開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測方法，包括如下步驟：采集環(huán)境動力數(shù)據(jù)、碼頭船舶數(shù)據(jù)和船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)；集成所述采集到的三種數(shù)據(jù)，形成時間連續(xù)的范例序列，存儲在環(huán)境碼頭船舶集成數(shù)據(jù)庫中；采集當(dāng)前環(huán)境動力數(shù)據(jù)，輸入環(huán)境動力預(yù)報模型得到設(shè)定時間段內(nèi)的環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)；所述的環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)至少包含風(fēng)級、風(fēng)速、風(fēng)向、潮位、洋流流速和洋流流向；遍歷所述的范例序列，通過計算得出與所述的環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)加權(quán)歐幾里得距離最小的范例，提取所述最小的范例的中船舶的姿態(tài)數(shù)據(jù)，即為船舶在設(shè)定時間的姿態(tài)預(yù)測數(shù)據(jù)；所述的船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)至少包含：橫移、橫搖、縱移、縱搖、回轉(zhuǎn)和升降6個自由度的數(shù)據(jù)。
【專利說明】
開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測方法及系統(tǒng)。設(shè)及專利分類號B63船 舶或其他水上船只；與船有關(guān)的設(shè)備B63B船舶或其他水上船只；船用設(shè)備B63B39/00減少縱 搖，橫搖或類似不希望有的船只運動的設(shè)備;指示船只姿態(tài)的設(shè)備B63B39/14用于指示橫搖 的傾角或持續(xù)時間的。
【背景技術(shù)】
[0002] 碼頭系泊作業(yè)時，在風(fēng)、海浪、潮流等環(huán)境動力作用下，系泊船常常會發(fā)生橫移、橫 搖、縱移、縱搖、回轉(zhuǎn)和升降等6個自由度的運動，過大的船舶運動幅度不僅容易導(dǎo)致船舶傾 覆，影響船舶自身的安全。迄今為止，國內(nèi)外現(xiàn)有的碼頭系泊作業(yè)尚未建立完備的系泊船預(yù) 測系統(tǒng)，目前，系泊作業(yè)通常依靠天氣預(yù)報和目測海況(少部分港口附近設(shè)立了海域波浪監(jiān) 測裝置，少數(shù)碼頭依靠激光靠泊系統(tǒng)監(jiān)測船舶位置和姿態(tài))決定船舶離靠泊時間?；痉椒?是靠人工經(jīng)驗進行預(yù)判的操作方式。
[0003] 現(xiàn)有的依靠天氣預(yù)報、目測海況和系泊船舶監(jiān)測系統(tǒng)進行人工預(yù)判的操作方式， 效率低下，無法實現(xiàn)信息共享，更缺乏科學(xué)的預(yù)測能力，安全性得不到保障，在極端氣象和 海況條件下，常有系泊船傾覆事故的發(fā)生，不僅造成重大的經(jīng)濟損失，也降低港口的安全信 譽。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對W上問題的提出，而研制的一種開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測方法，包 括如下步驟：
[0005] -采集環(huán)境動力數(shù)據(jù)、碼頭船舶數(shù)據(jù)和船舶姿態(tài)數(shù)據(jù);集成所述采集到的Ξ種數(shù) 據(jù)，形成時間連續(xù)的范例序列，存儲在環(huán)境碼頭船舶集成數(shù)據(jù)庫中；
[0006] -采集當(dāng)前環(huán)境動力數(shù)據(jù)，輸入環(huán)境動力預(yù)報模型得到設(shè)定時間段內(nèi)的環(huán)境動力 預(yù)測數(shù)據(jù);所述的環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)至少包含風(fēng)級、風(fēng)速、風(fēng)向、潮位、洋流流速和洋流流 向；
[0007] -遍歷所述的范例序列，通過計算得出與所述的環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)加權(quán)歐幾里得 距離最小的范例，提取所述最小的范例的中船舶的姿態(tài)數(shù)據(jù)，即為船舶在設(shè)定時間的姿態(tài) 預(yù)測數(shù)據(jù)；
