Розробка системи управління безпекою судноводіння на основі прогнозу дій навігатора засобами Data mining

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.229237

Ключові слова:

управління судном, ергатична система, безпека мореплавства, поведінка навігатора, прогнозування аварій

Анотація

Враховуючи сучасні тенденції розвитку ергатичних систем морського транспорту було визначено фактори впливу навігатора на процеси управління судном. В рамках гіпотези дослідження для підвищення безпеки судноводіння необхідно застосувати прогностичні моделі Data mining та автоматизацію управління рухом судна.

Запропоновано схему ергатичної системи управління судном та модель ідентифікації впливу «людського фактору» навігатора під час судноводіння. У рамках моделі, що побудована на принципах дерев прийняття рішень навігатором, застосовано прогноз засобами Data mining з урахуванням ідентифікаторів виникнення критичної ситуації. За результатами прогнозу розроблено метод оптимального керуванні рухом судна у критичних ситуаціях що спрацьовує на вузлах дерева прийняття рішень навігатором та знижує імовірність критичного впливу на управління судном.

Запропоновані підходи було апробовано у науково-дослідній лабораторії «Розробки систем підтримки прийняття рішень, ергатичних та автоматизованих систем управління рухом судна». Застосовування тренажеру Navi Trainer 5000 navigation simulator (Wärtsilä Corporation, Фінляндія) та імітаційне моделювання роботи системи управління безпекою судноводіння у критичних ситуаціях дозволила підтвердити її результативність. В результаті апробації було визначено, що активізація системи дозволила зменшити імовірність виникнення критичних ситуацій на 18–54 %. У 11 % випадків система переводила процеси керування рухом судна в автоматичний режим та, як наслідок, знизити рівень ризику виникнення аварійних ситуацій.

Використання автоматизованих засобів Data mining дозволило нівелювати негативний прояв «людського фактору» навігатора та зменшити середній час на виконання маневрів при куруванні судном до 23 %

Біографії авторів

Павло Сергійович Носов, Херсонська державна морська академія

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра судноводіння

Сергій Миколайович Зінченко, Херсонська державна морська академія

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра управління судном

Андрій Павлович Бень, Херсонська державна морська академія

Кандидат технічних наук, професор, проректор з науково-педагогічної роботи

Юрій Олександрович Прокопчук, Інститут Технічної Механіки НАН України

Доктор технічних наук, доцент, провідний науковий співробітник

Відділ системного аналізу та проблем управління

Ігор Степанович Попович, Херсонський державний унiверситет

Доктор психологічних наук, професор

Кафедра загальної та соціальної психології

Дмитро Георгійович Круглий, Херсонська державна морська академія

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра інноваційних технологій та технічних засобів судноводіння

