[发明专利]用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置及其监控方法

说明书

本发明公开了一种用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，包括监测系统、预判系统以及软件终端，监测系统包括船舶监测子系统、水文监测子系统以及岸上监测子系统，船舶监测子系统用于获取行船信息，岸上监测子系统用于获取岸上装卸设备位置信息以及岸上装卸设备姿态信息，水文监测子系统用于获取船舶靠泊时的水文信息；船舶监测子系统包括热像跟踪单元、图像识别单元、激光测距单元以及激光扫描单元；预判系统用于根据预存的数据处理算法，推导出安全靠泊建议和预警信息。本发明提出的用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，兼顾了船舶船形与位置测量，并引入靠泊场景，实现港‑船‑机协同安全的实时监测。

技术领域

本发明涉及船舶航行安全技术领域，尤其涉及一种用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置及其监控方法。

背景技术

船舶靠泊过程中，自身惯性导致操船具有延时性，且易受风、流的影响；加之航道内船务繁忙，靠泊水域制动转向区域狭窄，操船者只能凭借经验和技术完成靠泊作业；另外，船舶大型化发展，超高、超宽船舶靠泊过程中也易与岸上设备发生碰撞事故。

现有的岸基式靠泊仪多是利用声呐、雷达、红外等技术，完成船舶测速、测距，以此作为靠泊数据，但声呐作用距离短、且易产生散射、折射现象导致精度下降，雷达易受天气影响，而红外多用于测速，功能单一。船载式靠泊除用声呐外，还可借助GPS定位导航，但无法兼顾船形、岸上信息，且部分码头尚末建立EDI中心（电子数据交换中心），航道靠泊水域内行船信息难以整合。近年来，也出现了激光靠泊的相关研究，如用三维激光扫描仪获取船舶船舷截面，从而获得靠泊信息，但由于扫描和点云拼合都需较长时间，无法满足现实要求。又如将激光测距探头线性安装在码头前沿，用于获取船舷截面，但实际效果并不如愿。所以基于单一监测技术开发的靠泊设备已难以应对当下靠泊需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置及其监控方法，旨在兼顾船舶船形与位置测量，并引入靠泊场景，实现港-船-机协同安全的实时监测。

为实现上述目的，本发明提供一种用于港船机协同安全监测的靠泊辅助装置，包括监测系统、预判系统以及软件终端，其中，

所述监测系统包括船舶监测子系统、水文监测子系统以及岸上监测子系统，船舶监测子系统用于获取行船信息，行船信息包括：船舶位置、船舶速度、航向、艏艉离岸距离、实际靠泊路径、船舶外形以及船型信息，岸上监测子系统用于获取岸上装卸设备位置信息以及岸上装卸设备姿态信息，水文监测子系统用于获取船舶靠泊时的水文信息；

所述船舶监测子系统包括热像跟踪单元、图像识别单元、激光测距单元以及激光扫描单元；

所述预判系统用于根据预存的数据处理算法，控制热像跟踪单元实时跟踪、图像识别单元快速识别提取、激光测距单元快速三维重构，并推导出安全靠泊建议和预警信息，软件终端用于接收安全靠泊建议和预警信息并将其显示。

优选地，所述热像跟踪单元包括固定于码头前沿的至少一台热像仪，热像仪用于确定靠泊水域内所有行船的位置信息与航迹；

所述图像识别单元至少包含两台安装于双轴伺服转台上的可见光相机，可见光相机在热像跟踪单元的导引下，根据进港船舶的基本信息识别靠泊船舶，并做连续跟踪测量，通过多/双目视觉，提取靠泊船舶外形轮廓及船舷线，确定船舶外形信息和靠泊路径；

所述激光测距单元包括至少包含两台安装于双轴伺服转台上的激光测距仪以及与其连接的激光测距仪控制装置，激光测距仪控制装置用于建立测距坐标系，以确定靠泊角度；

所述激光扫描单元为平行码头线性布置的多台安装于单轴伺服转台上的多线激光雷达，热像跟踪单元导引多线激光雷达扫描船体，并获得船体三维点云数据，取船舷下某一高度点云截面数据，根据对称性求出船舶截面信息，以精确获得船舶靠泊时的艏艉距岸距离，靠泊角度、靠泊速度以及靠泊路径。