基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)，所述船舶報(bào)警系統(tǒng)包括換能器組件、測距傳感器組件、船速檢測設(shè)備、控制設(shè)備和駕駛員狀態(tài)檢測設(shè)備，所述控制設(shè)備分別與所述換能器組件、所述測距傳感器組件、所述船速檢測設(shè)備和駕駛員狀態(tài)檢測設(shè)備連接，基于所述船速檢測設(shè)備輸出的船舶行駛速度控制所述換能器組件的測量精度等級(jí)，基于所述換能器組件和所述測距傳感器組件的測量結(jié)果確定是否對(duì)船舶行駛速度報(bào)警，還基于所述駕駛員狀態(tài)檢測設(shè)備的檢測結(jié)果確定是否對(duì)駕駛員疲勞狀態(tài)報(bào)警。通過本發(fā)明，提高了船舶行駛的安全性，避免船體碰撞的事故發(fā)生，減少船舶運(yùn)營商的經(jīng)濟(jì)損失，保證了船上人員和貨物不受損傷。
【專利說明】基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及船舶行駛預(yù)警領(lǐng)域，尤其涉及一種基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的 船舶報(bào)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 船舶是指能航行或停泊于水域進(jìn)行運(yùn)輸或作業(yè)工具，按不同的使用要求而具有不 同的技術(shù)性能、裝備和結(jié)構(gòu)型式。船舶在國防、國民經(jīng)濟(jì)和海洋開發(fā)等方面都占有十分重要 的地位。
[0003] 船舶從史前刳木為舟起，經(jīng)歷了獨(dú)木舟和木板船時(shí)代，1879年世界上第一艘鋼船 問世后，又開始了以鋼船為主的時(shí)代。船舶的推進(jìn)也由19世紀(jì)的依靠人力、畜力和風(fēng)力（即 撐篙、劃槳、搖櫓、拉纖和風(fēng)帆）發(fā)展到使用機(jī)器驅(qū)動(dòng)。1807年，美國的富爾頓建成第一艘采 用明輪推進(jìn)的蒸汽機(jī)船"克萊蒙脫"號(hào)，時(shí)速約為8公里/小時(shí)。1902?1903年在法國建 造了一艘柴油機(jī)海峽小船；1903年，俄國建造的柴油機(jī)船"萬達(dá)爾"號(hào)下水。20世紀(jì)中葉， 柴油機(jī)動(dòng)力裝置遂成為運(yùn)輸船舶的主要?jiǎng)恿ρb置。英國在1947年，首先將航空用的燃?xì)廨?機(jī)改型，然后安裝在海岸快艇"加特利克"號(hào)上，以代替原來的汽油機(jī)，其主機(jī)功率為1837 千瓦，轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/分，經(jīng)齒輪減速箱和軸系驅(qū)動(dòng)螺旋槳。60年代先后，又出現(xiàn)了用燃?xì)?輪機(jī)和蒸汽輪機(jī)聯(lián)合動(dòng)力裝置的大、中型水面軍艦。原子能的發(fā)現(xiàn)和利用又為船舶動(dòng)力開 辟了一個(gè)新的途徑。1954年，美國建造的核潛艇"鸚鵡螺"號(hào)下水，功率為11025千瓦，航速 33公里；1959年，前蘇聯(lián)建成了核動(dòng)力破冰船"列寧"號(hào)，功率為32340千瓦；同年，美國核 動(dòng)力商船"薩瓦納"號(hào)下水，功率為14700千瓦。
[0004] 船舶的應(yīng)用領(lǐng)域可分為民用和軍用兩方面，在民用方面，根據(jù)船舶航運(yùn)的水域不 同，又可劃分為內(nèi)河航運(yùn)、沿海航運(yùn)和遠(yuǎn)洋航運(yùn)。無論哪一種民用方式，對(duì)于船舶的運(yùn)營商 來說，船舶都是一種特殊的大型高價(jià)商品，不僅其訂造和購買需要謹(jǐn)慎考慮，在購買后的運(yùn) 營時(shí)，船舶行駛的安全性尤其需要得到保障，一出現(xiàn)船體碰撞等事故，都會(huì)造成巨額損失， 為此，船舶制造商紛紛為船舶定制各種行駛預(yù)警設(shè)備，用于防止各項(xiàng)事故的發(fā)生。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中，存在一些船舶預(yù)警系統(tǒng)，通過對(duì)船舶行駛速度的檢測，確定當(dāng)下時(shí) 亥IJ，船舶的行駛速度是否超過當(dāng)前水域規(guī)定的最大行駛速度，并在超過時(shí)進(jìn)行語音報(bào)警，提 醒駕駛員及時(shí)采取措施，對(duì)船舶進(jìn)行減速處理，避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生。
[0006] 但是，現(xiàn)有技術(shù)中的船舶預(yù)警系統(tǒng)檢測對(duì)象單一，具有以下缺陷：（1)無法根據(jù)船 舶周圍目標(biāo)距離船體的遠(yuǎn)近確定船舶的最大行駛速度，無法根據(jù)船舶下面水域的具體情況 確定船舶的最大行駛速度，造成船舶速度控制模式過于簡單，控制效率低下；(2)在駕駛員 疲勞時(shí)，無法將駕駛員疲勞狀態(tài)提供給船上人員或船舶管理中心進(jìn)行預(yù)警；（3)在不同的 國家航行時(shí)，由于各國采用的4G通信標(biāo)準(zhǔn)不同，船舶攜帶的無線通信設(shè)備無法兼容各國通 信標(biāo)準(zhǔn)。
