海事管理国家一流专业建设实践探讨——以武汉理工大学为例

基于国家一流专业建设背景,结合行业发展趋势与需求以及专业特征等因素,分析海事管理专业的人才培养定位,针对该专业在国家一流专业建设过程中存在的面向海事系统人才出口量不足、专业类别归属不符、培养模式与课程体系设置不当、专业建设责任主体不明、学生专业认可度不高等诸多困境,提出海事管理国家一流专业建设的主要思路与具体措施。

专业课程中创新创业教育资源的挖掘和充实--以武汉理工大学海事管理专业为例

以武汉理工大学海事管理专业为例,探讨在专业培养目标中明确创新创业意识和能力,建立专业课程与培养目标间支撑矩阵。通过聘请学科专家、行业专家和企业家作为兼职教师,编写教学案例,引入基于项目的教学方法,开展海上航行实习,发挥网络教学平台的创新创业教育功能,挖掘和充实专业课程中创新创业教育资源。

校园垃圾分类收集创新模式研究——以武汉理工大学为例

结合定量分析和定性分析的方法,分析武汉理工大学垃圾处理现状。并通过文献分析、问卷分析、实地调查、对比分析,设计了适用于大学校园的新型半自动全封闭式分类垃圾箱。同时针对武汉理工大学不完善的垃圾收集管理模式,构建了新型生活垃圾分类收集管理机制。希望能够在具体实施过程中不断改进,并为其他高校提供借鉴。

航运类专业“水上交通工程”课程思政实践路径

论述航运类专业“水上交通工程”课程思政建设思路及教学体系建设,结合行业与专业特点挖掘课程所蕴含的思政元素,充分利用航运文化特色教育,探讨“水上交通工程”课程思政的具体实践路径,并通过学生满意度调查验证了课程思政建设的有效性。

基于速度特征的内河LNG船舶三维动态安全区建模方法

为提高LNG船舶安全区设置的科学性,保障内河水域LNG船舶的通航安全,提出了一种基于速度特征的内河LNG船舶三维动态安全区建模方法。基于LNG船舶航行方向和速度变化的特点,将传统速度的线性分布模型改进为随机分布模型;利用区域分解法,将复杂的三维几何区域分解成若干个子区域,建立相应的边界方程;基于船舶间极限通过设定约束条件,根据其几何形状,运用停船视距理论、船舶漂移计算方法和富余水深计算方法对安全区内部结构不同方位的安全距离进行数值求解。针对某内河LNG船舶,通过设置不同速度条件进行仿真验证。研究结果表明:该模型能较真实反映船舶安全区在速度影响下的差异变化,为内河LNG船舶航路规划起到参考作用。

狭长通航隧洞船舶火灾人员应急疏散仿真研究

通航隧洞是一类为船舶穿越高山峡谷提供通航条件的新型通航建筑物,发生火灾时有害气体易于堆积、人员逃生路径狭窄、应急疏散难度大。针对待建的贵州乌江思林通航隧洞构建典型船舶火灾和人员疏散逃生模型,分析火灾事故发展过程中的特征参数变化情况,基于有毒有害气体和温度的安全限值,对横通道间距、船舶编队等因素影响下的人员疏散安全风险进行评估。结果表明:横通道间距为200 m时,3艘货船、2艘货船和1艘客船的编队情况符合人员疏散安全评估;横通道间距为300 m和400 m时,所有编队情况均无法满足人员疏散安全评估,其主要危险因素为持续吸入有毒有害气体。因此,在保障安全前提下,隧洞不宜设置300 m及以上横通道间距,客船疏散难度大,应采取下船翻坝运输的方式过坝。

航海技术专业校企协同育人的路径与模式

针对当前航海教育存在的学生专业认知度与职业认同感不足、以生为本理念贯彻有差距、培养成效与行业需求不甚匹配等问题,提出基于校企深度协同的航海类人才培养新思路,包括构建新型人才培养体系、实施弹性学制、深化课程考评改革和建设数字化课程等举措。通过持续深化校企合作,调整并落实培养计划,支持学生个性化、全面发展,通过产教深度融合,增强人才培养与行业需求的匹配度。

因子图框架下里程计辅助GNSS/INS组合导航算法

在复杂观测环境下,GNSS/INS组合导航系统的GNSS信号易受干扰从而导致INS独立导航精度迅速下降。针对上述问题,本文基于因子图的里程计辅助GNSS/INS组合导航算法,利用里程计观测信息结合非完整性约束构建航向速度约束方程,同时采用能多次线性化计算和多次迭代的因子图优化方法进行参数估计。实际车载试验解算结果表明,在GNSS信号良好时,基于因子图方法比滤波方法具有更快的收敛时间,收敛速度提高了近10倍;在GNSS信号发生中断时,添加里程计辅助后组合导航系统在东向和北向分别提升了83%和89%。与传统的滤波融合手段相比,本文采用因子图优化后在东向和北向的定位精度分别有63%、70%的改善。