[000引所述的船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)至少包含:橫移、橫搖、縱移、縱搖、回轉(zhuǎn)和升降6個自由度的 數(shù)據(jù)。
[0009] 作為優(yōu)選的實施方式，所述"遍歷所述的范例序列"步驟之前還包括：
[0010] -根據(jù)所述的碼頭船舶數(shù)據(jù)和船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)，在所述的環(huán)境碼頭船舶集成數(shù)據(jù)庫 中進行精確查找出匹配范例集合；
[oow 所述的碼頭船舶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)至少包括:泊位、船舶類型、噸級、載量和布纜方式。
[0012]作為優(yōu)選的實施方式，所述的數(shù)據(jù)集成之前，對所述的環(huán)境動力數(shù)據(jù)采用最小-最 大規(guī)范化方法進行數(shù)據(jù)處理：
[0013]
[0014] 將X從區(qū)間[min ,max]映射到區(qū)間[new_min ,new_max]即new_x，其中X為初始的環(huán) 境因素數(shù)據(jù);new-x為規(guī)范化后的環(huán)境因素數(shù)據(jù)。
[0015] 作為優(yōu)選的實施方式，所述的基于環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)加權(quán)歐幾里得距離計算公式 如下：
[0016]
[0017]其中W為環(huán)境因素風(fēng)級、風(fēng)速、風(fēng)向、潮位、洋流流速和洋流流向的權(quán)重系數(shù)；
[001 引
[0019] 其中風(fēng)級、風(fēng)速、風(fēng)向、潮位、洋流流速和洋流流向6要素加權(quán)和為
[0020]
[0021] 公式中X表示環(huán)境要素條件屬性，下標(biāo)m表示第幾個環(huán)境要素，η為多個專家為當(dāng)前 權(quán)重系數(shù)的打分，本系統(tǒng)中共6個要素，i表示待預(yù)測范例，j表示規(guī)則庫中的歷史范例，d(i, j)表示兩個范例已知條件屬性的距離，其值大于等于0,距離越小表示兩個范例越相似。
[0022] 作為優(yōu)選的實施方式，在集成所述采集到的Ξ種數(shù)據(jù)之前，還包括對數(shù)據(jù)清洗和 加載操作：
[0023] 對臟數(shù)據(jù)、遺失數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)采用忽略元組、回歸填充處理，確保數(shù)據(jù)分布在各 要素的合理范圍內(nèi)，即MIN< = DATA<=MAX。
[0024] 作為優(yōu)選的實施方式，當(dāng)提取的船舶的姿態(tài)數(shù)據(jù)中的任意一項超過闊值時，向指 定的設(shè)備發(fā)出預(yù)警姿態(tài)值和姿態(tài)圖形;形成預(yù)警船舶姿態(tài)報表。
[0025] -種開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測系統(tǒng)，包括：
[0026] 采集環(huán)境動力數(shù)據(jù)、碼頭船舶數(shù)據(jù)和船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集單元；
[0027] 集成所述采集到的Ξ種數(shù)據(jù)，形成環(huán)境碼頭船舶集成數(shù)據(jù)庫，形成時間連續(xù)的范 例序列的數(shù)據(jù)集成單元W及處理單元；
[0028] 工作時，所述的處理單元控制所述的數(shù)據(jù)采集單元采集當(dāng)前的環(huán)境動力數(shù)據(jù)，輸 入所述的環(huán)境動力預(yù)報模型，得到設(shè)定時間段內(nèi)的環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù);所述的環(huán)境動力預(yù) 測數(shù)據(jù)至少包含風(fēng)級、風(fēng)速、風(fēng)向、潮位、洋流流速和洋流流向；
[0029] 處理單元根據(jù)所述的環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)，遍歷所述的環(huán)境碼頭船舶集成數(shù)據(jù)庫中 的范例序列，選擇與當(dāng)前環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)加權(quán)歐幾里得距離最小的范例；提取選擇的最 小范例中的船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)，即為船舶在設(shè)定時間段內(nèi)的姿態(tài)預(yù)測數(shù)據(jù)；