[0007] 因此，需要一種新型的基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)，克服現(xiàn) 有船舶報(bào)警系統(tǒng)的監(jiān)控模式單一、監(jiān)控效率低下的技術(shù)問題，根據(jù)不同的水面情況和水下 情況，靈活制定允許的最大航行速度，提高航速的控制效率，同時(shí)能夠?qū)⑻幱谖ｋU(xiǎn)狀況中的 行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)通過兼容性強(qiáng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給管理部門和其他人員，提 高了船舶監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的智能化水平。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào) 警系統(tǒng)，通過引入換能器和紅外測距傳感器分別確定水下和水面的目標(biāo)狀況，從而靈活確 定船舶當(dāng)前允許航行的最大速度，并通過攝像頭和圖像處理設(shè)備對(duì)駕駛員面部特征進(jìn)行分 析，提取駕駛員的疲勞狀態(tài)，以在船舶超速或駕駛員過于疲勞時(shí)進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)，采用FPGA 建造了兼容性強(qiáng)的移動(dòng)通信設(shè)備，保證了報(bào)警信息的及時(shí)傳遞。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系 統(tǒng)，所述船舶報(bào)警系統(tǒng)包括換能器組件、測距傳感器組件、船速檢測設(shè)備、控制設(shè)備和駕駛 員狀態(tài)檢測設(shè)備，所述控制設(shè)備分別與所述換能器組件、所述測距傳感器組件、所述船速檢 測設(shè)備和駕駛員狀態(tài)檢測設(shè)備連接，基于所述船速檢測設(shè)備輸出的船舶行駛速度控制所述 換能器組件的測量精度等級(jí)，基于所述換能器組件和所述測距傳感器組件的測量結(jié)果確定 是否對(duì)船舶行駛速度報(bào)警，還基于所述駕駛員狀態(tài)檢測設(shè)備的檢測結(jié)果確定是否對(duì)駕駛員 疲勞狀態(tài)報(bào)警。
[0010] 更具體地，在所述基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)中，進(jìn)一步包 括，換能器組件，由四個(gè)換能器組成，所述四個(gè)換能器分別位于船舶船底四角，每一個(gè)換能 器基于接收到的船舶行駛速度確定測量精度等級(jí)，所述測量精度等級(jí)包括特等、la等、lb 等和二等，所述四個(gè)換能器測量到的船舶船底距離水底最近的距離值作為船底目標(biāo)距離輸 出；測距傳感器組件，由四個(gè)紅外測距傳感器組成，所述四個(gè)紅外測距傳感器分別安裝在船 舶的四側(cè)，用于分別檢測船舶四側(cè)附近出現(xiàn)的目標(biāo)距離船體的距離，并將船舶四側(cè)附近出 現(xiàn)的目標(biāo)到船體的距離中最近的距離值作為船側(cè)目標(biāo)距離輸出；船速檢測設(shè)備，檢測并輸 出船舶行駛速度，在船舶行駛速度大于船舶最大允許行駛速度時(shí)，發(fā)出超速報(bào)警信號(hào)，在船 舶行駛速度恢復(fù)到船舶最大允許行駛速度以內(nèi)時(shí)，發(fā)出船舶速度正常信號(hào)；駕駛員狀態(tài)檢 測設(shè)備，包括設(shè)置在駕駛員駕駛位置上方的攝像頭和連接所述攝像頭的圖像處理設(shè)備，所 述圖像處理設(shè)備對(duì)所述攝像頭拍攝的駕駛員面部圖像進(jìn)行分析以確定駕駛員的疲勞狀態(tài)， 所述駕駛員的疲勞狀態(tài)包括極度疲勞、疲勞、亞清醒、清醒、極度清醒五個(gè)狀態(tài)；無線數(shù)據(jù)收 發(fā)設(shè)備，通過FPGA芯片集成LTE標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信收發(fā)接口、WiMax標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信收發(fā)接口 和HSPA+標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信收發(fā)接口，所述FPGA芯片為Xilinx公司的Virtex-7型號(hào)的芯片； 定位設(shè)備，將船舶的定位數(shù)據(jù)發(fā)送給控制設(shè)備；控制設(shè)備，連接所述換能器組件、所述測距 傳感器組件、所述船速檢測設(shè)備、所述駕駛員狀態(tài)檢測設(shè)備、所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備和所述 