双向门控循环单元在船舶轨迹预测中的应用

针对传统循环神经网络提取船舶轨迹序列特征能力不足,导致预测结果与实际轨迹之间的误差较大,影响船舶调度与航行安全的问题,将双向门控循环单元(Bidirectional Gated Recurrent Unit, Bi-GRU)神经网络应用到船舶轨迹预测中。利用Bi-GRU神经网络模型具有的前瞻特性以及大量船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)数据,提出基于Bi-GRU的船舶轨迹预测模型。结果表明,Bi-GRU的预测精度较门控循环单元(Gated Recurrent Unit, GRU)有明显提升,均方误差降低13.0%,均方根误差降低6.5%,平均绝对误差降低16.5%。研究成果可为提高船舶交通服务系统安全管理水平、判断船舶交通风险程度及智能船舶碰撞预警提供理论支撑。

基于船舶轨迹数据的几何航路网络建模方法

文中提出了一种基于船舶轨迹数据几何航路网络构建方法,通过选取符合条件的船舶轨迹特征点提取航路点区域,结合轨迹聚类与边界提取构建航路点区域的连接方法,建立几何航路网络.结果表明:该方法能够构建航行水域的几何航路网络.

基于改进DBSCAN的船舶会遇识别模型

为解决大数据下船舶会遇识别算法效率不高且存在误判等问题,提出一种融合国际海上避碰规则(International Regulations for Preventing Collisions at Sea,COLREGs)的带噪声的基于密度的空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)算法,建立船舶会遇识别模型。在DBSCAN算法对邻域内的船舶数量进行统计时,计算船舶间的最近会遇距离(distance to closest point of approach,DCPA)和最近会遇时间(time to closest point of approach,TCPA),初步筛选邻域内的噪声点;基于模糊综合评价模型计算船舶会遇风险,对邻域内的船舶进行二次筛选,实现船舶会遇态势的提取。结果表明:改进后的DBSCAN算法过滤掉传统DBSCAN算法识别到的非会遇局面,并且在同一会遇局面下的船舶数量均保持在4艘以内;输出的会遇船舶风险演变趋势对实际水域内高风险船舶的监控适用性较好,能有效辅助船舶避碰。所提识别模型对保障航行安全和提高海事监管效率具有重要意义。

航行控制算法的智能评估架构设计

控制算法测试验证评估是确保智能船舶航行性能可靠性和安全性的关键。本文梳理了国内外智能评估技术的发展现状,以Transas船舶航行模拟器为船舶智能航行虚拟测试平台,进行航行控制算法测试评估。根据船舶直线段和弯曲段航行特征建立评估指标,提出航行控制算法智能评估系统的设计思路、框架结构和构建流程,初步建立虚拟仿真测试下的船舶航行控制算法智能评估体系,指出该智能评估系统所涉及的关键技术。基于以上研究,对船舶航行控制算法虚拟测试评估技术和未来改进方向进行总结。

船舶动态驱动的碳排放时空分布规律

本文基于2018年全球集装箱船的AIS(Automatic Identification System)轨迹数据,采用自下而上的方法,计算2018年全球集装箱船的CO_(2)排放量.进一步,采用地理信息科学基础理论与技术,通过船舶排放量与地图的联动分析,挖掘集装箱船CO_(2)排放的时空分布规律,并分析主要远洋运输航线的排放特征.结果表明,2018年全球集装箱船的CO_(2)年排放量达到1.2355亿t,1月份的排放最高,而11月份排放量全年最低,在时间上呈现明显的分异特性.集装箱船月度排放的空间分布总体较为相似,排放高峰区域主要分布在靠近海岸线和主要远洋航路上,远东-欧洲航线的排放量最高.

基于航运信息服务的船联网标准体系框架

船联网标准体系框架研究旨在构建一个面向航运智能化信息服务且能适应航运业发展的标准体系。首先,通过分析国内外相关体系构建现状,采用"自上而下"的管理服务驱动方法为构建船联网标准体系框架提供指导;其次,从信息服务的角度,以信息流为导向构建航运信息服务业务模型,即采用"自下而上"的业务驱动方法构建船联网标准体系三维框架;最后,从视图分层角度,进一步对三维体系框架进行细化分类。船联网标准体系框架作为船联网标准体系的核心内容,对规范和推进船联网相关研究及建设实施具有一定的理论和现实意义。

