船舶废气排放扩散模拟计算方法研究

基于船舶AIS数据的船舶废气排放评估计算模型,以高斯烟团扩散模型为核心,结合船舶航行和排放特征,构建移动船舶源排放烟团扩散模型。利用控制变量法,在其他变量参数相同条件下,分别设定不同风向、不同大气稳定度、不同高程平面,仿真模拟航行状态下的船舶排放烟团扩散至空间环境中的质量浓度分布情况,分析船舶在不同环境参数下的扩散特征。结果表明,仿真模拟结果与实际气体空间质量浓度分布情况相符。通过在深圳市盐田港区布设船舶废气排放岸基固定嗅探监测设备,对港区进、离港和过往船舶进行大气污染物排放组分(SO2、CO2、NO、NO2)全天在线实时监测,以SO2作为试验样本气体,船舶排放的SO2排放至监测站的模拟质量浓度与实际监测质量浓度标准误差为19.81%,在合理的误差范围内,验证了船舶废气排放扩散模拟计算方法的科学有效性。     

船-桥避碰监测预警系统研究

为提高桥区船舶航行安全,提出一种基于智能视频处理技术的船-桥避碰监测预警系统。该系统实时采集桥区场景视频,利用视频处理技术自动检测运动船舶目标,基于视觉几何模型进行船舶空间定位,提取船舶运动态势参数,并结合船舶航行操纵知识和相关模型,进行船-桥碰撞风险预测,输出避碰操纵命令。大量仿真及现场试验结果表明,该系统能检测出航行异常船舶并输出避碰操纵命令,达到主动避碰的目的。     

自由航行海域船舶碰撞概率计算

为分析船舶在自由航行海域航行的事故风险,提出自由航行海域船舶碰撞概率计算方法。首先,从船舶自动识别系统(AIS)轨迹信息提取船舶航行特征点,利用航迹聚类算法对自由航行海域的船舶行为特征建模,并采用合适的剪枝方法对聚类树进行剪枝,获得某目标海域船舶的航迹分类和航路尺度特征。然后,根据航路中船舶交通流的分布特征,利用IWRAP理论对船舶碰撞概率进行蒙特卡洛仿真,计算不同航路中的船舶碰撞概率值。由试验结果可知,根据航迹聚类算法将该水域划分为10段航路;该水域的最危险航路为T1和T9,最危险的汇聚点是P1,最危险船舶种类为货船;该水域船舶碰撞事故频率为1.18起/a。仿真试验结果表明,航路聚类结果和船舶碰撞概率与目标海域实际情况一致。     

区间化AIS数据驱动的抵泊过程多维控制模型

为提高船舶靠泊安全,对接智能靠泊,实现船舶抵泊过程中的姿态控制,运用切比雪夫拟合法、95％置信度区间法、最小二乘法及上述组合方法的2次拟合等优化策略,拟合区间化船舶自动识别系统(AIS)数据中速度、航向、艏向和船位等靠泊控制参数,构建区间化AIS数据驱动的多维抵泊姿态控制模型,并采用某轮靠泊南京龙潭港一年的AIS数据测...     

风浪流影响下的船舶废气排放测度模型研究

船舶速度是船舶废气排放量计算的重要影响因子。为更加准确地测度船舶废气排放量,考虑海洋环境场对船舶速度的影响,分析了风、浪、流影响下的船舶运动,利用获取的实时风、浪、流信息对船舶AIS提供的航速进行修正,在此基础上建立了风、浪、流影响下的船舶废气排放测度模型,并介绍了船舶引擎功率的估算方法,以及排放因子和负荷因子的确定。最后,选取某散货船和客滚船的两个航次,分别采用传统模型和风、浪、流影响下的船舶废气排放计算模型进行计算,以CO2排放量反推油耗,并计算其与实际油耗的误差,结果表明,与传统模型计算结果相比,基于风、浪、流影响下的船舶废气排放测度模型得到的误差均有所减小,分别减小16.90%、18.60%、21.59%、21.94%,验证了模型的有效性。     