[0030] 所述的基于環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)加權(quán)歐幾里得距離計算公式如下：
[0031]
[0032] 其中W為環(huán)境因素風(fēng)級、風(fēng)速、風(fēng)向、潮位、洋流流速和洋流流向的權(quán)重系數(shù)；
[0033]
[0034] 其中風(fēng)級、風(fēng)速、風(fēng)向、潮位、洋流流速和洋流流向6要素加權(quán)和為
[0035]
[0036] 公式中X表示環(huán)境要素條件屬性，下標(biāo)m表示第幾個環(huán)境要素，η為多個專家為當(dāng)前 權(quán)重系數(shù)的打分，本系統(tǒng)中共6個要素，i表示待預(yù)測范例，j表示規(guī)則庫中的歷史范例，d(i, j)表示兩個范例已知條件屬性的距離，其值大于等于0,距離越小表示兩個范例越相似。
[0037] 作為優(yōu)選的實施方式，還包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊;該模塊在所述的數(shù)據(jù)集成之前，對 所述的環(huán)境動力數(shù)據(jù)采用最小-最大規(guī)范化方法進行數(shù)據(jù)處理：
[00；3 引
[0039] 將X從區(qū)間[min ,max]映射到區(qū)間[new_min, new_max]即new_x。
[0040] 更進一步的，還包括碼頭船舶規(guī)則獲取模塊，該模塊根據(jù)輸入的碼頭船舶數(shù)據(jù)和 船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)，在所述的環(huán)境碼頭船舶集成數(shù)據(jù)庫中進行精確查找出匹配范例集合，將該 范例集合傳輸至所述的處理單元；
[0041] 所述的碼頭船舶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)至少包括:泊位、船舶類型、噸級、載量和布纜方式。
[0042] 更進一步的，系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)過濾模塊和報警模塊；
[0043] 所述的數(shù)據(jù)過濾模塊在集成所述采集到的Ξ種數(shù)據(jù)之前，對數(shù)據(jù)清洗和加載操 作，對臟數(shù)據(jù)、遺失數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)采用忽略元組、回歸填充處理方法，確保數(shù)據(jù)分布在各要 素的合理范圍內(nèi)，即MIN< = DATA<=MAX;
[0044] 所述的報警模塊當(dāng)所述處理單元提取的船舶的姿態(tài)數(shù)據(jù)中的任意一項超過闊值 時，報警模塊向指定的設(shè)備發(fā)出預(yù)警姿態(tài)值和姿態(tài)圖形;形成預(yù)警船舶姿態(tài)報表。
[0045] 通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明公開的一種開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測方法及系 統(tǒng)，可W預(yù)測未來N小時系泊船運動姿態(tài)信息，即船舶6個自由度(橫移、橫搖、縱移、縱搖、回 轉(zhuǎn)和升降）的有效預(yù)測值，給出未來系泊船運動姿態(tài)及其運動幅度Ξ維模擬效果，為系泊作 業(yè)中屯、確定船舶進出港及在泊位作業(yè)最優(yōu)時間窗口提供了有效依據(jù)，進而實現(xiàn)港口及航道 資源的合理調(diào)度和高效利用。預(yù)警信息的同步發(fā)布使監(jiān)控中屯、和遠程操作者能及時掌控系 泊船舶安全作業(yè)，避免船舶作業(yè)事故的發(fā)生。
【附圖說明】
[0046] 為了更清楚的說明本發(fā)明的實施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是 本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可 W根據(jù)運些附圖獲得其他的附圖。
[0047] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)模塊圖
