摘 要

船舶航行一向以模糊性和高风险性而成为专家学者们研究的热点。随着航行规模的不断扩大，水上交通事故也越来越多，因此人们也愈发关注船舶航行风险管理这一领域。

首先，本文引出了船舶航行风险评估的发展过程、现状及趋势，船舶风险评估系统复杂工程问题解决方案的设计/开发背景和意义，并在对风险评估进行简单引出后介绍了客船航行风险监控与评估的主要算法，并分析了各自的优缺点，最后根据不同的要求和目的对应使用不同的算法，部分算法还提供了优化方法。

其次，本文通过对船舶航行风险因素的识别、选取、判断、分析的研究，符合实际情况和要求制定了选取船舶航行风险因素的五大原则并详细介绍了风险因素选取的整个步骤流程，增加了选取风险因素的可信度和说服力;对包括人为因素、硬件因素、软件因素、管理因素、自然环境、应急因素等各个风险因素进行了全面而具体的分析，呈现出了各风险因素的特征和选取理由。

然后，本文介绍了风险等级评估的方法及其产生的特定背景和使用条件。其中，我们介绍涉及统计学和灰色理论的方法，灰色关联度分析法能够在关联函数的基础上分析并确定各个指标间的密切程度和变化，因而能够作为分析的重要基础。另外，还建立风险等级评估模型，并说明了风险等级的划分。

最后，本文介绍了船舶综合风险评估系统的建立。首先对风险子系统的概念进行了讲明，指出船员子系统、航行环境子系统、船舶子系统共同组成综合风险评估系统；之后，针对评估特点，选择了以MATLAB为平台通过模糊推理系统构建模型；最后，在GUI设计中建立合适的模型并模拟海上运行环境，对所设计的航行风险评估系统进行了验证。

关键词：船舶航行；风险评估；模糊推理；风险评估系统

Abstract

Ship navigation has always been hot spots of experts for its uncertainness and high risk. with the continuous expansion of navigation scale, there are more and more water traffic accidents, so people also pay more attention to the field of ship navigation risk management.

Firstly, the development process, current situation and trend of the ship navigation risk assessment system was described, the design / development background and significance of the complex engineering problem solution of the ship risk assessment system, and introduces the main algorithms of the passenger ship navigation risk monitoring and assessment after the simple introduction of the risk assessment, and analyzes their advantages and disadvantages, finally according to different requirements and purposes Corresponding to different algorithms, some algorithms also provide optimization methods.

Secondly, through research on the identification, selection, judgment and analysis of ship's navigation risk factors, the five principles for selecting ship's navigation risk factors are formulated in accordance with the actual situation and requirements. The credibility and persuasion of risk factors; a comprehensive and specific analysis of various risk factors including human factors, hardware factors, software factors, management factors, natural environment, emergency factors, etc., showing the characteristics and Choose a reason.

Then, this article introduces the method of risk level assessment and its specific background and conditions of use. Among them we introduce methods involving statistics and grey theory, . The gray correlation analysis method can analyze and determine the closeness and change between various indicators on the basis of the correlation function, so it can be used as an important basis for analysis. In addition, a risk rating evaluation model was established, and the classification of risk ratings was explained.

Lastly, the establishment of the ship risk assessment system is described. Firstly, the concept of risk subsystem is explained, pointing out that crew subsystem, navigation environment subsystem and ship subsystem constitute a comprehensive risk assessment system; secondly, according to the characteristics of assessment, Matlab is chosen as the platform to build the model through fuzzy reasoning system; finally, the appropriate model is established in GUI design and the sea operation environment is simulated to design the navigation wind The risk assessment system is verified.

Key Words：ship navigation; risk assessment;fuzzy inference;risk assessment system

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本文主要研究内容 2

第2章 远洋客船航行风险监控与评估技术资料 4

2.1 层次分析法 4

2.2 模糊评估法 4

2.2.1 模糊推理 4

2.2.2 模糊推理系统及步骤 5

2.2.3 模糊推理在船舶航行风险评估中的应用及优缺点 5

2.3 RBF神经网络算法 6

2.3.1 RBF神经网络 6

2.3.2 粒子群算法的优化 7

2.4本章小结 7

第3章 远洋客船航行风险评估系统设计 8

3.1 风险评估系统设计 8

3.1.1 风险识别及风险因素选取原则 8

3.1.2 船舶航行风险因素选取流程 8

3.2 船舶航行风险因素分析 9

3.2.1 人为因素分析 10

3.2.2 硬件因素分析 10

3.2.3 软件因素分析 11

3.2.4 管理因素分析 11

3.2.5 自然环境分析 12

3.2.6 应急因素分析 12

3.3本章小结 12

第4章 远洋客船航行风险等级评估算法 13

4.1 灰色关联度分析法 13

4.2 风险等级评估算法 13

4.2.1 可拓学与灰色理论的应用 13

4.2.2 模型建立 14

4.2.3 风险等级划分 15

4.3本章小结 16

第5章 航行风险评估系统 17

5.1 船舶综合风险评估系统 17

5.2 综合风险评估系统 17

5.2.1 模糊推理系统 17

5.2.2 MATLAB GUI设计 24

5.3 仿真验证 26

5.4本章小结 29

第6章 总结与展望 30

参考文献 31

致 谢 33

第1章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

随着时代的不断发展，经济和贸易全球化已经成为不可改变不可逆转的时代大方向，这也推动了航运业的持续繁荣发展。全世界通过船舶航运的经济往来规模持续扩大，水上运输在国际贸易中也占据越来越大的比例。据世界海运统计，截止2019年初，全球总共有95402艘船，总计运力19.7亿dwt。各国也相继发布与航运业息息相关的政策和态度，不断推进航运业升级，扶持并促进航运市场健康发展。由此可见全球进行航运的船舶规模依然十分庞大，因此降低水上运输的风险和提高其安全性的问题已经迫在眉睫。

近年来，水上交通事故发生的频率不断增长，导致了不计其数的财产损失和人员伤亡。如2012年歌诗达协和号在意大利附近水域航行时突然搁浅，由于大量海水涌入船内，该邮轮失去平衡而发生严重的倾斜侧翻事故，导致多名乘客下落不明；2014年“岁月”号客船在航行过程中发生严重的侧翻事故导致整艘船沉没，船上466人只有174获救其余458人死亡或失踪；2015年6月1日“东方之星”旅游客船因突然遭遇强对流天气带来的狂风暴雨而沉没，船上454人仅有12人获救，其余全部遇难，这些令人触目惊心的数字无不彰显着降低水上运输风险和加大航行风险管理的重要性。这些事故按照事故发生的原因可以分为人为操作失误、船舶硬件故障、气候环境恶劣等，还可以按照事故发生的类型分为船舶之间发生撞击、船舶撞击障碍物、船体自身沉没等。船舶在航行过程中会受到各种因素（外部因素或内部因素）的影响，事故发生时其会呈现出不同的状态，因此船舶航行体系充斥着差异性、多样性和复杂性。