一种船舶靠泊辅助装置及船舶的制作方法

1.本发明属于船舶航行安全技术领域，尤其是涉及一种船舶靠泊辅助装置及船舶。


背景技术：

2.琼州海峡客滚运输是目前广东、海南两省水陆沟通的重要渠道。近年来,随着海南自由贸易港的加快建设,琼州海峡客滚运输市场发展迅速，过海旅客、车辆和货物呈稳步増长态势。2021年，琼州海峡客滚运输进出岛发班64725航次，进出岛客运量1262万人次，进出岛车运量377万台次，均有较大增长。
3.2019年7月，交通运输部发布了《海上滚装船舶安全监督管理规定》(2019年第23号)，对于包括客滚船在内的海上滚装船舶提出安全管理要求。目前，琼州海峡的客滚船多为艏艉开门型，根据客滚船的相关操作要求，多采用垂直艉靠泊的作业方式，即依靠锚、缆绳进行艉部靠泊码头作业，以摆脱客滚船对码头升降岸桥的依赖。但因客滚船上层建筑高大、船体受风面积大，同时载有大量不规则的车辆及货物，风浪中易于移动、走位，给稳定的靠泊操作带来很大困难。在实际的客滚船运营过程中，客滚船停靠泊位突堤作业时，由于观察不慎、天气影响等因素，多次造成突堤前缘、防撞墩被船舶碰撞损坏的事件。碰撞事件造成突堤前沿混凝土破裂、钢筋露出腐蚀、防撞墩结构严重破裂位移，直接影响到整个码头和船舶的结构安全和客货运流转效率。
4.为减少此类事件发生，确保船舶和码头的安全运行，本发明提出一种基于悬浮显示的客滚船靠泊辅助显示装置和系统，进行客滚船靠泊过程中实时数据的采集，通过船载悬浮显示设备，形成一套面向船员驾驶的船载辅助靠泊显示系统，提升客滚船靠泊过程中的动态感知能力，降低船岸碰撞风险，保障船舶和码头安全运行。