[0048] 圖2為本發(fā)明的流程圖
【具體實施方式】
[0049] 為使本發(fā)明的實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚完整的描述：
[0050] 如圖1和圖2所示:一種開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測系統(tǒng)，主要包括
[0051] 采集環(huán)境動力數(shù)據(jù)、碼頭船舶數(shù)據(jù)和船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)，集成所述采集到的Ξ種數(shù)據(jù)， 形成環(huán)境碼頭船舶集成數(shù)據(jù)庫，形成時間連續(xù)的范例序列。
[0052] 作為優(yōu)選的實施方式，數(shù)據(jù)采集單元可由采集不同數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)獲取終端組成，碼 頭船舶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取終端、船舶姿態(tài)實時數(shù)據(jù)獲取終端及環(huán)境動力實時數(shù)據(jù)獲取終端分別 實時獲取碼頭船舶作業(yè)數(shù)據(jù)（泊位、船舶類型、噸級、載量、布纜方式），船舶6個自由度(橫 移、橫搖、縱移、縱搖、回轉(zhuǎn)和升降)運動姿態(tài)數(shù)據(jù)和風(fēng)、海浪、潮流6要素(風(fēng)級、風(fēng)速、波高、 波向、流速、流向）環(huán)境動力數(shù)據(jù)，并實時存入基礎(chǔ)實時庫、船舶實時庫和風(fēng)浪流實時庫。
[0053] 對于存入基礎(chǔ)實時庫、船舶實時庫和風(fēng)浪流實時庫的數(shù)據(jù)，首先ETL工具完成數(shù)據(jù) 清洗和加載操作，對臟數(shù)據(jù)、遺失數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)采用忽略元組、回歸填充等處理方法，確保 數(shù)據(jù)分布在各要素的合理范圍內(nèi)，即MIN< = DATA<=MAX，數(shù)據(jù)存放于環(huán)境碼頭船舶集成數(shù) 據(jù)庫。
[0054] 作為優(yōu)選的是實時方式，在數(shù)據(jù)清洗過程中，依次掃描數(shù)據(jù)，若發(fā)現(xiàn)臟數(shù)據(jù)，如船 舶載量屬性輸入不規(guī)范值錯誤，可按滿載、半載或空載進行取值規(guī)范轉(zhuǎn)換處理。若數(shù)據(jù)缺 失，采用回歸填充的方法處理。例如發(fā)現(xiàn)波高數(shù)據(jù)遺失，采用國家氣象局發(fā)布的風(fēng)浪登記表 進行數(shù)據(jù)回歸填充。對無法填充的數(shù)據(jù)，采用Delete刪除記錄方式處理。對有惇于度量標(biāo)準(zhǔn) 的異常數(shù)據(jù)，采用忽略元組，刪除Delete方式處理。例如:對于船舶運動等監(jiān)測數(shù)據(jù)通過有 各自約定范圍，縱移為正負5米，橫移為正負5米，橫搖正負10米，縱搖為正負10度，回搖為正 負10度，升降為正負1米。檢索數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)異?；蚩罩档?，可將元組直接刪除。
[0055] 在規(guī)則庫建立之后，即可開始進行傳播姿態(tài)的預(yù)測。首先采集當(dāng)前環(huán)境動力數(shù)據(jù)， 輸入環(huán)境動力預(yù)報模型得到設(shè)定時間段內(nèi)的環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)。作為優(yōu)選的實施方式，環(huán) 境動力預(yù)報模型可W為外部模型，即直接利用氣象臺發(fā)布的氣象海況預(yù)報，獲取需要的諸 如風(fēng)級、風(fēng)速、風(fēng)向、潮位、洋流流速和洋流流向的數(shù)據(jù)。
[0056] 為消除影響預(yù)測結(jié)果的環(huán)境要素數(shù)據(jù)偏差，完成環(huán)境因素數(shù)據(jù)規(guī)范化處理。采用 最小-最大規(guī)范化方法，即
[0化7]
[005引將義從區(qū)間[111；[]1,1]1曰義]映射到區(qū)間[]16￥_111；[]1,]16￥_1]1曰義]，即]16￥_義，將處理后的數(shù)據(jù) 形成規(guī)則存放于環(huán)境碼頭船舶規(guī)則庫(歷史范例），該規(guī)則庫構(gòu)成了一個時間上連續(xù)的范例 序列，時亥Ijt對應(yīng)的范例為1*=(。1，。2，。3)。。功時亥1化對應(yīng)的環(huán)境因素數(shù)據(jù)，。勸時亥1]*對 應(yīng)的碼頭船舶作業(yè)數(shù)據(jù)，Ct3為時刻t對應(yīng)的系泊船姿態(tài)運動數(shù)據(jù)。
