一种基于大数据的船舶调度系统及方法

技术领域

本发明属于水运交通智能管理技术领域，具体是一种基于大数据的船舶调度系统及方法。

背景技术

船舶航运是指通过水路运输来运货物的物流运输方式。相比于空运和陆运，船舶航运每次航程能够运送更加大量的货物量，使得船舶航运的物流成本更为低廉，因此在国际贸易上，水路船舶运输是较为普遍的物流运送方式。为了保证航行人员的安全以及对船舶运输航行的航道、到港管理等需求，需要对船舶的进出港以及航行过程加以调度管理。

公开号为CN111899565A的专利文件公开了一种基于信息化技术的船舶调度系统及调度方法，包括：多个GPS定位设备；无线信号收发设备；管理平台服务器，用于接收并处理由船舶电脑主机发送的信息。方法为：A.前期准备，登船测量，建立坐标系，通过BIM构件船舶建模；B.船舶信息录入模块，根据测量数据实时更新信息；C.底图导入模块，将施工图纸与卫星底图叠加显示；D.船舶定位显示模块，对收到的GPS信息进行筛选和解析；E.历史轨迹查询模块，通过对时间和位置信息的拟合成船舶的历史轨迹；F.电子围栏及越界报警模块。

在现有的技术中，对于船舶在航行过程中的状态是否为正常状态，往往需要人为进行周期性的汇报，过程费时费力，且人为汇报的过程中容易产生信息误差，造成误判，在船舶发生意外情况时，控制中心无法第一时间得到预警，从而使得意外船舶的救援时间被延长，为了解决上述问题，现提供一种基于大数据的船舶调度系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于大数据的船舶调度系统及方法。

本发明所要解决的技术问题为：1、自动获取船舶的航行状态，并根据航行状态判断船舶是否出现故障或意外；2、当船舶发生意外时，能够第一时间进行预警，并执行相应措施，从而缩短救援时间。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于大数据的船舶调度系统，包括控制中心、云平台、信息录入模块、登录验证模块、用户申请模块、信息追踪模块、数据分析模块、意外分析模块以及主动救援模块；

所述数据分析模块用于对航行中的船舶进行分析，具体分析过程包括以下步骤：

步骤S1：将船舶的航行路线图与预设的航行路线图进行匹配，当船舶的航行路线与预设的航行路线偏差距离未超过系统预设偏差距离M时，则判定船舶正常行驶，否则判定船舶偏航；

步骤S2：获取船舶偏航的时刻，将船舶偏航的时刻标记为t1，获取t1前时长为T的时间段内，船舶与控制中心的信息传输内容，信息传输内容包括文字信息和语音信息，T为系统预设响应时长，且T＞0；

步骤S3：将信息传输内容中的信息转化成信息序列，并将获得的信息序列与系统预设的信息序列库进行匹配，当获得的信息序列与系统预设的信息序列库匹配成功，则判定船舶偏航已向控制中心报备，为正常航向调整，并重新生成预设航行路线；否则判定为非正常偏航；

步骤S4：当船舶处于非正常偏航时，则控制中心发出警报，并将船舶发送偏航预警信息，船舶接收到偏航预警信息后，在规定时间S内回复控制中心后，由控制中心确认后，接触警报，并为船舶重新生成预设航行路线；若船舶在接收到偏航预警信息后，在规定时间S内未回复控制中心，则判定船舶发生意外，则将船舶信息发送至意外分析模块；

步骤S5：当船舶的行驶速度低于系统预设速度V0，且持续时长超过系统预设时长阈值TT时，则判定船舶运行出现异常，则将异常信息发送至主动救援模块；

所述意外分析模块用于在船舶发生意外时，对船舶的意外原因作出初步分析，具体分析过程包括以下步骤：

步骤F1：获取船舶所在区域海面的气象信息，气象信息包括风速、风向以及浪高，并将风速、水平风向以及浪高分别标记为V、b以及h，其中0°≤b≤360°；

步骤F2：通过公式

步骤F3：当QX的值满足QX≤Q0时，则判定船舶所在区域海面的气象正常，否则判定船舶所在区域海面的气象非正常。

进一步地，所述信息录入模块用于普通用户信息、船舶信息以及管理员信息的录入，所述普通用户的信息包括用户的身份证信息、用户的职位信息、用户实名认证的手机号码以及紧急联系人的联系方式；所述船舶信息包括船舶的用途、船舶的规格、船舶的编号、船舶名称、船舶满载排水量、空载排水量以及船舶的照片；所述管理员信息包括管理员的身份证信息、职位信息以及实名认证的手机号码，将用户信息、船舶信息以及管理员信息上传至云平台中进行存储，管理员信息录入完成后，管理员会获得相应的管理员权限；所述登录验证模块用于与管理员和普通用户进行登录系统，将实名认证的手机号码与系统进行绑定，通过输入实名认证的手机号码后，手机会收到登录验证码，管理员和普通用户通过输入登录验证码后，分别进入到管理员页面和普通用户页面。