技术实现要素：

5.为了弥补上述问题，本技术提出一种船舶靠泊辅助装置及船只，其技术方案包括：
6.一种船舶靠泊辅助装置，所述装置包括船载显示器、船舶状态传感器、服务器，所述船载显示器、所述船舶状态传感器、所述服务器分别通过网络连接到一起。
7.所述船舶状态传感器包括激光传感单元、视频传感单元和振动传感单元；所述激光传感单元、视频传感单元和振动传感单元分别与服务器连接。
8.所述激光传感单元安装于突堤或泊位上，用于实时获取预设距离内包括船体轮廓、船体至岸边的距离及船体速度信息，
9.所述视频传感单元分别安装于突堤或泊位的头、尾，用于获取预设距离内的船舶视频信息；
10.所述振动传感单元安装于突堤或泊位上，用于监测客滚船靠泊时突堤或泊位的振动情况；
11.所述服务器用于根据船舶状态传感器信息建立船舶三维模型，并将所述三维模型发送到船载显示器显示出来。
12.所述船载显示器为三维动态悬浮显示器。
13.所述显示器包括机体、动态背光显示器、分光镜、光学镀膜凹面镜和处理单元，所述动态背光显示器、分光镜、光学镀膜凹面镜和处理单元分别设置在所述机体上，所述处理单元与所述服务器信号连接。
14.所述分光镜为棱镜，设置在所述光学镀膜凹面镜前方。
15.一种船舶，所述船舶为采用上述任意一种船舶靠泊辅助装置。
16.本发明通过对靠泊过程中关键传感数据的实时监测和船舶靠泊过程的动态模拟仿真，并通过船载悬浮装置以将船舶靠泊过程的真三维场景沉浸式呈现，为给船舶驾驶员提供了全方位、可视化的靠泊辅助信息，有利于船舶驾驶员优化船舶驾驶操作，有效规避碰撞事故风险。
附图说明
17.图1为本发明的装置结构示意图；
18.图2为本发明的船载显示器结构示意图；
19.图3为本发明的船载显示器显示过程示意图。
具体实施方式
20.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种船只靠泊辅助装置，所述装置包括船载显示器、船舶状态传感器、服务器8，所述船载显示器9、所述船舶状态传感器、所述服务器分别通过网络连接到一起。
24.在上述实施例基础上，进一步的，所述船舶状态传感器包括激光传感单元、视频传感单元和振动传感单元；所述激光传感单元、视频传感单元和振动传感单元分别与服务器连接。本实施例中，视频传感单元一般采用摄像头、摄像机、相机等较为成熟技术进行视频采集。
25.在上述至一个或某个实施例基础上，进一步的，所述激光传感单元安装于突堤上，用于实时获取预设距离内包括船体轮廓、船体至岸边的距离及船体速度信息本实施例中，
激光传感器一般采用具有激光测距和扫描功能的激光设备。
26.在上述至一个或某个实施例基础上，进一步的，所述视频传感单元分别安装于突堤的头、尾，用于获取预设距离内的船只视频信息。
27.在上述至一个或某个实施例基础上，进一步的，所述振动传感单元安装于突堤上，用于监测客滚船靠泊时突堤的振动情况。
28.结合图1，客滚船1靠泊到突堤2的过程。其中10代表靠泊航迹，11为信号通讯连接。结合图1中，设置于码头4和突堤的所述船舶状态采集传感器包括激光传感单元5、视频传感单元6和振动传感单元7，主要实现对客滚船靠泊过程中船岸距离、突堤振动及图像信息的采集分析。
29.在上述实施例基础上，进一步的，所述激光传感单元安装于突堤上，通过开启超过190
°
角度的激光幕帘，当船舶靠离泊时，可以通过线状多点扫测获取船体至岸边的距离，结合激光传感单元安装位置及突堤尺寸参数，实现对艉部靠岸距离、船艏靠岸距离、艉部靠岸速度、船舶整体靠岸角度等数据动态量化监测；在本实施例中，一般采用将所述视频传感单元安装于突堤的头、尾各1台，主要实现客滚船靠泊突堤过程中的视频监控；进一步的，所述振动传感单元安装于突堤上，用于监测客滚船靠泊时突堤的振动情况。所述振动传感单元可以为视频摄像头、振动检测器、水平仪等一种或集中的组合，只要可以感应突堤的振动并将感应结果以电信号传输即可。
30.所述船载显示器主要由铝合金机体9-1、动态背光显示器9-2、分光镜9-3、光学镀膜凹面镜9-4和处理单元9-5构成，如图2所示，所述显示器经封装后安装于船舶驾驶台位置，辅助船员靠泊过程中船舶操纵；所述显示器的主机电脑接收服务器发送的船舶靠泊三维模拟仿真结果，并在动态背光显示器上显示，通过光学分光和光学镀膜凹面镜反射构建光线在屏幕前方将船舶靠泊三维模拟仿真图像实时反射并投射成像到观察者位置，观察者以类似hud显示器方式来观测船只具体位置和状态。