筒型平台拖带偏航风险预警研究

为保障海上拖航安全、预防水上交通事故的发生,提出一种筒型平台拖带偏航风险预警方法。首先基于分离式操纵运动模型(MMG)和悬链线模型,构建3自由度筒型平台拖带系统运动模型,得到拖带系统运动状态;采用卡尔曼滤波算法构建拖带系统轨迹实时预测模型,实时预测拖带系统中拖船与筒型平台的运动轨迹;最后基于指标预警准则,建立拖带系统偏航风险预警模型,并根据拖航实际情况,确定预警的指标、条件、方式和流程。仿真试验结果表明,所提预警方法,能提前识别潜在偏航风险,发出警报,并结合实际拖航水域通航环境,给出相应的缓解和消除风险的措施,为船舶驾驶人员和海事管理人员提供操纵指导。     

基于GB-InSAR技术的水电工程高边坡变形监测

为解决大型水电工程复杂边坡表面变形监测存在的监测范围受地形限制、设备安装运维成本高、点位布设易遗漏等问题,采用地基合成孔径雷达(SAR)干涉测量技术(GB-InSAR),开展水电工程地质条件复杂的百米级高边坡表面变形三维非接触实时监测。首先将合成孔径雷达架设于所需监测边坡对岸,设定监测数据采集频率和监测预警值;然后构建一种基于三维激光扫描技术的改进雷达数据降噪模型,智能化判断和筛查现场异常数据;最后采用数据解缠和变形分析获取变形监测结果,通过云端服务器和人工智能算法,实时查询监测区域的历史形变及位移数据。结果表明：较传统监测技术,采用非接触式监测技术具有分辨率高、自动化程度高、受地形等条件限制少、有效识别和穿透掩盖物等优点;可实现短时间内识别亚毫米级的变形;建立的雷达数据降噪模型可提升监测数据的可视性、有效性和可靠性。     

基于边缘检测的分液过程监测与终点识别

为解决实验室高耗时操作无人值守问题,提出一种复杂背景透明玻璃仪器内分液过程监测及终点识别算法。利用摄像头采集实验室分液操作画面,采用Canny算子进行边缘检测,获取分液操作的容器区域;为避免分液过程中红绿蓝(RGB)色彩空间多通道特征混合影响,将目标区域画面实时转化为灰度图像;通过全局灰度图像熵随时间变化趋势监测分液进程,并利用图像熵变化曲线最大值判断分液终点。结果表明：基于掩膜裁剪区域一维灰度图像熵终点识别方法与科学家肉眼判断时间平均绝对误差为0.80 s,判断过程更具备稳定性;与基于全画面算法对比,掩膜算法终点判别平均绝对误差降低19.50 s,相对误差降低90.96%,说明复杂背景对终点识别干扰显著;与基于RGB色彩空间图像熵相比,终点判别平均绝对误差降低7.10 s,相对误差降低89.87%,说明纹理信息在终点判别过程中起主要作用。     

基于UKF的深井监测移动节点定位算法

针对线性系统理论的监测定位技术误差较大且又无法实时监测深井人员及移动设备的位置问题,提出一种基于非线性函数不敏卡尔曼滤波（UKF）移动节点定位算法（U-MPA）。在建立U-MPA监测系统及巷道模型的基础上,采用UKF方法对RSSI滤波测距,通过局部坐标系,实现对移动节点实时定位监测;同时,通过改变锚节点间距密度,实现不同定位精度要求。仿真实验表明:U-MPA算法相比RSSI算法定位误差有明显减小,U-MPA算法的平均定位偏差为RSSI算法的44%。     