进一步地，所述用户申请模块用于用户在系统内进行服务申请，服务申请内容包括用船申请、停靠申请、维修申请以及保养申请，具体服务申请内容包括以下内容：

用船申请内容包括申请人、船舶名称、船舶编号、开始用船时间、用船时长以及船只用途，将用船申请内容自动生成用船申请记录单，将用船申请记录单发送至管理员，由管理员对用船申请记录单进行审核，管理员审核完成后将用船申请记录单上传至云平台进行保存；

停靠申请内容包括申请人、停靠船舶名称、停靠船舶编号、停靠港口以及停港时间，将停靠申请内容自动生成停靠申请记录单，将停靠申请记录单发送至管理员，由管理员对停靠申请记录单进行审核，管理员审核完成后将用船申请记录单发送至云平台进行保存，并向船舶发送停靠点位置信息以及停靠路线；

维修申请内容包括表示不同维修项目的维修编号、船舶编号、船舶名称、申请人以及维修时间，并根据维修编号生成预计维修费用，由用户确认后生成维修申请记录单，将维修申请记录单发送至管理员，由管理员对维修申请记录单进行审核，管理员审核完成后，将维修申请记录单发送至云平台进行保存；

保养申请内容包括船舶编号、船舶名称、申请人、保养项目以保养时间，将保养申请内容生成保养记录单，将保养记录单发送至管理员，由管理员对保养记录单进行审核确认，管理员审核确认完成后，将保养记录单发送至云平台进行保存。

进一步地，所述信息追踪模块用于对船舶进行追踪，当用户的用船申请记录单审核通过后，则对用户所需要使用的船舶信息进行追踪，具体追踪过程包括以下步骤：

步骤Z1：获取船舶出港时间，并将出港时间标记为CT；

步骤Z2：获取船舶的航行路线，并生成船舶的航行路线图；

步骤Z3：获取船舶所处的位置，并将船舶所处的位置标记为高亮点，获取船舶所处的位置距离出发点的距离，并将船舶所处的位置距离出发点的距离标记为L；

步骤Z4：获取船舶的实时行驶速度和方向，并将船舶的实时行驶速度标记为Vt，船舶的行驶方向标记为a，其中0°≤a≤360°。

进一步地，所述主动救援模块用于对发生意外的船舶提供救援，具体过程包括以下步骤：

步骤Y1：获取船舶所在位置，并对以船舶所在位置为中心，半径为R的范围内的区域标记为救援区域，并对救援区域内的专业救援船只、非专业救援船只、岛屿以及临时避风港口进行标记；

步骤Y2：当救援区域内存在专业救援船只时，优先获取救援区域内的专业救援船只信息，并将船舶位置信息与专业救援船只进行实时共享；当救援区域不存在救援船只时，将船舶位置信息与非专业救援船只进行实时共享，同时控制中心向距离船舶位置最近的专业救援船只发送救援指令；当救援区域内无专业救援船只或非专业救援船只时，则将救援区域内的岛屿或临时避风港口位置发送至船舶上，同时控制中心向距离船舶位置最近的专业救援船只发送救援指令。

一种基于大数据的船舶调度方法，船舶调度方法具体包括以下步骤：

步骤一：通过信息录入模块对普通用户信息、船舶信息以及管理员信息进行录入，管理员信息录入完成后，管理员会获得相应的管理员权限；

步骤二：管理员和用户通过手机号码进行登录，在登录界面输入手机收到的登录验证码，然后登录系统；用户进入系统后通过用户申请模块在系统内进行服务申请，然后生成相应的申请记录单，由管理员对相应的申请记录单审核确认完成后，即可进行所需要申请的项目，并将申请记录单发送至云平台进行保存；

步骤三：通过信息追踪模块对船舶的航行过程进行追踪，通过实时获取船舶的航行速度，并当船舶的航行速度低于系统预设速度阈值且持续系统预设时间阈值时，判定船舶出现故障；当实际航行路线与预设航行路线产生偏离后，通过获取船舶在偏离航线前与控制中心的内容，从而判断船舶偏离航线的操作是否进行报备；