定位設(shè)備，基于船底目標(biāo)距離和船側(cè)目標(biāo)距離確定船舶最大允許行駛速度，將船速檢測設(shè) 備輸出的船舶行駛速度轉(zhuǎn)發(fā)給換能器組件，在接收到超速報(bào)警信號(hào)時(shí)，通過無線數(shù)據(jù)收發(fā) 設(shè)備，將所述船舶行駛速度發(fā)送給輪機(jī)員的移動(dòng)終端或船舶管理中心的無線收發(fā)平臺(tái)，將 船舶的定位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給船舶管理中心的無線收發(fā)平臺(tái)，在接收到極度疲勞狀態(tài)或疲勞狀態(tài) 時(shí)，通過無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備，將所述攝像頭拍攝的駕駛員面部圖像發(fā)送給輪機(jī)員的移動(dòng)終 端或船舶管理中心的無線收發(fā)平臺(tái)，將船舶的定位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給船舶管理中心的無線收發(fā)平 臺(tái)；顯示設(shè)備，連接控制設(shè)備，用于實(shí)時(shí)顯示船舶四側(cè)附近出現(xiàn)的目標(biāo)到船體的距離、并實(shí) 時(shí)顯示所述四個(gè)換能器測量到的距離、船舶行駛速度、船舶最大允許行駛速度、駕駛員的疲 勞狀態(tài)、所述攝像頭拍攝的駕駛員面部圖像和船舶的定位數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)設(shè)備，連接控制設(shè)備， 用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)船舶四側(cè)附近出現(xiàn)的目標(biāo)到船體的距離、并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)所述四個(gè)換能器測量到 的距離、船舶行駛速度、船舶最大允許行駛速度、駕駛員的疲勞狀態(tài)、所述攝像頭拍攝的駕 駛員面部圖像和船舶的定位數(shù)據(jù)；語音報(bào)警設(shè)備，連接控制設(shè)備，用于在接收到超速報(bào)警信 號(hào)、極度疲勞狀態(tài)或疲勞狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)的語音報(bào)警文件播放；其中，所述船速檢測設(shè)備、 所述定位設(shè)備、所述控制設(shè)備、所述顯示設(shè)備、所述存儲(chǔ)設(shè)備和所述語音報(bào)警設(shè)備位于船舶 的前端儀表盤內(nèi)，所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備位于船舶船體的頭部；其中，每一個(gè)換能器向水底 發(fā)射聲波，通過測量聲波從發(fā)射聲波到接收水底回波之間時(shí)間間隔獲得船舶船底到水底的 距離值。
[0011] 更具體地，在所述基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)中，將所述定 位設(shè)備和所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備集成為一個(gè)數(shù)據(jù)收發(fā)子系統(tǒng)。
[0012] 更具體地，在所述基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)中，所述定位 設(shè)備是GPS定位器、格洛納斯定位器、伽利略定位器或北斗衛(wèi)星定位器。
[0013] 更具體地，在所述基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)中，所述顯示 設(shè)備為液晶顯示器LCD，所述存儲(chǔ)設(shè)備為同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM，所述語音報(bào)警設(shè)備為 揚(yáng)聲器。
[0014] 更具體地，在所述基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)中，所述紅外 測距傳感器包括多個(gè)紅外測距單元，分別對(duì)各自預(yù)定的檢測范圍進(jìn)行船舶側(cè)面目標(biāo)的檢 測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中：
[0016] 圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0017] 圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警 系統(tǒng)的駕駛員狀態(tài)檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)的 實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019] 船舶是重要的交通工具和貨運(yùn)設(shè)備，相比較陸運(yùn)和空運(yùn)來說，雖然船運(yùn)具有先天 的劣勢，例如運(yùn)輸時(shí)間長、運(yùn)輸效率低下的問題，但是船運(yùn)具有運(yùn)力大、價(jià)格便宜、運(yùn)輸過程 干擾小、運(yùn)期穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，適合特殊貨物和載重貨物的運(yùn)輸，因此，船運(yùn)一直在運(yùn)輸中占據(jù) 一席之地。