基于AIS数据的长江口船舶排放清单研究

为了研究繁忙水域的船舶排放清单,基于船舶自识别系统(Automatic Identification System,AIS)的数据建立了针对不同船型的船舶排放计算模型。先根据AIS数据中包含的船舶尺度数据计算各类船型的发动机功率,然后运用基于AIS数据的模型计算船舶排放清单及排放分担率,最后对船舶排放的空间分布进行分析。以2010年长江口水域的船舶交通流数据为基础,计算该水域的船舶排放清单,结果表明:1)在各类船舶废气排放物中,CO2排放量最多,NOx和SOx次之,N2O最少,结果合理可信;2)各类船型的排放分担率分别为5.36%(客船)、6.59%(散货船)、51.47%(集装箱船)、15.95%(油船)、5.37%(渔船)、15.27%(其他船型);3)船舶排放聚集区主要是长江口的南、北槽航段及其附近的码头水域。     

一种利用海量AIS数据规划安全航线的方法

为了解决智能规划的船舶航线贴着障碍物、岸边等问题,提出了一种基于海量AIS数据,研究船舶习惯航路并以此规划航线的方法。将分析水域网格化,选取目标船舶,统计其航迹所占的网格并计数,形成单船的航迹网格图。叠加不同目标船的航迹网格图,可获取分析水域内的航迹分布网格频数图,该图凝结了前船行驶的习惯航线。依据前船习惯航线设置网格的适航度,利用适航度改进A星算法的估值函数,可规划两点间安全航线。利用成山头警戒区作为分析水域,构建该水域3个月内100~150 m船舶形成的航迹分布网格频数图,并以此为依据规划航线,结果显示推荐的航线倾向于选择适航度较高的网格,有效避免以往研究中航线贴着障碍物、岸边的情况。     

商汤携日企开发新型船舶影像识别系统

<正>10月10日,商汤科技方面宣布,已与日本海运公司商船三井株式会社(MOL)达成合作,共同开发新型船舶影像识别和记录系统,并将该系统应用于商船三井客运有限公司的"NipponMaru"号邮轮上进行验证试验。该系统能够精准识别周边船舶,包括可在夜间等能见度不良的环境下用于监测船舶自动识别系统(AIS)难以识别出的小型船只,帮助船员更好地了解航路环境状态,     

海上火车渡轮航行安全的研究

海上火车轮渡在国外得到了广泛的应用并取得了新进展,但在我国尚属空白。海上火车轮渡应是我国交通发展的方向之一。海上火车渡轮的航行安全是海上火车轮渡工程的关键问题。从船舶安全、装载货物安全、人员安全三方面,对影响渡轮航行安全的各因素进行了分析与论述,同时提出了相应的安全对策与措施     

基于AIS的数据时空分析及船舶会遇态势提取方法

为精准提取船舶会遇态势,提升水上交通安全监管能力,对长江口南槽水域自动识别系统(AIS)数据做时空分析,提出对船舶会遇态势模式分类的自动提取方法。首先,利用会遇态势过程的时空约束关系提取会遇船舶配对轨迹信息;然后,借助数据插值方法对会遇轨迹做时空同步处理和数据补全,实现会遇场景重建;最后,分析船舶会遇的时空演化特征,提取特定时间窗口内的相对距离和航向差特征,形成会遇特征序列,利用支持向量机(SVM)对会遇特征序列分类辨识建模,实现会遇态势的自动提取。结果表明:设置时空约束条件可以准确提取船舶配对轨迹信息;对会遇过程作时空分析,实现了会遇场景的重建;借助SVM设计的会遇态势提取算法的准确率达90%以上,与传统方法相比降低了误判率。     

基于多点关联性的尾矿坝位移监测序列异常值诊断*

针对尾矿坝位移监测序列中噪声和真实异常值的区分问题,提出1种基于多点关联性和改进孤立森林（IF）算法的异常数据诊断模型。通过IF算法对监测序列中的各样本点异常程度进行量化计算,引入云模型（CM）算法确定IF量化的异常得分与异常概念的相互映射关系以实现异常点的初步诊断,根据Apriori算法计算多测点序列间的关联性,找出强关联序列组合,结合序列关联性以及异常点诊断结果区分噪声与真实异常值。以某尾矿坝位移监测序列为例进行模型验证。研究结果表明:基于多点关联性的异常诊断模型能够有效区分尾矿坝位移监测序列中的噪声与真实异常值,提高监测系统的准确性。     

