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申请/专利权人：中交第四航务工程勘察设计院有限公司;中交智慧城市生态发展(广州)有限公司

摘要：本发明公开了一种基于水动力模拟的内河航道通航预警方法及系统，用于提高内河航道的通航安全性。首先，获取目标河段的地理环境信息，并离散化为三角形网格节点。通过爬虫技术获取上下游水文站的流量和水位变化数据，确定水动力模拟边界条件。然后，利用二维水动力模拟法构建水动力模型，对目标河段进行水文信息模拟。根据模拟结果和船舶数据，确定船舶通航适宜度，进行通航预警操作。这种方法结合了地理信息、水文数据和水动力模拟技术，能够准确评估内河航道的通航情况，为船舶通航提供及时预警，保障了航道通航的安全性和顺畅性。

主权项：1.一种基于水动力模拟的内河航道通航预警方法，其特征在于，包括以下步骤：获取目标河段的地理环境信息，根据所述地理环境信息将目标河段基于非结构三角形网格进行离散，得到目标河段的离散三角形网格；基于爬虫技术获取目标河段上游水文站和下游水文站的流量变化数据、水位变化数据，对所述流量变化数据和水位变化数据进行分析，确定水动力模拟边界条件；基于二维水动力模拟法和所述水动力模拟边界条件构建水动力模型，根据所述水动力模型对目标河段进行水文信息模拟，得到模拟结果；获取待进入目标河段航行的船舶数据，根据所述模拟结果和船舶数据进行分析，确定待进入目标河段航行的第一船舶通航适宜度数据和第二船舶通航适宜度数据；根据所述第一船舶通航适宜度数据和第二船舶通航适宜度数据对待进入目标河段的船舶进行通航预警操作；所述基于二维水动力模拟法和所述水动力模拟边界条件构建水动力模型，根据所述水动力模型对目标河段进行水文信息模拟，得到模拟结果，具体为：根据所述目标河段的地理环境信息获取每个离散三角形网格的高程值，将所述高程值映射至每个离散三角形网格中；选择预设数量的离散三角形网格进行监测区域，获取所述监测区域的水深、X方向流速和Y方向流速，通过空间插值法对所述监测区域的水深、X方向流速和Y方向流速进行分析，预测在目标河段中每个离散三角形网格的水深、X方向流速和Y方向流速；基于二维浅水方程构建水动力模型，并根据所述水动力模拟边界条件对水动力模型进行边界条件设置，通过显式时间积分方法将所述二维浅水方程离散化为有限差分形式；根据所述水动力模拟边界条件获取目标河段上游和下游的实时水文数据；将所述目标河段中每个离散三角形网格的水深、X方向流速和Y方向流速、实时水文数据导入所述水动力模型中作为水动力模型的初始条件，预设时间步长，通过在当前时间步长中根据二维浅水方程和边界条件，模拟并计算下一时间步长的每个离散三角形网格的水深、X方向流速、Y方向流速，得到模拟结果；所述获取待进入目标河段航行的船舶数据，根据所述模拟结果和船舶数据进行分析，确定待进入目标河段航行的第一船舶通航适宜度数据和第二船舶通航适宜度数据，具体为：构建船舶信息数据库，获取不同类型的船舶图像数据，基于图像识别算法提取所述船舶图像数据的船舶轮廓特征、颜色特征、大小特征，并获取不同船舶类型的通航属性条件，所述通航属性条件包括最小吃水深度、最小通航宽度、最大通航流速数据，将不同船舶类型的船舶轮廓特征、颜色特征、大小特征、通航属性条件导入所述船舶信息数据库中，并形成一一对应关系；根据灯塔观测系统获取距离目标河段预设距离长度的实时船舶图像数据，根据所述实时船舶图像数据确定船舶行驶方向，根据所述行驶方向识别待进入目标河段的船舶，将待进入目标河段的船舶在所述实时船舶图像数据中进行标记，得到标记船舶图像数据；对所述标记船舶图像数据进行轮廓、颜色、大小特征的提取，得到船舶特征数据，将所述船舶特征数据导入船舶信息数据库中进行匹配，识别待进入目标河段航行的船舶所属船舶类型，得到船舶识别结果；根据所述船舶识别结果和船舶信息数据库提取识别结果中待航行船舶通航属性条件，根据所述模拟结果对待航行船舶通航属性条件进行适宜度评估，得到第一船舶航行适宜度数据；当第一船舶航行适宜度数据小于预设值时，获取历史预设时间段上游和下游水文站的历史水文变化数据，基于LSTM模型构建水文数据预测模型，将所述历史水文变化数据导入水文数据预测模型中进行学习和训练；获取第二预设时间段上游和下游水文站的实时水文变化数据，将实时水文变化数据对未来预设时间段目标河道的上游和下游水文数据机型预测，得到预测结果；将所述预测结果导入水动力模型中，并根据所述模拟结果对水洞力模拟模型的初始条件进行更新，得到第二模拟结果，根据所述第二模拟结果和待航行船舶通航属性条件分析未来预设时间段在目标河段航行适宜度，得到第二船舶航行适宜度数据；所述根据所述第一船舶通航适宜度数据和第二船舶通航适宜度数据对待进入目标河段的船舶进行通航预警操作，具体为：根据所述第一船舶通航适宜度数据将目标河段中满足待航行船舶通航属性条件的离散三角形网格的通航条件设为1，其余节点设为0，将所有通航条件为1的离散三角形网格进行输出，得到航道可通航范围；对所述可通航范围进行分析，若可通航范围在目标河道中能够贯通，根据第二船舶通航适宜度数据确定在未来预设时间段的可通航范围变化，根据所述可通航范围变化确定待进入目标河段航行船舶的推荐航行区域和航行速度，得到第一通航预警方案；若可通航范围在目标河道中无法贯通，根据第二船舶通航适宜度数据确定在未来预设时间段的可通航范围变化，根据所述可通航范围变化确定待进入目标河段航行船舶的等待时间，得到第二通航预警方案；根据所述第一通航预警方案和第二通航预警方案对待进入目标河段的船舶进行通航预警操作。

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