步骤四：当船舶出现意外时，通过主动救援模块自动对意外船舶范围内区域内的专业救援船只、非专业救援船只、岛屿以及临时避风港进行搜索。

本发明的有益效果：1、通过信息追踪模块实时获取船舶的航行路线和航行速度，当船舶的航行速度或航行路线出现异常时，能够自动判断船舶是否发生意外，当船舶发生意外时，能够第一时间对控制中心进行预警；

2、船舶发生意外时，通过主动救援模块，能够将发生意外的船舶位置信息实时共享，从而使得意外船舶附近的船只能够快速对意外船只进行救援。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种基于大数据的船舶调度系统的原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于大数据的船舶调度系统，包括控制中心、云平台、信息录入模块、登录验证模块、用户申请模块、信息追踪模块、数据分析模块、意外分析模块以及主动救援模块；

所述信息录入模块用于普通用户信息、船舶信息以及管理员信息的录入，所述普通用户的信息包括用户的身份证信息、用户的职位信息、用户实名认证的手机号码以及紧急联系人的联系方式；所述船舶信息包括船舶的用途、船舶的规格、船舶的编号、船舶名称、船舶满载排水量、空载排水量以及船舶的照片；所述管理员信息包括管理员的身份证信息、职位信息以及实名认证的手机号码，将用户信息、船舶信息以及管理员信息上传至云平台中进行存储，管理员信息录入完成后，管理员会获得相应的管理员权限，所述管理员权限包括但不限于对普通用户信息进行查看、添加、修改以及删除。

所述登录验证模块用于与管理员和普通用户进行登录系统，将实名认证的手机号码与系统进行绑定，通过输入实名认证的手机号码后，手机会收到登录验证码，管理员和普通用户通过输入登录验证码后，分别进入到管理员页面和普通用户页面。

所述用户申请模块用于用户在系统内进行服务申请，服务申请内容包括用船申请、停靠申请、维修申请以及保养申请，具体服务申请内容包括以下内容：

用船申请内容包括申请人、船舶名称、船舶编号、开始用船时间、用船时长以及船只用途，将用船申请内容自动生成用船申请记录单，将用船申请记录单发送至管理员，由管理员对用船申请记录单进行审核，管理员审核完成后将用船申请记录单上传至云平台进行保存；

停靠申请内容包括申请人、停靠船舶名称、停靠船舶编号、停靠港口以及停港时间，将停靠申请内容自动生成停靠申请记录单，将停靠申请记录单发送至管理员，由管理员对停靠申请记录单进行审核，管理员审核完成后将用船申请记录单发送至云平台进行保存，并向船舶发送停靠点位置信息以及停靠路线；

维修申请内容包括表示不同维修项目的维修编号、船舶编号、船舶名称、申请人以及维修时间，并根据维修编号生成预计维修费用，由用户确认后生成维修申请记录单，将维修申请记录单发送至管理员，由管理员对维修申请记录单进行审核，管理员审核完成后，将维修申请记录单发送至云平台进行保存；

保养申请内容包括船舶编号、船舶名称、申请人、保养项目以保养时间，将保养申请内容生成保养记录单，将保养记录单发送至管理员，由管理员对保养记录单进行审核确认，管理员审核确认完成后，将保养记录单发送至云平台进行保存。

所述信息追踪模块用于对船舶进行追踪，当用户的用船申请记录单审核通过后，则对用户所需要使用的船舶信息进行追踪，具体追踪过程包括以下步骤：

步骤Z1：获取船舶出港时间，并将出港时间标记为CT；

步骤Z2：获取船舶的航行路线，并生成船舶的航行路线图；

步骤Z3：获取船舶所处的位置，并将船舶所处的位置标记为高亮点，获取船舶所处的位置距离出发点的距离，并将船舶所处的位置距离出发点的距离标记为L；

步骤Z4：获取船舶的实时行驶速度和方向，并将船舶的实时行驶速度标记为Vt，船舶的行驶方向标记为a，其中0°≤a≤360°；

步骤Z5：将步骤Z1-Z4所获得的数据实时发送至数据分析模块中。

所述数据分析模块用于对航行中的船舶进行分析，具体分析过程包括以下步骤：

步骤S1：将船舶的航行路线图与预设的航行路线图进行匹配，当船舶的航行路线与预设的航行路线偏差距离未超过系统预设偏差距离M时，则判定船舶正常行驶，否则判定船舶偏航；