交通运输部要求水上客运建立和完善视频监控等信息化监管手段

近期,为深刻吸取事故教训,控制水上客运安全风险,维护水上客运安全形势稳定,交通运输部下发《关于深入开展水上客运安全专项整治活动的通知》。 《通知》重点要求要强化船舶现场监管工作,建立和完善CCTV、AIS等信息化监管手段,提高监管效率和覆盖面。加强船舶的现场监督检查工作,重点关注船员实际操作能力、船舶救生装备、应急反应计划落实情况的检查,注重对安全管理制度在船有效运行方面的检查和验证。     

交叉口交通事故处置用车辆协同控制模型

为应急处置交叉口突发交通事故造成的拥堵情况,利用车联网的车车(V2V)通信技术,根据车联网车辆实时播报的位置、速度等信息,以交通总延误最小为目标设定车辆的通过次序及行车轨迹,构建车辆协同控制模型;为提高求解精度和效率,提出基于遍历树和滚动优化的模型求解算法;最后搭建仿真平台验证模型有效性。结果表明:所提出的控制模型和求解算法明显优于传统的信号控制方法,显著降低了事故车辆对交叉口运行的影响。     

LNG船舶锚泊安全距离定量计算建模

为保障液化天然气船舶(LNG船舶)锚泊安全,提出了一种基于船舶漂移运动和船舶碰撞风险的锚泊安全距离计算方法.首先,结合船舶运动数学模型,通过蒙特卡洛模拟LNG船舶走锚漂移运动,得出走锚漂移方向概率密度函数,从而确定船舶走锚漂移横向、纵向距离;同时,结合船舶碰撞概率模型、船舶碰撞损害模型和LNG火灾模型,建立LNG船舶碰撞风险模型,确定满足碰撞概率和风险可接受的安全距离.最后,比较两种模型计算结果,并取其较大值作为LNG船舶锚泊安全距离.结果表明,LNG船锚泊安全距离不仅与环境水域的风、流情况有关,还与附近水域内船舶大小及速度有关.建议交通管理中需结合水域环境特征和水域船舶特点确定LNG船舶的锚泊安全距离.     

一种船舶失控情况下桥区水域范围界定方法

为分析船舶失控状态下船-桥碰撞概率分布特征,定量界定船舶失控状态下桥区水域范围,提高桥区通航安全保障水平,对界定方法进行研究。以失控状态下船舶的运动模型为基础,建立基于失控运动特征的船-桥碰撞概率计算模型。在此基础上,根据船-桥碰撞概率可接受标准定量界定桥区水域范围。为验证算法的合理性,运用蒙特卡洛法模拟出不同气象、水文条件和船舶失控状态下的船-桥碰撞概率,基于随机模拟结果,计算出不同船-桥碰撞概率条件下桥区水域范围。仿真结果表明:用该方法界定的桥区水域范围与当前海事主管部门经验设置的范围一致。     

基于低空飞艇的突发事件应急监测系统

稳定高效的高点监控对应急处置有非常重要的作用。该文提出了一种基于低空飞艇的突发事件应急监测系统,实现在复杂环境下应急现场的实时监测。系统包含三个部分：视频预处理和目标追踪;目标的自动照准和定位;远程探测监测。利用稳像和跟踪技术实现视频预处理和目标跟踪,应用基于Harris角点的帧间运动估计稳定视频,使用基于GPS航迹信息的Kalm an-平均滤波方法分离主观运动和非主观运动,使用基于M ean Sh ift方法跟踪目标。通过三维云台电机的自动控制以及艇载GPS和三维罗盘实现对目标的自动照准及定位,利用小型投掷系统实现远程探测监测。该文提出的低空飞艇应急监测系统为突发事件现场实时监测提供了新的有效的解决方案,为应急响应提供了有力支持。