Посилання

  1. Andersson, P., Ivehammar, P. (2016). Cost Benefit Analysis of Dynamic Route Planning at Sea. Transportation Research Procedia, 14, 193–202. doi: https://doi.org/10.1016/j.trpro.2016.05.055
  2. Benyon, D. (2006). Information Space. Encyclopedia of Human Computer Interaction, 344–347. doi: https://doi.org/10.4018/978-1-59140-562-7.ch053
  3. Chen, L., Xu, X., Zhang, P., Zhang, X. (2018). Analysis on Port and Maritime Transport System Researches. Journal of Advanced Transportation, 2018, 1–20. doi: https://doi.org/10.1155/2018/6471625
  4. Romero, C., Mejia, M. (Eds.) (2020). Maritime Transportation and Ocean Policies. WMU. doi: https://doi.org/10.21677/srca201909
  5. Pleskacz, K., Uriasz, J. (2012). Understanding of Navigational Information Systems. Annual of Navigation, 19 (1), 121–132. doi: https://doi.org/10.2478/v10367-012-0010-z
  6. Valdez Banda, O. A., Kujala, P., Hirdaris, S. (2021). Virtual special Issue: Autonomous vessels safety. Safety Science, 136, 105144. doi: https://doi.org/10.1016/j.ssci.2020.105144
  7. Pinakpani, P., Polisetty, A., Bhaskar, G., Sunil, H., Mohan, B., Deepthi, D., Sidhireddy, A. (2020). An Algorithmic Approach for Maritime Transportation. International Journal of Advanced Computer Science and Applications, 11 (2). doi: https://doi.org/10.14569/ijacsa.2020.0110296
  8. Bazaras, D., Palšaitis, R., Petraška, A., Zvaigzne, A. (2017). Criteria System of Emergency Situations Risks Assessment in the Baltic Sea Ports. Transport and Telecommunication Journal, 18 (4), 275–281. doi: https://doi.org/10.1515/ttj-2017-0024
  9. Smolarek, L. (2010). Dimensioning the Navigational Safety in Maritime Transport. Journal of Konbin, 14-15 (2010), 271–280. doi: https://doi.org/10.2478/v10040-008-0184-6
  10. Hareide, O. S., Ostnes, R. (2017). Scan Pattern for the Maritime Navigator. TransNav, the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 11 (1), 39–47. doi: https://doi.org/10.12716/1001.11.01.03
  11. Devlin, K. (2006). Situation theory and situation semantics. Handbook of the History of Logic, 601–664. doi: https://doi.org/10.1016/s1874-5857(06)80034-8
  12. Smirnova, O. (2018). Situation Awareness for Navigation Safety Control. TransNav, the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 12 (2), 383–388. doi: https://doi.org/10.12716/1001.12.02.20
  13. Cherniavskyi, V., Popova, H., Sherman, M., Voloshynov, S., Yurzhenko, A. (2020). Mixed reality technologies as a tool to form professional competency of sea transport professionals. CEUR Workshop Proceedings, 2740, 217–231. Available at: http://ceur-ws.org/Vol-2740/20200217.pdf
  14. Zhou, X. Y., Liu, Z. J., Wu, Z. L., Wang, F. W. (2019). Quantitative Processing of Situation Awareness for Autonomous Ships Navigation. TransNav, the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 13 (1), 25–31. doi: https://doi.org/10.12716/1001.13.01.01
  15. Benz, T. M. (2019). Multi-modal user interfaces in teleoperation. Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen. doi: http://dx.doi.org/10.18154/RWTH-2019-03285
  16. Psarros, G. A. (2015). Bayesian Perspective on the Deck Officer's Situation Awareness to Navigation Accidents. Procedia Manufacturing, 3, 2341–2348. doi: https://doi.org/10.1016/j.promfg.2015.07.381
  17. Popovych, I., Blynova, O., Kuzikova, S., Shcherbak, T., Lappo, V., Bilous, R. (2021). Empirical research of vitality of representatives of parachuting and yoga practice: a comparative analysis. Journal of Physical Education and Sport, 21 (1), 218–226. doi: https://doi.org/10.7752/jpes.2021.01029
  18. Popova, H., Yurzhenko, A. (2019). Competency framework as an instrument to assess professional competency of future seafarers. CEUR Workshop Proceedings, 2387, 409–413. Available at: http://ceur-ws.org/Vol-2387/20190409.pdf
  19. Popovych, I., Blynova, O., Nosov, P., Zinchenko, S., Kononenko, O. (2021). Psychological factors of competitiveness of the women’s youth handball team. Journal of Physical Education and Sport, 21 (1), 227–235. doi: https://doi.org/10.7752/jpes.2021.01030
  20. Torskiy, V., Topalov, V. P., Chesnokova, M. (2016). Conceptual Grounds of Navigation Safety. TransNav, the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 10 (1), 79–82. doi: https://doi.org/10.12716/1001.10.01.08