[0059] 本系統(tǒng)預(yù)測方法采用基于范例CASE的相似性查詢方法，尋找待預(yù)測目標(biāo)范例與歷 史范例之間的對應(yīng)關(guān)系采用基于距離的相似性度量方法，系統(tǒng)實現(xiàn)中相似性度量采用加權(quán) 的歐幾里得距離：
[0060] B[
，其中W為環(huán)境因素權(quán)重系數(shù)。權(quán)重知識 庫中的權(quán)重系數(shù)利用η個專家打分權(quán)重平均方法完成對環(huán)境因素權(quán)重系數(shù)的設(shè)定，即 其中風(fēng)、海浪、潮流6要素加權(quán)兩 d(i，j)表示兩個范例已知條件屬性

乙 的距離，其值大于等于0,距離越小表示兩個范例越相似。
[0061] 讀取待預(yù)測的碼頭船舶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括泊位、船舶類型、噸級、載量、布纜方式等數(shù) 據(jù)，利用碼頭船舶規(guī)則獲取模塊，選取相應(yīng)的部分匹配規(guī)則范例，W減少后續(xù)遍歷獲取非歐 距離時的運算量。
[0062] 系統(tǒng)中泊位采用2字符編碼，船舶類型20字符編碼，噸級實型編碼，布纜方式采用4 字符編碼。應(yīng)用SQL查詢在規(guī)則庫中檢索與待預(yù)測范例具備相同碼頭船舶作業(yè)歷史規(guī)則范 例。檢驗條件：
[0063]
[0064] X表示上述4個條件屬性。m表示第幾個屬性，其值從巧Ij4。其中i表示待預(yù)測范例，j 表示規(guī)則庫中的歷史范例。
[0065] 用戶輸入待預(yù)測時間段(用戶指定未來N小時，如1小時后、2小時后、6小時后、12小 時后、24小時后、48小時后，系泊船的運動姿態(tài)情況），利用氣象臺網(wǎng)發(fā)布的氣象海況信息， 獲得未來N小時環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)。利用環(huán)境預(yù)測分析處理模塊完成環(huán)境動力數(shù)據(jù)集成，利 用環(huán)境因素數(shù)據(jù)規(guī)范化模塊采用最小-最大規(guī)范化方法，即
[0066]
[0067] 完成環(huán)境動力數(shù)據(jù)的規(guī)范化處理。
[0068] 調(diào)用船舶姿態(tài)預(yù)測處理模塊，利用基于范例CASE的加權(quán)歐幾里得距離系泊船相似 性查詢預(yù)測算法進行數(shù)據(jù)比對，環(huán)境因素權(quán)重系數(shù)從權(quán)重知識庫中讀取，環(huán)境因素距離計 算方法：
[0069]
[0070] 從預(yù)測方法庫中獲得。實施數(shù)據(jù)分布式查詢處理，捜索相應(yīng)的環(huán)境碼頭船舶預(yù)測 規(guī)則(歷史范例），確定環(huán)境因素距離最小min^ecASE d(i，j)的范例為相似范例并提取對應(yīng)的 規(guī)則（歷史范例），得到待預(yù)測范例的船舶姿態(tài)預(yù)測信息，即船舶6個自由度(橫移、橫搖、縱 移、縱搖、回轉(zhuǎn)和升降）的有效預(yù)測值。
[0071] 實施例1
[0072] 待預(yù)測范例環(huán)境要素風(fēng)向為1(橫風(fēng)），風(fēng)速2.1m/s，波高1.0m，波向為1(橫浪）；流 向為5度，流速為Im/s。
[0073] 依次讀取歷史范例并計算d(i，j)，保留當(dāng)前最小距離范例，當(dāng)循環(huán)結(jié)束時，便得到 距離最小minjEGASE d(i，j)的范例，提取該范例的船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)，即為船舶姿態(tài)預(yù)測值。例 如:橫移0.54m，縱移0.2m，升降0.49m，橫搖1.15度，縱搖0.36度，回轉(zhuǎn)0.28度。