[0020] 但是，對(duì)于運(yùn)營方來說，船舶造價(jià)較高，一艘運(yùn)輸船的價(jià)格動(dòng)輒數(shù)千萬級(jí)，同時(shí)，船 舶的維修費(fèi)用昂貴，如果在行駛過程中船舶發(fā)生碰撞等事故，由于水面交通相對(duì)遲緩，水面 上維修的技術(shù)難度高，導(dǎo)致船舶維修耗時(shí)長、造價(jià)高。因此，盡量避免船舶事故，是每一個(gè)運(yùn) 營方都努力要做的工作。為此，需要為船舶定制預(yù)警系統(tǒng)，防范于未然。
[0021] 本發(fā)明提出的基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)，能夠高效、全方 位地保證船舶行駛速度在危險(xiǎn)范圍之外，避免水面、水下碰撞事故的發(fā)生，同時(shí)避免駕駛員 疲勞駕駛，提高船舶行駛的安全性。
[0022] 圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖，所述船舶報(bào)警系統(tǒng)包括以下部件：換能器組件1、測距傳感器組件2、船 速檢測設(shè)備3、駕駛員狀態(tài)檢測設(shè)備4、控制設(shè)備5、無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備6、定位設(shè)備7、顯示設(shè) 備8、存儲(chǔ)設(shè)備9和語音報(bào)警設(shè)備10,控制設(shè)備5分別與換能器組件1、測距傳感器組件2、 船速檢測設(shè)備3、駕駛員狀態(tài)檢測設(shè)備4、無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備6、定位設(shè)備7、顯示設(shè)備8、存儲(chǔ) 設(shè)備9和語音報(bào)警設(shè)備10連接，負(fù)責(zé)多個(gè)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互，同時(shí)，所述船舶報(bào)警系統(tǒng)還 包括電源設(shè)備，以對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行供電。
[0023] 換能器組件1的具體結(jié)構(gòu)為：由四個(gè)換能器組成，所述四個(gè)換能器分別位于船舶 船底四角，每一個(gè)換能器基于接收到的船舶行駛速度確定測量精度等級(jí)，所述測量精度等 級(jí)包括特等、la等、lb等和二等，所述四個(gè)換能器測量到的船舶船底距離水底最近的距離 值作為船底目標(biāo)距離輸出。
[0024] 測距傳感器組件2的具體結(jié)構(gòu)為：由四個(gè)紅外測距傳感器組成，所述四個(gè)紅外測 距傳感器分別安裝在船舶的四側(cè)，用于分別檢測船舶四側(cè)附近出現(xiàn)的目標(biāo)距離船體的距 離，并將船舶四側(cè)附近出現(xiàn)的目標(biāo)到船體的距離中最近的距離值作為船側(cè)目標(biāo)距離輸出。
[0025] 船速檢測設(shè)備3,用于檢測并輸出船舶行駛速度，在船舶行駛速度大于船舶最大允 許行駛速度時(shí)，發(fā)出超速報(bào)警信號(hào)，在船舶行駛速度恢復(fù)到船舶最大允許行駛速度以內(nèi)時(shí)， 發(fā)出船舶速度正常信號(hào)。
[0026] 參照?qǐng)D2,駕駛員狀態(tài)檢測設(shè)備4的具體結(jié)構(gòu)為，包括設(shè)置在駕駛員駕駛位置上方 的攝像頭41和連接所述攝像頭的圖像處理設(shè)備42,所述圖像處理設(shè)備42對(duì)攝像頭41拍攝 的駕駛員面部圖像進(jìn)行分析以確定駕駛員的疲勞狀態(tài)，所述駕駛員的疲勞狀態(tài)包括極度疲 勞、疲勞、亞清醒、清醒、極度清醒五個(gè)狀態(tài)。
[0027] 無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備6,采用FPGA芯片集成各類4G通信接口，包括LTE標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng) 通信收發(fā)接口、WiMax標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信收發(fā)接口和HSPA+標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信收發(fā)接口，所述 FPGA芯片為Xilinx公司的Virtex-7型號(hào)的芯片。