  21. Kim, D.-Y., Jo, D.-W., Yi, M.-R., Park, G.-K. (2010). Intelligent Navigation Safety Information System based on Information-Fusion Technology. Journal of Korean Institute of Intelligent Systems, 20 (2), 226–233. doi: https://doi.org/10.5391/jkiis.2010.20.2.226
  22. Gartenberg, D., Breslow, L., McCurry, J. M., Trafton, J. G. (2013). Situation Awareness Recovery. Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society, 56 (4), 710–727. doi: https://doi.org/10.1177/0018720813506223
  23. Zinchenko, S., Tovstokoryi, O., Nosov, P., Popovych, I., Kobets, V., Abramov, G. (2020). Mathematical support of the vessel information and risk control systems. CEUR Workshop Proceedings, 2805, 335–354. Available at: http://ceur-ws.org/Vol-2805/paper25.pdf
  24. Nosov, P., Zinchenko, S., Popovych, I. S., Safonov, M., Palamarchuk, I., Blakh, V. (2020). Decision support during the vessel control at the time of negative manifestation of human factor. CEUR Workshop Proceedings, 2608, 12–26. Available at: http://ceur-ws.org/Vol-2608/paper2.pdf
  25. Solovey, O., Ben, A., Dudchenko, S., Nosov, P. (2020). Development of control model for loading operations on heavy lift vessels based on inverse algorithm. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (2 (107)), 48–56. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.214856
  26. Volkov, Y. (2019). A study of decomposition of a group of ships for preliminary forecasting of dangerous approaching. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (3 (99)), 6–12. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.165684
  27. Nosov, P., Ben, A., Zinchenko, S., Popovych, I., Mateichuk, V., Nosova, H. (2020). Formal approaches to identify cadet fatigue factors by means of marine navigation simulators. CEUR Workshop Proceedings, 2732, 823–838. Available at: http://ceur-ws.org/Vol-2732/20200823.pdf
  28. Prokopchuk, Y. A. (2017). Sketch of the Formal Theory of Creativity. Dnepr: PSACEA Press, 452. Available at: https://www.researchgate.net/publication/319331415_Sketch_of_the_formal_theory_of_creativity
  29. Marasanov, V., Sharko, A., Sharko, A., Stepanchikov, D. (2019). Modeling of Energy Spectrum of Acoustic-emission Signals in Dynamic Deformation Processes of Medium with Microstructure. 2019 IEEE 39th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). doi: https://doi.org/10.1109/elnano.2019.8783809
  30. Babichev, S., Sharko, O., Sharko, A., Mikhalyov, O. (2019). Soft Filtering of Acoustic Emission Signals Based on the Complex Use of Huang Transform and Wavelet Analysis. Lecture Notes in Computational Intelligence and Decision Making, 3–19. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-26474-1_1
  31. Khrennikov, A. Yu., Nilson, M. (2004). Theory of P-Adic Valued Probability. P-adic Deterministic and Random Dynamics, 229–254. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4020-2660-7_13
  32. Breiman, L., Friedman, J. H., Olshen, R. A., Stone, C. J. (1984). Classification and Regression Trees. Wadsworth, Belmont, CA.
  33. Babichev, S., Durnyak, B., Sharko, O., Sharko, A. (2020). Technique of Metals Strength Properties Diagnostics Based on the Complex Use of Fuzzy Inference System and Hybrid Neural Network. Data Stream Mining & Processing, 114–126. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-61656-4_7
  34. Popovych, I., Blynova, O., Halian, I., Savchuk, O. (2020). Self-efficacy of future athletes with different levels of psychological safety. Journal of Physical Education and Sport, 20 (5), 2718–2724. doi: https://doi.org/10.7752/jpes.2020.05370

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-30

Як цитувати

Носов, П. С. ., Зінченко, С. М., Бень, А. П., Прокопчук, Ю. О., Маменко, П. П., Попович, І. С., Мойсеєнко, В. С., & Круглий, Д. Г. (2021). Розробка системи управління безпекою судноводіння на основі прогнозу дій навігатора засобами Data mining. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(9 (110), 55–68. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.229237

Номер

Том 2 № 9 (110) (2021): Інформаційно-керуючі системи

Розділ

Інформаційно-керуючі системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Павло Сергійович Носов, Сергій Миколайович Зінченко, Андрій Павлович Бень, Юрій Олександрович Прокопчук, Павло Петрович Маменко, Ігор Степанович Попович, Владислав Станіславович Мойсеєнко, Дмитро Георгійович Круглий

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.