取船舶横向缆绳刚度kx(kn/m)；根据船舶横向环境载荷fy(kn)和船舶横向缆绳刚度kx(kn/m)计算船舶横向位移sx(m)，船舶横向位移sx的计算公式为sx＝fxw/kx；获取船舶纵向缆绳刚度ky(kn/m)；根据船舶纵向环境载荷fy(kn)和船舶纵向缆绳刚度ky(kn/m)，船舶纵向位移sy(m)的计算公式为sy＝fy/ky。

10、进一步，所述设定最低离绑阈值和断缆值，将预测的船舶位移量与最低离绑阈值和断缆值进行对比并实时预警的方法为，设定最低离绑阈值bl和断缆值bh；若预船舶横向位移sx或船舶纵向位移sy高于最低离绑阈值bl，预警终端设备通过声、光、语音对相关人员进行提示；若预船舶横向位移sx或船舶纵向位移sy高于断缆值bh，预警终端设备通过声、光、语音对提醒相关人员进行紧急报警，采取有效措施降低断缆风险。

11、进一步，所述预警终端包括：现场设置显示屏幕及蜂鸣器，通过灯光及声音广播方式发送预警消息；移动端app，通过微信小程序app发送预警消息；用于码头作业人员定位、警示的可穿戴设备，在设备上集成定位、语音播报装置，设备将自动上报人员位置信息，并在系统中集成、显示，作业人员进入危险区域时，自动向该作业人员推送警示信息。

12、有益效果：

13、本申请通过获取过往离绑信息并分析离绑影响因素，设置目标水域并获取目标水域的潮流信息和气象信息，根据目标水域的潮流信息和气象信息计算船舶环境载荷，根据船舶环境载荷预测船舶位移量，设定最低离绑阈值和断缆值，将预测的船舶位移量与最低离绑阈值和断缆值进行对比并实时预警，可以结合现场实时监测数据对离绑和断缆进行提前预警，降低了码头船舶离绑和断缆风险。

技术特征：

1.一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法，其特征在于，所述获取过往离绑信息并分析离绑影响因素的方法为，

3.根据权利要求1所述的一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法，其特征在于，所述设置目标水域并获取目标水域的潮流信息和气象信息的方法为，

4.根据权利要求3所述的一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法，其特征在于，所述根据目标水域的潮流信息和气象信息计算船舶环境载荷的方法为，

5.根据权利要求4所述的一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法，其特征在于，所述根据目标水域的气象信息计算风载荷的方法为，

6.根据权利要求4所述的一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法，其特征在于，所述根据目标水域的潮流信息计算潮流载荷的方法为，

7.根据权利要求6所述的一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法，其特征在于，所述根据风载荷和潮流载荷计算船舶环境载荷的方法为，

8.根据权利要求7所述的一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法，其特征在于，所述根据船舶环境载荷预测船舶位移量的方法为，

9.根据权利要求8所述的一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法，其特征在于，所述设定最低离绑阈值和断缆值，将预测的船舶位移量与最低离绑阈值和断缆值进行对比并实时预警的方法为，

10.根据权利要求9所述的一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法，其特征在于，所述预警终端包括：

技术总结
本发明涉及一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法，属于港口安全技术领域，一种基于码头船舶系泊安全预警预报方法，包括以下步骤：获取过往离绑信息并分析离绑影响因素；设置目标水域并获取目标水域的潮流信息和气象信息；根据目标水域的潮流信息和气象信息计算船舶环境载荷；根据船舶环境载荷预测船舶位移量；设定最低离绑阈值和断缆值，将预测的船舶位移量与最低离绑阈值和断缆值进行对比并实时预警。本申请根据船舶环境载荷预测船舶位移量，设定最低离绑阈值和断缆值，将预测的船舶位移量与最低离绑阈值和断缆值进行对比并实时预警，可以结合现场实时监测数据对离绑和断缆进行提前预警，降低了码头船舶离绑和断缆风险。

技术研发人员：崔永刚,庞启秀,李怀远,李泽,余海涛,张瑞波,温春鹏,常江
受保护的技术使用者：交通运输部天津水运工程科学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4