31.在上述至一个或某个实施例基础上，进一步的，所述服务器用于根据船舶状态传感器信息建立船只三维模型，并将所述三维模型发送到船载显示器显示出来。一般来说，本实施例所述的服务器安装于码头控制室内，主要接入船舶状态采集传感器监测数据，实现对船舶精确位置、航速数据的解算，突堤振动数据的解算和视频图像的实时监测；所述服务器安装有unity3d开发引擎，构建客滚船、突堤、码头的三维场景模型，实现三维场景下船舶靠泊过程的模拟仿真，同步接入服务器实时解算的传感器监测数据，并以仪表盘的形式展示各类监测数据，支持船舶驾驶舱、岸边、空中等视角的切换。所述服务器呈现的船舶靠泊三维模拟仿真结果(含传感器监测数据)，通过无线4g/5g网络共享至船载显示装置。
32.在上述至一个或某个实施例基础上，进一步的，所述船载显示器为三维动态悬浮显示器。本实施例中的三维动态悬浮显示器并非全息投影，而是单独将船只及其周围的停靠空间进行建模，从显示上看类似于船只及其停靠空间孤立悬浮在空间中，并非全息投影的空间悬浮投影。
33.在上述至一个或某个实施例基础上，进一步的，所述显示器包括机体、动态背光显示器、分光镜、光学镀膜凹面镜和处理单元，所述动态背光显示器、分光镜、光学镀膜凹面镜和处理单元分别设置在所述机体上，所述处理单元与所述服务器信号连接。
34.在上述至一个或某个实施例基础上，进一步的，所述分光镜为棱镜，设置在所述光
学镀膜凹面镜前方。
35.在上述至一个或某个实施例基础上，进一步的，本发明还提出一种船只，其采用上述任意一项实施例所述的辅助装置。
36.上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种船舶靠泊辅助装置，其特征在于，所述装置包括船载显示器、船舶状态传感器、服务器，所述船载显示器、所述船舶状态传感器、所述服务器分别通过网络连接到一起。2.根据权利要求1所述的船只靠泊辅助装置，其特征在于，所述船舶状态传感器包括激光传感单元、视频传感单元和振动传感单元；所述激光传感单元、视频传感单元和振动传感单元分别与服务器连接。3.根据权利要2所述的船舶靠泊辅助装置，其特征在于，所述激光传感单元安装于突堤或泊位上，用于实时获取预设距离内包括船体轮廓、船体至岸边的距离及船体速度信息。4.根据权利要求2所述的船舶靠泊辅助装置，其特征在于，所述视频传感单元分别安装于突堤或泊位的头、尾，用于获取预设距离内的船舶视频信息。5.根据权利要求2所述的船舶靠泊辅助装置，其特征在于，所述振动传感单元安装于突堤或者泊位上，用于监测船舶靠泊时突堤或泊位的振动情况。6.根据权利要求2所述的船舶靠泊辅助装置，其特征在于，所述服务器用于根据船舶状态传感器信息建立船只三维模型，并将所述三维模型发送到船载显示器显示出来。7.根据权利要求6所述的船舶靠泊辅助装置，其特征在于，所述船载显示器为三维动态悬浮显示器。8.根据权利要求7所述的船舶靠泊辅助装置，其特征在于，所述显示器包括机体、动态背光显示器、分光镜、光学镀膜凹面镜和处理单元，所述动态背光显示器、分光镜、光学镀膜凹面镜和处理单元分别设置在所述机体上，所述处理单元与所述服务器信号连接。9.根据权利要求7所述的船舶靠泊辅助装置，其特征在于，所述分光镜为棱镜，设置在所述光学镀膜凹面镜前方。10.一种船舶，其特征在于，所述船舶采用权利要求1-9任意一项权利要求所述的船舶靠泊辅助装置。

技术总结
本发明提出一种船舶靠泊辅助装置及船舶，所述装置包括船载显示器、船舶状态传感器、服务器，所述船载显示器、所述船舶状态传感器、所述服务器分别通过网络连接到一起。本发明通过对靠泊过程中关键传感数据的实时监测和船舶靠泊过程的动态模拟仿真，并通过船载悬浮装置以将船舶靠泊过程的真三维场景沉浸式呈现，为给船舶驾驶员提供了全方位、可视化的靠泊辅助信息，有利于船舶驾驶员优化船舶驾驶操作，有效规避碰撞事故风险。效规避碰撞事故风险。效规避碰撞事故风险。


技术研发人员：李子龙 马瑞鑫 王培人 许家帅 韩雪
受保护的技术使用者：交通运输部天津水运工程科学研究所
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/5/12