本發(fā)明屬于港口船舶系泊領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶自動系泊控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前，貿(mào)易和港口物流的不斷發(fā)展，水路運輸在物流行業(yè)中發(fā)揮著愈發(fā)重要的作用。船舶系泊效率及安全是制約碼頭作業(yè)效率的重要因素之一。

2、纜繩系泊仍是當前船舶系泊的主要方式。傳統(tǒng)的纜繩系泊作業(yè)需要纜繩和多個作業(yè)人員相互配合，要有專人指揮作業(yè)，如果操作不當，容易出現(xiàn)斷纜、脫纜等安全問題。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，為了解決傳統(tǒng)的纜繩系泊作業(yè)，有的采用了自動系泊技術(shù)。自動系泊技術(shù)通過位移傳感器測量船舶的位置，控制箱計算后自動控制液壓缸，從而控制機械臂和磁力吸盤對船舶進行減震和系泊，三向力傳感器測量船舶所受的橫、縱、垂向力的大小，控制液壓缸調(diào)整機械臂的位置，以抑制船舶的運動幅度和速度，這樣，改善了碼頭工人進行系泊作業(yè)的工作強度，提高了船舶系泊的效率。

4、目前，自動系泊系統(tǒng)主要存在磁力式自動系泊和真空式自動系泊兩種方式，自動系泊是利用自身系統(tǒng)所產(chǎn)生的吸附力替代纜繩的拉力以限制船舶位移?？坎创笆艹绷鳌L浪等水文氣象條件頻繁變化的影響，會導(dǎo)致靠泊船舶為維持系泊穩(wěn)定而所需要的吸附力不斷發(fā)生變化，若自動系泊系統(tǒng)不能及時調(diào)整對船舶的吸附力，會導(dǎo)致系統(tǒng)自身發(fā)生嚴重的安全事故。同時，靠泊船舶在失去自動系泊系統(tǒng)的吸附力后，在周圍不利水文氣象等因素作用下，會對碼頭設(shè)施及岸邊作業(yè)設(shè)備、相鄰靠泊船舶、船舶自身及周圍作業(yè)人員產(chǎn)生嚴重安全威脅。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種船舶自動系泊控制方法，方法能夠依據(jù)實時的船舶載荷調(diào)整系泊力，可以節(jié)約能耗同時改善船舶的泊穩(wěn)條件。

2、方法包括：

3、獲取船舶靠泊處的氣象和水文信息；

4、根據(jù)船舶靠泊處水域的氣象和水文信息計算出船舶環(huán)境載荷；

5、執(zhí)行船舶系泊作業(yè)，實時監(jiān)測船舶與岸壁距離以及船舶姿態(tài)；

6、根據(jù)船舶環(huán)境載荷對靠泊船舶吸附力進行實時調(diào)整；

7、將計算的船舶環(huán)境載荷與預(yù)設(shè)的系統(tǒng)正常工作時船舶吸附力最大值進行比對，如計算的船舶環(huán)境載荷超出最大值，則進行報警提示。