[0028] 定位設(shè)備7，用于將船舶的定位數(shù)據(jù)發(fā)送給控制設(shè)備5;顯示設(shè)備8,用于實(shí)時(shí)顯示 船舶四側(cè)附近出現(xiàn)的目標(biāo)到船體的距離、并實(shí)時(shí)顯示所述四個(gè)換能器測量到的距離、船舶 行駛速度、船舶最大允許行駛速度、駕駛員的疲勞狀態(tài)、所述攝像頭41拍攝的駕駛員面部 圖像和船舶的定位數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)設(shè)備9,用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)船舶四側(cè)附近出現(xiàn)的目標(biāo)到船體的距 離、并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)所述四個(gè)換能器測量到的距離、船舶行駛速度、船舶最大允許行駛速度、駕 駛員的疲勞狀態(tài)、所述攝像頭41拍攝的駕駛員面部圖像和船舶的定位數(shù)據(jù)；語音報(bào)警設(shè)備 10,用于在接收到超速報(bào)警信號(hào)、極度疲勞狀態(tài)或疲勞狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)的語音報(bào)警文件播 放；
[0029] 控制設(shè)備5, 一方面，基于船底目標(biāo)距離和船側(cè)目標(biāo)距離確定船舶最大允許行駛速 度，在確定船舶最大允許行駛速度時(shí)，可以根據(jù)運(yùn)營方或管理方的需要，為船底目標(biāo)距離和 船側(cè)目標(biāo)距離靈活設(shè)置不同的權(quán)重，另一方面，將船速檢測設(shè)備3輸出的船舶行駛速度轉(zhuǎn) 發(fā)給換能器組件，以便于每一換能器控制自己的測量精度等級(jí)；同時(shí)，控制設(shè)備5在接收到 超速報(bào)警信號(hào)時(shí)，通過無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備6,將所述船舶行駛速度發(fā)送給輪機(jī)員的移動(dòng)終 端或船舶管理中心的無線收發(fā)平臺(tái)，將船舶的定位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給船舶管理中心的無線收發(fā)平 臺(tái)，在接收到極度疲勞狀態(tài)或疲勞狀態(tài)時(shí)，通過無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備6,將所述攝像頭41拍攝 的駕駛員面部圖像發(fā)送給輪機(jī)員的移動(dòng)終端或船舶管理中心的無線收發(fā)平臺(tái)，將船舶的定 位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給船舶管理中心的無線收發(fā)平臺(tái)；
[0030] 其中，所述船速檢測設(shè)備3、所述定位設(shè)備7、所述控制設(shè)備5、所述顯示設(shè)備8、所 述存儲(chǔ)設(shè)備9和所述語音報(bào)警設(shè)備10都位于船舶的前端儀表盤內(nèi)，所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備 6位于船舶船體的頭部；每一個(gè)換能器的工作原理如下，換能器向水底發(fā)射聲波，通過測量 聲波從發(fā)射聲波到接收水底回波之間時(shí)間間隔獲得船舶船底到水底的距離值。
[0031] 其中，所述船舶報(bào)警系統(tǒng)可以將所述定位設(shè)備7和所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備6集成 為一個(gè)數(shù)據(jù)收發(fā)子系統(tǒng)；所述定位設(shè)備可選擇為GPS定位器、格洛納斯定位器、伽利略定位 器和北斗衛(wèi)星定位器中的一種；所述顯示設(shè)備8可選為液晶顯示器LCD，所述存儲(chǔ)設(shè)備9可 選為同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM，所述語音報(bào)警設(shè)備10可選為揚(yáng)聲器；所述紅外測距傳感 器可包括多個(gè)紅外測距單元，分別對(duì)各自預(yù)定的檢測范圍進(jìn)行船舶側(cè)面目標(biāo)的檢測。
[0032] 另外，所述紅外測距傳感器是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，按照功能可分成五類： (1)輻射計(jì)，用于輻射和光譜測量；（2)搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其 空間位置并對(duì)它的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤；（3)熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個(gè)目標(biāo)紅外輻射的分布圖像； (4)紅外測距和通信系統(tǒng)；（5)混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個(gè)或者多個(gè)的組合。其 按探測機(jī)理可分成為光子探測器和熱探測器。