步骤S2：获取船舶偏航的时刻，将船舶偏航的时刻标记为t1，获取t1前时长为T的时间段内，船舶与控制中心的信息传输内容，信息传输内容包括文字信息和语音信息，T为系统预设响应时长，且T＞0；

步骤S3：将信息传输内容中的信息转化成信息序列，并将获得的信息序列与系统预设的信息序列库进行匹配，当获得的信息序列与系统预设的信息序列库匹配成功，则判定船舶偏航已向控制中心报备，为正常航向调整，并重新生成预设航行路线；否则判定为非正常偏航；

步骤S4：当船舶处于非正常偏航时，则控制中心发出警报，并将船舶发送偏航预警信息，船舶接收到偏航预警信息后，在规定时间S内回复控制中心后，由控制中心确认后，接触警报，并为船舶重新生成预设航行路线；若船舶在接收到偏航预警信息后，在规定时间S内未回复控制中心，则判定船舶发生意外，则将船舶信息发送至意外分析模块；

步骤S5：当船舶的行驶速度低于系统预设速度V0，且持续时长超过系统预设时长阈值TT时，则判定船舶运行出现异常，则将异常信息发送至主动救援模块；

所述意外分析模块用于在船舶发生意外时，对船舶的意外原因作出初步分析，具体分析过程包括以下步骤：

步骤F1：获取船舶所在区域海面的气象信息，气象信息包括风速、风向以及浪高，并将风速、水平风向以及浪高分别标记为V、b以及h，其中0°≤b≤360°；

步骤F2：通过公式

步骤F3：当QX的值满足QX≤Q0时，则判定船舶所在区域海面的气象正常，否则判定船舶所在区域海面的气象非正常；

步骤F4：当船舶所在区域海面的气象正常时，对船舶的通信状况进行检查，若通信状况正常，则判定船舶发生意外；若通信状况非正常，则判定船舶通信故障，且存在安全隐患，将船舶的位置信息发送至主动救援模块；

当船舶所在区域海面的气象非正常时，对船舶的通信状况进行检查，若通信状况正常，则判定船舶发生意外；若通信状况非正常，则判定船舶通信故障，且可能是非正常气象影响船舶通信，将船舶的位置信息发送至主动救援模块；

所述主动救援模块用于对发生意外的船舶提供救援，具体过程包括以下步骤：

步骤Y1：获取船舶所在位置，并对以船舶所在位置为中心，半径为R的范围内的区域标记为救援区域，并对救援区域内的专业救援船只、非专业救援船只、岛屿以及临时避风港口进行标记；

步骤Y2：当救援区域内存在专业救援船只时，优先获取救援区域内的专业救援船只信息，并将船舶位置信息与专业救援船只进行实时共享；当救援区域不存在救援船只时，将船舶位置信息与非专业救援船只进行实时共享，同时控制中心向距离船舶位置最近的专业救援船只发送救援指令；当救援区域内无专业救援船只或非专业救援船只时，则将救援区域内的岛屿或临时避风港口位置发送至船舶上，同时控制中心向距离船舶位置最近的专业救援船只发送救援指令。

一种基于大数据的船舶调度方法，船舶调度方法具体包括以下步骤：

步骤一：通过信息录入模块对普通用户信息、船舶信息以及管理员信息进行录入，并将普通用户信息、船舶信息以及管理员信息上传至云平台中进行存储，管理员信息录入完成后，管理员会获得相应的管理员权限，管理员能够对普通用户信息进行查看、添加、修改以及删除；

步骤二：管理员和用户通过手机号码进行登录，在登录界面输入手机收到的登录验证码，然后登录系统，用户进入系统后通过用户申请模块在系统内进行服务申请，服务申请内容包括用船申请、停靠申请、维修申请以及保养申请，然后生成相应的申请记录单，并将申请记录发送至管理员，由管理员审核确认完成后，即可进行所需要申请的项目，并将申请记录单发送至云平台进行保存；

步骤三：通过信息追踪模块对船舶的航行过程进行追踪，通过实时获取船舶的航行速度，并当船舶的航行速度低于系统预设速度阈值且持续系统预设时间阈值时，判定船舶出现故障；当实际航行路线与预设航行路线产生偏离后，通过获取船舶在偏离航线前与控制中心的内容，从而判断船舶偏离航线的操作是否进行报备；

步骤四：当船舶出现意外时，通过主动救援模块自动对意外船舶范围内区域内的专业救援船只、非专业救援船只、岛屿以及临时避风港进行搜索，从而使得意外船舶能够被快速救援。

上述公式均是去量化取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况设定。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围，此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。