[0074] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加 W等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測方法，其特征在于包括如下步驟： -采集環(huán)境動力數(shù)據(jù)、碼頭船舶數(shù)據(jù)和船舶姿態(tài)數(shù)據(jù);集成所述采集到的Ξ種數(shù)據(jù)，形 成時間連續(xù)的范例序列，存儲在環(huán)境碼頭船舶集成數(shù)據(jù)庫中； -采集當(dāng)前環(huán)境動力數(shù)據(jù)，輸入環(huán)境動力預(yù)報模型得到設(shè)定時間段內(nèi)的環(huán)境動力預(yù)測 數(shù)據(jù);所述的環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)至少包含風(fēng)級、風(fēng)速、風(fēng)向、潮位、洋流流速和洋流流向； -遍歷所述的范例序列，通過計算得出與所述的環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)加權(quán)歐幾里得距離 最小的范例，提取所述最小的范例的中船舶的姿態(tài)數(shù)據(jù)，即為船舶在設(shè)定時間的姿態(tài)預(yù)測 數(shù)據(jù)； 所述的船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)至少包含:橫移、橫搖、縱移、縱搖、回轉(zhuǎn)和升降6個自由度的數(shù)據(jù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測方法，其特征還在于在所述"遍歷 所述的范例序列"步驟之前還包括： -根據(jù)所述的碼頭船舶數(shù)據(jù)和船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)，在所述的環(huán)境碼頭船舶集成數(shù)據(jù)庫中進 行精確查找出匹配范例集合； 所述的碼頭船舶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)至少包括:泊位、船舶類型、噸級、載量和布纜方式。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測方法，其特征還在于:所述的數(shù)據(jù) 集成之前，對所述的環(huán)境動力數(shù)據(jù)采用最小-最大規(guī)范化方法進行數(shù)據(jù)處理：將X從區(qū)間[111；[]1,1]1曰義]映射到區(qū)間[]16￥_111；[]1,]16￥_111曰義]即]16￥_義，其中義為初始的環(huán)境因 素數(shù)據(jù);new-x為規(guī)范化后的環(huán)境因素數(shù)據(jù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測方法，其特征還在于:所述的基于 環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)加權(quán)歐幾里得距離計算公式如下：其中W為環(huán)境因素風(fēng)級、風(fēng)速、風(fēng)向、潮位、洋流流速和洋流流向的權(quán)重系數(shù)；其中風(fēng)級、風(fēng)速、風(fēng)向、潮位、洋流流速和洋流流向6要素加權(quán)和為公式中X表示環(huán)境要素條件屬性，下標(biāo)m表示第幾個環(huán)境要素，η為多個專家為當(dāng)前權(quán)重 系數(shù)的打分，本系統(tǒng)中共6個要素，i表示待預(yù)測范例，j表示規(guī)則庫中的歷史范例，d(i，j)表 示兩個范例已知條件屬性的距離，其值大于等于0,距離越小表示兩個范例越相似。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測方法，其特征還在于:在集成所述 采集到的Ξ種數(shù)據(jù)之前，還包括對數(shù)據(jù)清洗和加載操作： 對臟數(shù)據(jù)、遺失數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)采用忽略元組、回歸填充處理，確保數(shù)據(jù)分布在各要素 的合理范圍內(nèi)，即MIN< = DATA<=MAX。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測系統(tǒng)，其特征還在于：當(dāng)提取的船 舶的姿態(tài)數(shù)據(jù)中的任意一項超過闊值時，向指定的設(shè)備發(fā)出預(yù)警姿態(tài)值和姿態(tài)圖形;形成 預(yù)警船舶姿態(tài)報表。