基于数据挖掘的耙吸式挖泥船行为辨识方法

庄素婕， 杨 星,3， 刘克中,3， 马天明， 戴文伯， 陈新华

(1.武汉理工大学 航运学院， 湖北 武汉 430063; 2.武汉理工大学 安全科学与应急管理学院， 湖北 武汉 430063; 3.湖北省内河航运技术重点实验室， 湖北 武汉 430063；4.中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司，上海 201306)

耙吸式挖泥船是中大型自航、自载式挖泥船，因其广泛的适应性和经济性成为当今疏浚界的主力施工船舶[1]。在工程中，岸上监管人员通过工作日志了解挖泥船实际施工效果，由于人工填报存在较大误差且具有滞后性，日志数据无法满足岸上监管的需求[2-3],因而从船舶轨迹数据中挖掘船舶行为规律对于耙吸式挖泥船施工效率优化具有重要意义。

耙吸式挖泥船的行为辨识存在较大困难。首先，船舶的行为模式转换过于频繁，耙吸式挖泥船通常会在一个指定的施工区域内重复多个工作周期完成疏浚任务，一个完整工作周期需在空载航行、挖泥作业、满载航行以及抛泥作业中转换4次行为模式。其次，AIS航行状态数据的缺失加大了行为辨识的难度。船舶自动识别系统的强制安装要求使海量轨迹数据的获取成为可能，然而绝大多数挖泥船在AIS使用中存在问题[4]。AIS规范操作要求挖泥船正常航行时的航行状态为“机动船在航”，在挖泥、抛泥作业时，航行状态需更改为“操纵能力受限制”，意味着挖泥作业时船舶状态需要在“机动船在航—操纵能力受限制—机动船在航”之间来回切换。实际操作中，操作人员一般将进入挖泥区域到所有挖泥作业结束的整个流程设定为“操纵能力受限制”，人为疏忽导致输入AIS的航行状态信息与实际情况不匹配。……