紅外傳感技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國防和工農(nóng) 業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。其原理為，紅外測距傳感器具有一對(duì)紅外信號(hào)發(fā)射與接收二 極管，利用的紅外測距傳感器例如LDM301發(fā)射出一束紅外光，在照射到物體后形成一個(gè)反 射的過程，反射到傳感器后接收信號(hào)，然后利用CCD圖像處理接收發(fā)射與接收的時(shí)間差的 數(shù)據(jù)。經(jīng)信號(hào)處理器處理后計(jì)算出物體的距離。這不僅可以使用于自然表面，也可用于加 反射板。測量距離遠(yuǎn)，很高的頻率響應(yīng)，適合于惡劣的環(huán)境中。
[0033] 本發(fā)明的基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)，搭建了一個(gè)集成駕駛 員狀態(tài)監(jiān)控、船舶行駛速度靈活設(shè)定、兼容各種移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)警平臺(tái)，通過船舶行駛速 度設(shè)置監(jiān)控水下地貌的換能器的測量精度，根據(jù)水面和水下目標(biāo)的距離檢測，設(shè)置船舶允 許行駛的最大速度，同時(shí)，在使用攝像頭和圖像處理設(shè)備提取駕駛員面部特征，分析出駕駛 員的疲勞狀態(tài)，在超速或駕駛員疲憊時(shí)，將相關(guān)報(bào)警信息通過兼容性強(qiáng)的移動(dòng)通信接口無 線發(fā)送給其他管理人員和船舶管理中心，以便于及時(shí)采取措施，改善船舶行駛狀態(tài)，避免船 舶事故發(fā)生。
[0034] 可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以 限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下， 都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等 同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì) 以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍 內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于，所述船舶報(bào)警 系統(tǒng)包括換能器組件、測距傳感器組件、船速檢測設(shè)備、控制設(shè)備和駕駛員狀態(tài)檢測設(shè)備， 所述控制設(shè)備分別與所述換能器組件、所述測距傳感器組件、所述船速檢測設(shè)備和駕駛員 狀態(tài)檢測設(shè)備連接，基于所述船速檢測設(shè)備輸出的船舶行駛速度控制所述換能器組件的測 量精度等級(jí)，基于所述換能器組件和所述測距傳感器組件的測量結(jié)果確定是否對(duì)船舶行駛 速度報(bào)警，還基于所述駕駛員狀態(tài)檢測設(shè)備的檢測結(jié)果確定是否對(duì)駕駛員疲勞狀態(tài)報(bào)警。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)，其特征在 于，所述船舶報(bào)警系統(tǒng)還包括： 換能器組件，由四個(gè)換能器組成，所述四個(gè)換能器分別位于船舶船底四角，每一個(gè)換能 器基于接收到的船舶行駛速度確定測量精度等級(jí)，所述測量精度等級(jí)包括特等、la等、lb 等和二等，所述四個(gè)換能器測量到的船舶船底距離水底最近的距離值作為船底目標(biāo)距離輸 出； 測距傳感器組件，由四個(gè)紅外測距傳感器組成，所述四個(gè)紅外測距傳感器分別安裝在 船舶的四側(cè)，用于分別檢測船舶四側(cè)附近出現(xiàn)的目標(biāo)距離船體的距離，并將船舶四側(cè)附近 出現(xiàn)的目標(biāo)到船體的距離中最近的距離值作為船側(cè)目標(biāo)距離輸出； 船速檢測設(shè)備，檢測并輸出船舶行駛速度，在船舶行駛速度大于船舶最大允許行駛速 度時(shí)，發(fā)出超速報(bào)警信號(hào)，在船舶行駛速度恢復(fù)到船舶最大允許行駛速度以內(nèi)時(shí)，發(fā)出船舶 速度正常信號(hào)； 駕駛員狀態(tài)檢測設(shè)備，包括設(shè)置在駕駛員駕駛位置上方的攝像頭和連接所述攝像頭的 圖像處理設(shè)備，所述圖像處理設(shè)備對(duì)所述攝像頭拍攝的駕駛員面部圖像進(jìn)行分析以確定駕 駛員的疲勞狀態(tài)，所述駕駛員的疲勞狀態(tài)包括極度疲勞、疲勞、亞清醒、清醒、極度清醒五個(gè) 狀態(tài)； 無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備，通過FPGA芯片集成LTE標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信收發(fā)接口、WiMax標(biāo)準(zhǔn)的 