8、進一步需要說明的是，方法中，還獲取船體水面以上的橫向受風面積axw(m2)；

9、獲取設(shè)計風速的橫向分量vx(m/s)；

10、獲取風壓不均勻折減系數(shù)ζ1；

11、獲取風壓高度變化修正系數(shù)ζ2；

12、其中，橫向風載荷fxw(kn)的計算公式為

13、進一步需要說明的是，方法中，獲取船體水面以上的縱向受風面積ay(m2)；

14、獲取設(shè)計風速的縱向分量vy(m/s)；

15、縱向風載荷fyw(kn)的計算公式為

16、進一步需要說明的是，步驟根據(jù)船舶靠泊處水域的氣象和水文信息計算出船舶環(huán)境載荷；還包括：獲取水流流向角θ；

17、當水流與船舶縱軸平行或流向角θ＜15°或＞165°時，獲取水流對船首橫向分力系數(shù)cxsc；

18、獲取相關(guān)水域水的密度ρ；

19、獲取相關(guān)水域的水流速度v；

20、獲取船舶吃水線以下的橫向投影面積b＇；

21、水流對船首橫向分力fxsc的計算公式為fxsc＝1/2cxscρv2b＇。

22、進一步需要說明的是，方法中，還獲取水流對船尾橫向分力系數(shù)cxnc；

23、水流對船尾橫向分力fxmc的計算公式為fxmc＝1/2cxmcρv2b＇。

24、進一步需要說明的是，方法中，還獲取水流力的縱向分力系數(shù)cyc；

25、船舶吃水線以下的表面積s；水流對船舶產(chǎn)生的水流力縱向分力fyc的計算公式為fyc＝1/2cycρv2s；

26、當水流角θ為15°～165°時，獲取水流力的橫向分力系數(shù)cxc；

27、獲取船舶平行水流方向的投影面積ayc；

28、水流對船舶作用產(chǎn)生的水流力的橫向分力fxc的計算公式為fxc＝1/2cxcρv2ayc。

29、進一步需要說明的是，獲取水流力的縱向分力系數(shù)cyc；

30、獲取船舶水下部分垂直的投影面積axc；

31、水流對船舶作用產(chǎn)生的水流力的縱向分力fyc(kn)的計算公式為fyc＝1/2cycρv2axc。

32、進一步需要說明的是，所述根據(jù)風載荷和潮流載荷計算船舶環(huán)境載荷的方法為，當水流與船舶縱軸平行或流向角θ＜15°或＞165°時，根據(jù)橫向風載荷fxw(kn)和水流對船首橫向分力fxsc(kn)、水流對船尾橫向分力fxmc(kn)計算船舶橫向環(huán)境載荷fx(kn)，船舶橫向環(huán)境載荷fx(kn)的計算公式為fx＝fxw+fxsc+fxmc。

33、進一步需要說明的是，根據(jù)縱向風載荷fyw(kn)和縱向潮流載荷fyc(kn)計算船舶縱向環(huán)境載荷fy(kn)；

34、船舶縱向環(huán)境載荷fy(kn)的計算公式為fy＝fyw+fyc；

35、當水流角θ為15°～165°時，根據(jù)橫向風載荷fxw(kn)和水流對船舶作用產(chǎn)生的水流力的橫向分力fxc(kn)計算船舶橫向環(huán)境載荷fx(kn)；船舶橫向環(huán)境載荷fx(kn)的計算公式為fx＝fxw+fxc；

36、根據(jù)縱向風載荷fyw(kn)和縱向潮流載荷fyc(kn)計算船舶縱向環(huán)境載荷fy(kn)；船舶縱向環(huán)境載荷fy(kn)的計算公式為fy＝fyw+fyc。

37、本發(fā)明還提供一種船舶自動系泊控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：氣象傳感器、水文信息獲取組件、現(xiàn)場聲光報警器以及控制終端機；岸橋主梁上安裝有視頻攝像頭，在岸橋海側(cè)門腿安裝有視覺傳感器；

38、控制終端機通過與視頻攝像頭連接，監(jiān)測船舶靠泊離泊信息以及船舶姿態(tài)；控制終端機通過與視覺傳感器連接，實時測量船舶與碼頭岸壁之間的距離；

39、控制終端機通過與氣象傳感器和水文信息獲取組件連接，獲取船舶靠泊處的氣象和水文信息；

40、控制終端機根據(jù)船舶靠泊處水域的氣象和水文信息計算出船舶環(huán)境載荷；

41、根據(jù)船舶環(huán)境載荷對靠泊船舶吸附力進行實時調(diào)整；

42、將計算的船舶環(huán)境載荷與預(yù)設(shè)的系統(tǒng)正常工作時船舶吸附力最大值進行比對，如計算的船舶環(huán)境載荷超出最大值，則通過現(xiàn)場聲光報警器進行報警提示。

43、從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

44、本發(fā)明提供的方法基于自動系泊控制方法及系統(tǒng)，降低了自系泊系統(tǒng)在運行過程的能耗并保證自系泊系統(tǒng)在運行過程的系泊安全。通過在岸橋主梁上安裝有視頻攝像頭，全程監(jiān)測船舶靠泊離泊信息、船舶姿態(tài)等，在岸橋海側(cè)門腿安裝視覺傳感器，實時測量船舶與碼頭岸壁之間的距離，系泊力的大小調(diào)整及系統(tǒng)安全由plc控制。

45、本發(fā)明通過獲取船舶靠泊處的氣象和水文信息，計算船舶靠泊處水域的船舶載荷，并將實時的船舶載荷信息反饋給控制終端機。船舶載荷大小設(shè)定閾值，與系泊力大小對應(yīng)，節(jié)約系統(tǒng)能耗，改善船舶泊穩(wěn)條件。當自動系泊系統(tǒng)提供的系泊力不能滿足極端船舶環(huán)境載荷或系泊系統(tǒng)本身發(fā)生故障時，能夠發(fā)出實時預(yù)警，保障系統(tǒng)的安全性。

46、本發(fā)明能夠依據(jù)實時的船舶載荷調(diào)整系泊力，可以節(jié)約能耗同時改善船舶的泊穩(wěn)條件。具有安全預(yù)警功能，確保系統(tǒng)在極端環(huán)境或系統(tǒng)故障時的系泊安全。還可以在保證安全的同時提高靠泊及離泊效率。