一種船舶航行安全評估系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及船舶航行安全領(lǐng)域的一種船舶航行安全自動(dòng)評估仿真系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 水運(yùn)是世界貿(mào)易交流的主要方式，隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、各國間貿(mào)易往來的 不斷深入、交易量的不斷增大，船舶正向大型化、專業(yè)化、智能化、高速化方向不斷發(fā)展。考 慮到大部分海上交通事故都是由人為因素引起，所以針對船員的培訓(xùn)考核顯得尤為重要。
[0003] 在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)己經(jīng)成為對許多復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行 分析、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、評估的必不可少的手段，它是以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種物理設(shè) 施為設(shè)備工具，利用系統(tǒng)模型對實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)仿真研宄的一門綜合技術(shù)， 主要有物理仿真、數(shù)字仿真和物理-數(shù)字混合仿真等方法。將計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)應(yīng)用在 船舶航行安全評估測試中，出現(xiàn)了船舶航行安全評估系統(tǒng)，但現(xiàn)有的船舶航行安全評估系 統(tǒng)都是通過考官手動(dòng)查看學(xué)員實(shí)操的記錄情況進(jìn)行評分，缺少一定的自動(dòng)化程度，這樣考 官的工作量會(huì)很大，而且存在許多主觀因素，將會(huì)導(dǎo)致考核結(jié)果不夠客觀和全面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種可以提高考核的水平和質(zhì) 量、并減少考官的工作量以及避免主觀因素對評估結(jié)果的影響的船舶航行安全評估系統(tǒng)， 并能夠?qū)崿F(xiàn)對船舶進(jìn)行不同的船型、不同噸級、不同主尺度船舶的通航安全評估考核。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種船舶航行安全評估系統(tǒng)，包括主 框架、航線設(shè)計(jì)模塊、船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型模塊、船舶動(dòng)態(tài)參數(shù)獲取模塊、評分模塊和歷史記 錄與回放模塊；
[0006] 所述的主框架是采用Visual C++的MFC單文檔程序，用于實(shí)現(xiàn)用戶交互界面的 顯示，包括主顯示區(qū)、信息顯示面板、環(huán)境設(shè)置面板、本船設(shè)置面板、操舵設(shè)置面板和操船面 板，所述的航線設(shè)計(jì)模塊、船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型模塊、船舶動(dòng)態(tài)參數(shù)獲取模塊、評分模塊和歷 史記錄與回放模塊采用動(dòng)態(tài)鏈接庫接口技術(shù)進(jìn)行封裝設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)與主框架的互通互聯(lián)；
[0007] 所述的航線設(shè)計(jì)模塊實(shí)現(xiàn)航線設(shè)計(jì)功能，所述的航線設(shè)計(jì)包括兩種方法：一種是 手動(dòng)在海圖上添加航路點(diǎn)，然后順次連接各航路點(diǎn)來繪制航線；另一種是把航線數(shù)據(jù)以坐 標(biāo)點(diǎn)的形式存儲(chǔ)在文本文件中，航線設(shè)計(jì)模塊通過讀取此文件直接在海圖上繪制出航線； 兩種航線設(shè)計(jì)方法都具有以下功能：用戶選擇設(shè)計(jì)單向航道或者雙向航道；用戶用鼠標(biāo)在 海圖上實(shí)時(shí)增加、修改、刪除航路點(diǎn)來完善計(jì)劃航線；用戶在航線設(shè)計(jì)面板上命名航線，增 加航線的起止港信息；用戶在航路點(diǎn)列表查看航路點(diǎn)位置、相對距離、相對方位；用戶存儲(chǔ) 多條航線，運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)編輯，并對每條航線進(jìn)行設(shè)置是否在海圖上顯示、導(dǎo)航、編輯和刪除 操作；
[0008] 所述的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型模塊采用三自由度的MMG船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，提供多條 船舶的運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，包括不同船型、不同船舶噸級、不同設(shè)計(jì)船型尺度的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模 型；并對本船設(shè)置外加干擾，所述的外加干擾包括風(fēng)向、風(fēng)速、流向和流速；這樣以實(shí)現(xiàn)對 不同船型、不同噸級、不同船舶設(shè)計(jì)尺度的船舶在不同外加干擾的情況下的通航安全評估， 使對船員實(shí)操評估的內(nèi)容更加全面，仿真結(jié)果具有較高的參考價(jià)值和可信度；所述的三自 由度包括橫蕩運(yùn)動(dòng)、縱蕩運(yùn)動(dòng)和首搖運(yùn)動(dòng)；所述的船型包括散貨船、雜貨船、集裝箱船和油 船，所述的船型尺度包括總長、型寬和吃水量；