移動(dòng)通信收發(fā)接口和HSPA+標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信收發(fā)接口，所述FPGA芯片為Xilinx公司的 Virtex-7型號(hào)的芯片； 定位設(shè)備，將船舶的定位數(shù)據(jù)發(fā)送給控制設(shè)備； 控制設(shè)備，連接所述換能器組件、所述測距傳感器組件、所述船速檢測設(shè)備、所述駕駛 員狀態(tài)檢測設(shè)備、所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備和所述定位設(shè)備，基于船底目標(biāo)距離和船側(cè)目標(biāo) 距離確定船舶最大允許行駛速度，將船速檢測設(shè)備輸出的船舶行駛速度轉(zhuǎn)發(fā)給換能器組 件，在接收到超速報(bào)警信號(hào)時(shí)，通過無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備，將所述船舶行駛速度發(fā)送給輪機(jī)員 的移動(dòng)終端或船舶管理中心的無線收發(fā)平臺(tái)，將船舶的定位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給船舶管理中心的無 線收發(fā)平臺(tái)，在接收到極度疲勞狀態(tài)或疲勞狀態(tài)時(shí)，通過無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備，將所述攝像頭 拍攝的駕駛員面部圖像發(fā)送給輪機(jī)員的移動(dòng)終端或船舶管理中心的無線收發(fā)平臺(tái)，將船舶 的定位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給船舶管理中心的無線收發(fā)平臺(tái)； 顯示設(shè)備，連接控制設(shè)備，用于實(shí)時(shí)顯示船舶四側(cè)附近出現(xiàn)的目標(biāo)到船體的距離、并實(shí) 時(shí)顯示所述四個(gè)換能器測量到的距離、船舶行駛速度、船舶最大允許行駛速度、駕駛員的疲 勞狀態(tài)、所述攝像頭拍攝的駕駛員面部圖像和船舶的定位數(shù)據(jù)； 存儲(chǔ)設(shè)備，連接控制設(shè)備，用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)船舶四側(cè)附近出現(xiàn)的目標(biāo)到船體的距離、并實(shí) 時(shí)存儲(chǔ)所述四個(gè)換能器測量到的距離、船舶行駛速度、船舶最大允許行駛速度、駕駛員的疲 勞狀態(tài)、所述攝像頭拍攝的駕駛員面部圖像和船舶的定位數(shù)據(jù)； 語音報(bào)警設(shè)備，連接控制設(shè)備，用于在接收到超速報(bào)警信號(hào)、極度疲勞狀態(tài)或疲勞狀態(tài) 時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)的語音報(bào)警文件播放； 其中，所述船速檢測設(shè)備、所述定位設(shè)備、所述控制設(shè)備、所述顯示設(shè)備、所述存儲(chǔ)設(shè)備 和所述語音報(bào)警設(shè)備位于船舶的前端儀表盤內(nèi)，所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備位于船舶船體的頭 部； 其中，每一個(gè)換能器向水底發(fā)射聲波，通過測量聲波從發(fā)射聲波到接收水底回波之間 時(shí)間間隔獲得船舶船底到水底的距離值。
3. 如權(quán)利要求2所述的基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)，其特征在 于： 將所述定位設(shè)備和所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備集成為一個(gè)數(shù)據(jù)收發(fā)子系統(tǒng)。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)，其特征 在于： 所述定位設(shè)備是GPS定位器、格洛納斯定位器、伽利略定位器或北斗衛(wèi)星定位器。
5. 如權(quán)利要求2或3所述的基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)，其特征 在于： 所述顯示設(shè)備為液晶顯示器LCD，所述存儲(chǔ)設(shè)備為同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM，所述語 音報(bào)警設(shè)備為揚(yáng)聲器。
6. 如權(quán)利要求2或3所述的基于行駛速度和駕駛員疲勞狀態(tài)的船舶報(bào)警系統(tǒng)，其特征 在于： 所述紅外測距傳感器包括多個(gè)紅外測距單元，分別對(duì)各自預(yù)定的檢測范圍進(jìn)行船舶側(cè) 面目標(biāo)的檢測。
【文檔編號(hào)】G08G3/00GK104123808SQ201410362425
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:無錫北斗星通信息科技有限公司