一种基于知识图谱的船舶航行风险评估的方法

技术领域

本发明涉及船舶航行风险评估技术领域，具体涉及一种基于知识图谱的船舶航行风险评估的方法。

背景技术

海运是我国对外贸易的主要运输方式，我国航运安全需求持续增加，水上交通安全也直接关系到国际国内物流链供应链的畅通，是影响航运业高质量发展的决定性因素。船舶在航行中，可能会遭遇类似于自然因素等航行风险，如果没有及时的对船舶航行风险进行评估，风险所造成的损失往往是不可估量的。现有的技术中，针对船舶航行风险的评估方法，较为单一的考虑了动态信息和静态信息，缺少一种综合考虑船舶静态与动态信息的航行风险评估方法。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于知识图谱的船舶航行风险评估的方法，具体方法包括：

确定船舶航行安全的影响因素，根据确定的影响因素构建船舶航行风险指标体系模型，依据船舶航行风险指标体系模型对船舶航行风险实体进行识别；

结合船舶航行风险指标在时间、空间及语义三方面特征对识别的实体进行关系关联，构建船舶航行风险本体以及两层船舶航行航行风险知识图谱；

当船舶临近时，根据两层船舶航行航行风险知识图谱查询该船和该船所处地域的各因素权重和分级；

将权重和分级指标累加获得风险值，其中风险值为船舶航行风险评估结果。

进一步的，所述两层船舶航行风险知识图谱中，外层以船舶航行风险为实体、各指标层、因素层作为属性，内层以各因素为实体，以权重和分级为属性。

进一步的，所述船舶航行风险为实体具体为：从船舶航行安全的影响因素中分析提取出实体依次为自然条件、航道设计、交通环境、船舶因素和船员因素，并建立环境实体。

进一步的，在船舶航行风险指标体系的同一层次中，对各个指标之间的相对重要性进行判断，通过合适的标度值对相对重要性进行度量，形成判断矩阵；根据判断矩阵数值，计算其判断矩阵的最大特征值和它所对应的特征向量；对特征向量进行处理，得到的结果就是评价指标的权重W。

进一步的，所述船舶航行风险本体包括自然条件类、航道设计类、交通环境类、船舶因素类和船员因素类以及船舶航行风险因素实体，所述船舶航行风险因素实体包括风类、浪类和流类，确定类间关系，将类及类间关系存储到图数据库中,生成船舶航行风险知识图谱和船舶航行风险因素知识图谱。

进一步的，自然条件是航行活动的重要因素，包括风、浪、流因素，所述交通环境包括船舶周围环境的实时状态，所述船舶因素是指船舶自身的固有属性，所述船员因素是指船员对航行风险的识别能力及自身操作水平。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于知识图谱的船舶航行风险评估的方法，该方法提出了区别于其他发明的船舶航行风险评估的指标体系，并结合知识图谱和船舶历史信用积分对船舶航行的风险等级进行评估，可以更为清晰的知道不同场景下的主要致因，便于针对性地提出预防及控制措施。能够为海上交通安全提供一定的指导。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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为本发明方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1所示的一种基于知识图谱的船舶航行风险评估的方法，包括如下步骤：首先确定船舶航行安全的影响因素；根据确定的影响因素构建船舶航行风险指标体系模型；依据船舶航行风险指标体系模型对船舶航行风险实体识别；结合船舶航行风险指标在时间、空间及语义三个方面的特征对识别的实体进行关系关联,构建船舶航行风险本体；构建两层船舶航行风险知识图谱。当船舶临近时，根据两层船舶航行航行风险知识图谱查询该船和该船所处地域的各因素权重和分级；将权重和分级指标累加获得风险值，其中风险值为船舶航行风险评估结果。

进一步的，两层船舶航行风险知识图谱中、外层以航行风险为实体，船舶航行风险实体识别具体为：从船舶航行安全的影响因素中分析提取出实体依次为R1自然条件、R2航道设计、R3交通环境、R4船舶因素和R5船员因素，并建立环境实体。

