面向通航环境数字化灰信息下的北极航道船舶冰困风险预警研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    71871174
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    49.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    G0104.预测与评价
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Since the thickness and coverage area of Arctic ice decrease year by year along with the Global warming, the navigation of Arctic Sea routes is expected to become a reality. However, the risk warning of ship besetting in ice is the key point and difficult problem to achieve the safety of Arctic navigation. Firstly, this project studies the grey information characteristics and information fusion technology of the elements of the Arctic Sea routes, facing the digitalization of information resources of navigation environment. Then, on the view of three dimension features, including time, space location, and spatial and temporal characteristics, the group of digital grey information correlation models is established considering the delay and periodicity of the risk factors, to research the mapping relation between risk factors of Arctic Sea routes environment and navigation states of ship, as well as the recognition of risk factors and the division of navigation states. Thirdly, multi variable grey rolling prediction models of digital information and grey panel coupling catastrophe prediction models are constructed through the idea of rolling prediction and the method of pattern recognition. They are used to measure the risk and probability, and also forecast and early warn the degree of disaster to the ship besetting in ice accidents of Arctic Sea routes from the macro and micro aspects. Finally, the control strategies and simulation results of ship besetting in ice risk of the Arctic Northeastern Sea routes are completed. Based on the above research, the project would build the theory of digital grey information, and has momentous scientific and practical significance for promoting the information and intelligence of Arctic navigation safety management system.
全球变暖使得北极冰层厚度和冰层覆盖面积逐年减少,北极航道通航有望成为现实,而船舶冰困风险预警是实现北极航行安全的重点内容和难点问题。本项目首先面向通航环境信息资源的数字化,研究北极航道要素的灰信息特征及信息融合技术;其次分别从时间特征、空间位置特征、时空特征三个维度,考虑环境风险因素的时滞性和周期性,建立数字化灰信息关联模型群,研究北极航道环境风险因素与船舶航行状态的映射(互动)关系,开展北极航道船舶冰区航行环境风险因素识别和状态划分;然后利用滚动预测思想和模式识别方法,建立数字化灰信息多变量滚动预测模型和灰色面板耦合灾变预测模型,从系统宏观与因素微观两个角度对北极航道船舶航行冰困事故的的风险测度、形成概率及灾害程度进行预测和预警;最后完成北极东北航道船舶冰困风险控制对策制定及效果仿真。项目研究成果对建立数字化灰信息理论,推动北极航行安全管理系统的信息化和智能化具有重要的科学和现实意义。

结项摘要

本项目面向通航环境信息资源的数字化,首先研究数字化灰信息融合与多维分析、数字化灰信息交通行为与风险机理和数字化灰信息交通流预测模型。具体内容包括定义了数字化灰信息的内涵和外延,描述了灰信息的动态演化过程,给出了基于灰信息演化理论的灰聚类方法;对信息覆盖灰数、多源异构数据、Z数等数字化灰信息,给出了信息覆盖灰数差异信息融合和二元语义数据融合方法,建立了三阶张量的数据融合新机制,同时提出了灰信息覆盖交互关联度模型、二元语义矩阵灰关联度模型、基于Z数灰关联度模型、云-随机森林风险评估模型和灰色综合云混合贴近度的多属性群决策方法等;根据交通流的黏弹性特征,解析了短时交通流灰预测建模机理,同时根据数据驱动模式,建立了面向向量数据流、矩阵数据流及张量数据流等数字化灰信息的系列交通流灰预测模型,初步建立数字化灰信息关联和预测模型体系。然后基于北极航道船舶航行环境风险因素的数字化灰信息特征,以及北极航道环境因素、船舶航行状态与冰困风险之间的互动关系,分别建立了基于离散Z-numbers的北极水域船舶冰困故障树分析模型和基于离散Z-numbers灰关联度的北极航道效益评价模型,对北极航道船舶航行冰困事故的风险测度、形成概率进行预测,并开展北极航道通航效益评价。研究结果表明:目前东北航道船舶发生冰困事故的概率约为1.98%,其中恶劣冰况、GPS故障、通信设备故障以及救援失败等是导致冰困事故发生的主要因素;苏伊士航道的综合效益仍然最高,但东北航道的效益一直在稳步上升,北极航道将有希望成为远洋海运的最佳路线。这些研究成果对建立数字化灰信息建模理论,促进北极船舶航行安全管理的数字化和智能化具有重要的科学和现实意义。

项目成果

期刊论文数量(49)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
A grey information evolution theory from the perspective of topological structures
拓扑结构视角下的灰色信息演化理论
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    The Journal of Grey System
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jianghui Wen;Chaozhong Wu;Xinping Xiao;Yu Shi
  • 通讯作者:
    Yu Shi
Green Supplier Selection Mechanism Based on Information Environment of Z-Numbers
基于Z号码信息环境的绿色供应商选择机制
  • DOI:
    10.1007/s12559-022-10055-x
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    Cognitive Computation
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Congjun Rao;Mingyun Gao;Mark Goh;Xinping Xiao
  • 通讯作者:
    Xinping Xiao
A classification model for lncRNA and mRNA based on k-mers and a convolutional neural network
基于k-mers和卷积神经网络的lncRNA和mRNA分类模型
  • DOI:
    10.1186/s12859-019-3039-3
  • 发表时间:
    2019-09-13
  • 期刊:
    BMC BIOINFORMATICS
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Wen, Jianghui;Liu, Yeshu;Xiao, Xinping
  • 通讯作者:
    Xiao, Xinping
Fractional time-varying grey traffic flow model based on viscoelastic fluid and its application
基于粘弹性流体的分数阶时变灰色交通流模型及其应用
  • DOI:
    10.1016/j.trb.2022.01.007
  • 发表时间:
    2022-02-10
  • 期刊:
    TRANSPORTATION RESEARCH PART B-METHODOLOGICAL
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Kang, Yuxiao;Mao, Shuhua;Zhang, Yonghong
  • 通讯作者:
    Zhang, Yonghong
A novel compositional data model for predicting the energy consumption structures of Europe, Japan, and China
一种用于预测欧洲、日本和中国能源消费结构的新型成分数据模型
  • DOI:
    10.1007/s10668-022-02547-5
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    Environment, Development and Sustainability
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xinping Xiao;Xue Li
  • 通讯作者:
    Xue Li

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长江鲟子三代繁育技术研究
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    --
  • 发表时间:
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  • 作者:
    杜浩;罗江;周亮;熊伟;吴金平;乔新美;冷小茜;肖新平;仝爽;刘志刚;危起伟
  • 通讯作者:
    危起伟
具有时滞和周期特征的短时交通流灰建模及其应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    数学的时间与认识
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    肖新平
基于少数据云推理的短时交通流预测模型
  • DOI:
    10.16097/j.cnki.1009-6744.2015.03.011
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨锦伟;肖新平;郭金海;毛树华
  • 通讯作者:
    毛树华
混合型多属性决策的一种新方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    闫书丽, 杨万才;肖新平
  • 通讯作者:
    肖新平
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  • DOI:
    10.16097/j.cnki.1009-6744.2018.03.01
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    交通运输系统工程与信息
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    毛树华;王先鹏;文江辉;吴超仲;肖新平
  • 通讯作者:
    肖新平

其他文献

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肖新平的其他基金

基于AIS大数据的海上风电水域船舶智能航行轨迹时空预测研究
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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