[0009] 所述的船舶動(dòng)態(tài)參數(shù)獲取模塊通過主框架中主視圖類CShipAutoEvaluateView 中的OnTimer定時(shí)器函數(shù)中對船舶運(yùn)動(dòng)進(jìn)行解算，設(shè)置定時(shí)器的觸發(fā)間隔，進(jìn)而獲得船舶 動(dòng)態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)，所述的參數(shù)包括船舶的航速、航向、轉(zhuǎn)向角速度、橫向速度、縱向速度和經(jīng)煒 度，還包括船舶偏航距，即船舶中心距計(jì)劃航線的垂直距離，進(jìn)而得到船舶最左側(cè)距航道左 邊界的距離以及船舶最右側(cè)距航道右邊界的距離；通過偏航距離設(shè)置距邊界的警告值、危 險(xiǎn)值、緊迫值進(jìn)而得到船舶在整個(gè)航次超出這些值的次數(shù)和船舶超出航道邊界的次數(shù)，為 考評船員提供數(shù)據(jù)支持；
[0010] 所述的評分模塊包括評分參數(shù)和評分規(guī)則的設(shè)定，所述的評分參數(shù)和評分規(guī)則的 設(shè)定，則是根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)與本次仿真得到的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行對比，再結(jié)合相關(guān)資料予以 制定；所述的評分參數(shù)包括船舶最大超界值、最多超界次數(shù)、距航道邊界緊迫值、距航道邊 界危險(xiǎn)值和距航道邊界警告值，所述的評分規(guī)則分兩種，一種是單向航道的評分規(guī)則，另一 種是雙向航道的評分規(guī)則；
[0011] E1、對于單向航道來說，考慮到現(xiàn)在大部分航道都是人工航道，而大部分人工航道 又都是梯形航道，所以為了船舶通航安全，不允許船舶超出航道邊界；所以仿真結(jié)束后，統(tǒng) 計(jì)船舶超出航道次數(shù)、超出航道邊界緊迫值次數(shù)、超出航道邊界危險(xiǎn)值次數(shù)和超出航道邊 界警告值次數(shù)；綜合考慮航道、船型、船舶噸級、船舶尺度、航速和風(fēng)流，并結(jié)合多位船長以 及引航員的多年經(jīng)驗(yàn)以及海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范來設(shè)定相關(guān)參數(shù)值制定一套完整的評分標(biāo)準(zhǔn)， 分4個(gè)等級，包括優(yōu)秀、良好、及格和不及格；
[0012] E2、對于雙向航道來說，在不妨礙交通的情況下，允許船舶超出航道內(nèi)側(cè)邊界，所 以在仿真結(jié)束后，除了統(tǒng)計(jì)超出航道次數(shù)、超出航道邊界緊迫值次數(shù)、超出航道邊界危險(xiǎn)值 次數(shù)和超出航道邊界警告值次數(shù)外，還要統(tǒng)計(jì)船舶的最大超界值和最多超界次數(shù)，評分標(biāo) 準(zhǔn)分5個(gè)等級，包括優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格；在仿真結(jié)束后自動(dòng)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的 評分標(biāo)準(zhǔn)輸出本次操船的評分等級；
[0013] 所述的相關(guān)資料包括海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范；
[0014] 所述的歷史記錄與回放模塊包括歷史記錄菜單和航跡設(shè)置菜單，用于實(shí)現(xiàn)航行數(shù) 據(jù)的記錄與回放功能，所述的航行數(shù)據(jù)包括航跡、風(fēng)流和操舵數(shù)據(jù)。所述的航跡設(shè)置菜單設(shè) 置船舶航跡的顯示方式，顯示方式包括船型顯示或航跡線顯示，同時(shí)設(shè)置航跡顯示的時(shí)間 間隔以及船型的填充顏色。仿真結(jié)束后提示是否保存歷史航跡，用來保存歷史航跡和歷史 數(shù)據(jù)。所述的歷史記錄菜單具有加載歷史記錄和卸載歷史記錄功能，以曲線形式在主顯示 區(qū)海圖上顯示歷史航跡線，同時(shí)加載保存到文本文件中的歷史數(shù)據(jù)。同時(shí)加載歷史航跡和 歷史數(shù)據(jù)，使用戶更清晰的了解整個(gè)評估過程船舶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也便于用戶分析評估過程 的發(fā)生的錯(cuò)誤操作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是：
[0016] 1、由于本發(fā)明采用計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)，開發(fā)了能提供與海上實(shí)際情況相似的一 種船舶航行安全自動(dòng)評估系統(tǒng)。本發(fā)明可以進(jìn)行不同船型、不同風(fēng)流情況的設(shè)置，模擬海上 航行的實(shí)際情況，從而增加評估的逼真性和豐富性；能夠不受時(shí)間、水域的限制進(jìn)行船舶航 行操船評估；無論是單向航道還是雙向航道，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了航行結(jié)束后的自動(dòng)評估功能，避 免的考官主觀因素對評估結(jié)果的不利影響，減少了考官查看操船記錄的工作量，還可以將 外部其他航行數(shù)據(jù)導(dǎo)入到本發(fā)明進(jìn)行評估，并且評分規(guī)則可以自行按需設(shè)置，提高了評估 的水平和質(zhì)量。
[0017] 2、由于本發(fā)明采用功能模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)模塊分工明確，維護(hù)方便且容易拓展。本 發(fā)明操作簡單，但功能強(qiáng)大，提供了強(qiáng)大的航線設(shè)計(jì)功能，可存儲(chǔ)管理大量航線；可以對被 監(jiān)控的航線進(jìn)行實(shí)時(shí)編輯；可設(shè)置超現(xiàn)實(shí)仿真比例時(shí)間，進(jìn)行快速的培訓(xùn)考核評估；可進(jìn) 行歷史航跡和數(shù)據(jù)的記錄與回放，便于監(jiān)控整個(gè)評估過程。
【附圖說明】
[0018] 本發(fā)明共有附圖7張，其中：
[0019] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明的操作流程圖。
[0021] 圖3是本發(fā)明的默認(rèn)用戶界面。
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