自然条件包括的属性分别为R11风、R12浪、R13流和R14能见度；

将航行风险主体的属性如风、浪、流等划分为五个安全等级；

风力等级在C11-1时是非常安全、C11-2是安全、C11-3是一般、C11-4级是较不安全、C11-5是不安全；

浪的等级在C12-1时是非常安全、C12-2是安全、C12-3是一般、C12-4级是较不安全、C12-5是不安全；

海流速度等级在C13-1时是非常安全、C13-2是安全、C13-3是一般、C13-4级是较不安全、C13-5是不安全；

其他主体的属性以同样的等级进行划分；

航道设计包括的属性分别为R21航道复杂度、R22航道宽度、R23航道水深和R24航道尺度；

交通环境包括的属性分别为R31交通饱和度(包括航道、锚地等区域)、R32水域重要性和R33施工；

船舶因素包括的属性分别为R41船舶吃水、R42船舶吨位、R43船舶类型、R44船舶动力、R45船龄、R46操纵性能和R47货物状况(空载、半载、满载等)；

船员因素包括的属性分别为R51航行戒备、R52操纵水平和R53情景意识；

把主体的属性分为动态属性和静态属性；

动态属性包括：风、浪、流、能见度、交通饱和度、施工、船舶吃水、货物状况、航行戒备、操纵水平和情景意识；

静态属性包括：航道复杂度、航道宽度、航道水深、航道尺度、水域重要性、船舶吨位、船舶类型、船舶动力、船龄和操纵性能；

进一步，内层以各因素为实体，如风、浪、流、能见度、航道复杂度、航道宽度、航道水深、航道尺度、交通饱和度(包括航道、锚地等区域)、水域重要性、施工、船舶吃水、船舶吨位、船舶类型、船舶动力、船龄、操纵性能、货物状况(空载、半载、满载等)、航行戒备、操纵水平和情景意识，船舶航行风险因素实体识别具体为：R11风、R12浪、R13流和R14能见度等，并建立环境实体；

船舶航行风险因素实体以权重(W11、W12等)和分级(C11-1、C11-2等)为属性；

在船舶航行风险指标体系的同一层次中，对各个指标之间的相对重要性进行判断，通过合适的标度值对相对重要性进行度量，形成判断矩阵；

根据判断矩阵数值，计算其判断矩阵的最大特征值和它所对应的特征向量；

然后对特征向量进行处理，得到的结果就是评价指标的权重W；

进一步,船舶航行风险本体包括自然条件类、航道设计类、交通环境类、船舶因素类和船员因素类以及船舶航行风险因素实体包括风类、浪类、流类；

确定类间关系,将类及类间关系存储到图数据库中,生成船舶航行风险知识图谱和船舶航行风险因素知识图谱。

自然条件类实体构建：自然条件是航行活动的重要因素，包括风、浪、流等；

航道设计类实体构建：航道设计是指代航道的属性，一些静态属性；

交通环境类实体构建：交通环境是包括船舶周围环境的实时状态；

船舶因素类实体构建：船舶因素是指船舶自身的固有属性；

船员因素类实体构建：船员因素是指船员对航行风险的识别能力及自身操作水平；

进一步，船舶航行风险因素知识图谱；

风类实体构建：风类是指船舶所处环境的风的等级及风占船舶影响因素的权重大小；

浪类、流类等其他因素的实体构建以同样的模式进行构建；

将船舶航行风险指标本体以及各影响因素导入图数据库形成船舶航行风险知识图谱和船舶航行风险因素知识图谱；

在船舶航行风险知识图谱和船舶航行风险因素知识图谱的基础上对船舶航行风险进行评估；

当一艘船临近时，根据两层知识图谱查询该船和该船所处地域的各因素权重和分级；

将这些权重和分级指标累加，最终得到风险值，即为综合评价结果；

在综合评价结果基础上，再利用船舶的历史信用积分进行调节，得到更精确的风险评价结果；

历史信用积分调解方案只会提高风险等级，而不会降低风险等级；

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。