7. -種開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測系統(tǒng)，其特征還在于包括： 采集環(huán)境動力數(shù)據(jù)、碼頭船舶數(shù)據(jù)和船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集單元； 集成所述采集到的Ξ種數(shù)據(jù)，形成環(huán)境碼頭船舶集成數(shù)據(jù)庫，形成時間連續(xù)的范例序 列的數(shù)據(jù)集成單元W及處理單元； 工作時，所述的處理單元控制所述的數(shù)據(jù)采集單元采集當(dāng)前的環(huán)境動力數(shù)據(jù)，輸入所 述的環(huán)境動力預(yù)報模型，得到設(shè)定時間段內(nèi)的環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù);所述的環(huán)境動力預(yù)測數(shù) 據(jù)至少包含風(fēng)級、風(fēng)速、風(fēng)向、潮位、洋流流速和洋流流向； 處理單元根據(jù)所述的環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)，遍歷所述的環(huán)境碼頭船舶集成數(shù)據(jù)庫中的范 例序列，選擇與當(dāng)前環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)加權(quán)歐幾里得距離最小的范例；提取選擇的最小范 例中的船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)，即為船舶在設(shè)定時間段內(nèi)的姿態(tài)預(yù)測數(shù)據(jù)； 所述的基于環(huán)境動力預(yù)測數(shù)據(jù)加權(quán)歐幾里得距離計算公式如下：其中W為環(huán)境因素風(fēng)級、風(fēng)速、風(fēng)向、潮位、洋流流速和洋流流向的權(quán)重系數(shù)；其中風(fēng)級、風(fēng)速、風(fēng)向、潮位、洋流流速和洋流流向6要素加權(quán)和為公式中X表示環(huán)境要素條件屬性，下標(biāo)m表示第幾個環(huán)境要素，η為多個專家為當(dāng)前權(quán)重 系數(shù)的打分，本系統(tǒng)中共6個要素，i表示待預(yù)測范例，j表示規(guī)則庫中的歷史范例，d(i，j)表 示兩個范例已知條件屬性的距離，其值大于等于0,距離越小表示兩個范例越相似。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測系統(tǒng)，其特征還在于包括數(shù)據(jù)預(yù) 處理模塊;該模塊在所述的數(shù)據(jù)集成之前，對所述的環(huán)境動力數(shù)據(jù)采用最小-最大規(guī)范化方 法進行數(shù)據(jù)處理：將X 從區(qū)間[min, max ]映射到區(qū)間[new_min, new_max ]即new_x。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測系統(tǒng)，其特征還在于具有碼頭船 舶規(guī)則獲取模塊，該模塊根據(jù)輸入的碼頭船舶數(shù)據(jù)和船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)，在所述的環(huán)境碼頭船 舶集成數(shù)據(jù)庫中進行精確查找出匹配范例集合，將該范例集合傳輸至所述的處理單元； 所述的碼頭船舶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)至少包括:泊位、船舶類型、噸級、載量和布纜方式。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的開敞式碼頭系泊船姿態(tài)預(yù)測系統(tǒng)，其特征還在于具有數(shù)據(jù)過 濾模塊和報警模塊； 所述的數(shù)據(jù)過濾模塊在集成所述采集到的Ξ種數(shù)據(jù)之前，對數(shù)據(jù)清洗和加載操作，對 臟數(shù)據(jù)、遺失數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)采用忽略元組W及回歸填充處理方法，確保數(shù)據(jù)分布在各要素 的合理范圍內(nèi)，即MIN< = DATA<=MAX; 所述的報警模塊當(dāng)所述處理單元提取的船舶的姿態(tài)數(shù)據(jù)中的任意一項超過闊值時，報 警模塊向指定的設(shè)備發(fā)出預(yù)警姿態(tài)值和姿態(tài)圖形;形成預(yù)警船舶姿態(tài)報表。
【文檔編號】B63B39/14GK105836066SQ201610183548
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】宋旭東, 邱占芝
【申請人】大連交通大學(xué)