长江干线船舶碰撞原因的故障树分析——以武汉海事局辖区水域为例

以2007年武汉海事局辖区船舶碰撞资料为基础,利用故障树分析方法构建该水域船舶碰撞故障树,进行定性、定量分析,得到包括航行疏于戒备、车舵控制失误、疏于了望等14个主要危险因素及各因素的相关事故数。在故障树分析的基础上,构建布尔代数和最小割集,计算各危险因素的概率重要度,以衡量各危险因素发生概率的变化给碰撞事故发生概率带来的影响;计算临界重要度,从敏感度和概率双重角度衡量每个危险因素的重要度。通过分析发现应急操作不当、违反其他规定、航行疏于戒备、违反分道通航、疲劳驾驶等人为因素是引起该水域船舶碰撞的重要原因。建议船公司重视船员应急培训,提高船员应急处置能力,海事管理机构加大相关法规宣传力度和监管力度。

长江中游干线降雨对航运影响的气候变化特征

根据降雨对内河航运影响的特点,将影响程度划分为轻微影响、一般影响和明显影响三个等级。利用长江中游干线17个站点1965—2008年的降雨数据,结合小波分析方法,研究了该地降雨对航运不同程度影响的气候变化特征。研究结果表明:降雨对航运业造成明显影响的频次较多且随时间波动大;降雨造成的各等级影响频次均具有微弱的下降趋势,气候倾向率的绝对值都<0.3d/10a;各等级影响频次变化的时间周期震荡大致相同,均为20a左右,且周期分界点大致相同;由小波周期可以预测,未来15a内各等级影响的频次均将处于偏多时期,降雨将更加频繁地对航运业造成影响。

长江中游通航环境风场气候变化特征及其航运影响分析

以长江中游沿岸17个气象站点风场的数据为基础,统计分析了长江中游通航环境风场的气候变化特征.研究表明:除宜昌站外长江中游各站点年平均风速总体呈减小趋势,大部分站点2000年以后年平均风速有所上升;年平均风速在20世纪80年代左右发生突变;日最大风速5级以上的天数总体呈下降趋势;巴东站2000年以后日最大风速5级以上的年天数增多(25.3d/a),荆州站点在2004年以前呈下降趋势,2004年以后5级风天数明显上升.分析结果表明,长江中游风场的气候变化对航运是有利的.

航运事故致因机理突变模型的构造与应用

利用突变理论对航运事故发生机理进行定量研究。由于该研究是一项系统工程,涉及到控制变量的提取和量化、突变模型和固有特征量的构造以及最终分析等一系列复杂过程,因此基于现有学者在突变模型应用于航运事故发生机理方面的研究,对突变模型的构造和应用过程中存在的具体问题进行深入研究,设计从控制变量提取量化、突变模型构造及拓扑到最终机理分析的整套框架。在取得足够的事故样本后,可利用该框架进一步明确航运事故机理,最终实现事故风险预控。

航运公司安全管理风险评价系统设计与开发

为使有限的监管资源发挥最有效的作用,海事管理机构需要评价与量化航运公司的安全管理风险。采用可扩展的熵权物元方法建立航运公司安全管理风险评价模型,设计与开发航运公司安全管理风险评价系统。该系统可与不同的指标体系相适应,对不同类型的航运公司进行安全管理风险等级评价和排序。对497家航运公司进行实例分析,得到较为客观、合理的评价结果。海事管理机构可以利用评价结果合理调配监管资源,提高监管效率。

基于视觉和惯性传感器的大型邮轮室内旅客身份识别方法

邮轮内部结构及场景复杂,基于监控用单目摄像头的旅客身份识别方法缺乏深度信息,无法准确识别旅客位置、航向及航向变化信息,难以在复杂场景下准确识别旅客身份。针对上述问题,提出了基于监控用单目摄像头与手持惯性传感器的大型邮轮室内旅客身份识别方法。根据YOLOv5视觉目标检测算法,提取监控视频帧中旅客的像素坐标与边界框;利用2D-3D坐标转换公式,将相机图像中旅客的像素坐标转换为物理世界中旅客与相机的相对坐标;再基于改进神经网络模型,估计旅客在相机相对坐标系下的航向角。利用旅客智能手机中惯性传感器,采集旅客运动数据,检测旅客加速度的变化,判别旅客行走状态;融合磁场强度,推算旅客在大地坐标系下的真实航向角;融合提取的视觉和惯性传感器数据,对旅客的有限特征及其关系进行编码,包括瞬时时刻行走状态、步长、相对航向角和相对距离,解决传感器信号的误差累积问题;基于构建的2幅多关联图,提出特征之间的相似度计算公式,再利用视觉与惯性传感器特征图匹配(vision and inertial sensors graph matching,VIGM)算法求解最大相似度矩阵,实现对2幅图中的同一旅客的识别。经长江“黄金3号”邮轮大厅、棋牌室、多功能厅和走廊4个场景实验,可以发现:VIGM算法在1~3 s窗口内平均匹配准确率达83.9%,与使用高成本深度相机的ViTag身份匹配算法相比,平均匹配准确率仅相差4.5%。实验结果表明:所提基于摄像头与惯性传感器的旅客身份识别方法及算法实现成本低,但识别效果与使用高成本深度相机的方法相当。