船舶實(shí)時(shí)優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種船舶實(shí)時(shí)優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)，它包括機(jī)艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、系統(tǒng)主機(jī)、GPRS/GPS組件和岸基服務(wù)器，所述機(jī)艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)RS485總線與系統(tǒng)主機(jī)相連，所述系統(tǒng)主機(jī)通過(guò)RS485總線與GPRS/GPS組件相連，所述GPRS/GPS組件通過(guò)GPRS與岸基服務(wù)器相連。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具備可操作性，研制適用于江海直達(dá)船舶的航速、主機(jī)轉(zhuǎn)速和主機(jī)油耗等參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，通過(guò)對(duì)實(shí)船實(shí)時(shí)和歷史的測(cè)試數(shù)據(jù)的分析計(jì)算，基于船、機(jī)、槳匹配理論，分析研究船舶節(jié)能航速、轉(zhuǎn)速與油耗間的變化，提示節(jié)能航速下的主機(jī)轉(zhuǎn)速，指導(dǎo)船舶運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)船舶節(jié)能管理由依靠經(jīng)驗(yàn)向數(shù)字化的轉(zhuǎn)型，將研究成果應(yīng)用于江海直達(dá)船舶，獲得了不小于2%的節(jié)能效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】船舶實(shí)時(shí)優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及船舶節(jié)能領(lǐng)域，具體為一種船舶實(shí)時(shí)優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]船用柴油機(jī)的燃油消耗率是船舶動(dòng)力裝置的重要性能指標(biāo)，由于船舶營(yíng)運(yùn)管理的需要，經(jīng)常要對(duì)船舶各柴油機(jī)油耗進(jìn)行測(cè)量。但是，現(xiàn)有的一些柴油機(jī)油耗實(shí)船監(jiān)測(cè)方式，如用油尺測(cè)量船舶油料的方法，已不能滿(mǎn)足管理的要求，且測(cè)量存在人為因素影響、準(zhǔn)確性不高等問(wèn)題。另外，由于航行中船舶具有移動(dòng)特性，船公司不便于對(duì)船舶燃油油耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、管理和調(diào)度；船舶節(jié)能優(yōu)化管理方式也是依靠經(jīng)驗(yàn)的方式。由于這些原因的存在，導(dǎo)致當(dāng)前船舶行業(yè)中能耗管理工作存在“不規(guī)范”、“不精確”、“不系統(tǒng)”的薄弱現(xiàn)狀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)試準(zhǔn)確、適用于江海直達(dá)船舶的實(shí)時(shí)優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的目的是通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到的:船舶實(shí)時(shí)優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)，它包括用于采集船舶主機(jī)信號(hào)的機(jī)艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、用于接收所采集船舶主機(jī)信號(hào)的系統(tǒng)主機(jī)，用于接收監(jiān)測(cè)船舶航行信息和傳遞信息數(shù)據(jù)GPRS/GPS組件和用于接收并分析船舶運(yùn)行數(shù)據(jù)的岸基服務(wù)器，所述機(jī)艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)RS485總線與系統(tǒng)主機(jī)相連，所述系統(tǒng)主機(jī)通過(guò)RS485總線與GPRS/GPS組件相連，所述GPRS/GPS組件通過(guò)GPRS與岸基服務(wù)器相連。
[0005]在上述技術(shù)方案中，所述機(jī)艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括用于采集船舶主機(jī)信號(hào)的傳感器、用于處理所采集船舶主機(jī)信號(hào)的機(jī)艙數(shù)據(jù)采集器和用于顯示所采集處理船舶主機(jī)信號(hào)的集控室顯示器，所述傳感器的信號(hào)輸出端與機(jī)艙數(shù)據(jù)采集器相連，所述機(jī)艙數(shù)據(jù)采集器與集控室顯示器相連。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述GPRS/GPS組件包括用于傳輸經(jīng)系統(tǒng)主機(jī)處理過(guò)的船舶運(yùn)行GPRS無(wú)線通信裝置和用于監(jiān)測(cè)船舶航行信息GPS接收機(jī)。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述岸基服務(wù)器包括用于存儲(chǔ)經(jīng)岸基服務(wù)器分析得到的船舶運(yùn)行數(shù)據(jù)的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)和對(duì)船舶航行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的客戶(hù)端，所述服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與客戶(hù)端相連。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述船舶主機(jī)信號(hào)包括主機(jī)燃油進(jìn)油流量、主機(jī)燃油回油流量、主機(jī)轉(zhuǎn)速和艉軸轉(zhuǎn)速。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述船舶航行信息包括船舶航速、船舶航向和船舶所處地理坐標(biāo)。
[0010]在上述方案中，所述系統(tǒng)主機(jī)運(yùn)行配套的江海直達(dá)營(yíng)運(yùn)船舶節(jié)能航速分析智能軟件，提示優(yōu)化主機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0011]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具備可操作性，研制適用于江海直達(dá)船舶的航速、主機(jī)轉(zhuǎn)速和主機(jī)油耗等參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，通過(guò)對(duì)實(shí)船實(shí)時(shí)和歷史的測(cè)試數(shù)據(jù)的分析計(jì)算，基于船、機(jī)、槳匹配理論，分析研究船舶節(jié)能航速、轉(zhuǎn)速與油耗間的變化，提示節(jié)能航速下的主機(jī)轉(zhuǎn)速，指導(dǎo)船舶運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)船舶節(jié)能管理由依靠經(jīng)驗(yàn)向數(shù)字化的轉(zhuǎn)型，將研究成果應(yīng)用于江海直達(dá)船舶，獲得了不小于2%的節(jié)能效果。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明實(shí)時(shí)優(yōu)化計(jì)算流程示意圖。
[0014]圖中101.機(jī)艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，201.系統(tǒng)主機(jī)，301.GPRS/GPS組件，401.岸基服務(wù)器，1.傳感器，2.機(jī)艙數(shù)據(jù)采集器，3.集控室顯示器，4.GPRS無(wú)線通信裝置，5.GPS接收機(jī)，
6.服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，7.客戶(hù)端。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施情況，但它們并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定，僅作舉例而已，同時(shí)通過(guò)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚和容易理解。
[0016]參閱附圖可知:本發(fā)明船舶實(shí)時(shí)優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)，它包括用于采集船舶主機(jī)信號(hào)的機(jī)艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)101、用于接收所采集船舶主機(jī)信號(hào)的系統(tǒng)主機(jī)201，用于接收監(jiān)測(cè)船舶航行信息和傳遞信息數(shù)據(jù)的GPRS/GPS組件301和用于接收并分析船舶運(yùn)行數(shù)據(jù)的岸基服務(wù)器401，所述機(jī)艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)101通過(guò)RS485總線與系統(tǒng)主機(jī)201相連，所述系統(tǒng)主機(jī)201通過(guò)RS485總線與GPRS/GPS組件301相連，所述GPRS/GPS組件301通過(guò)GPRS與岸基服務(wù)器401相連。所述機(jī)艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)101包括用于采集船舶主機(jī)信號(hào)的傳感器1、用于處理所采集船舶主機(jī)信號(hào)的機(jī)艙數(shù)據(jù)采集器2和用于顯示所采集處理船舶主機(jī)信號(hào)的集控室顯示器3，所述傳感器I的信號(hào)輸出端與機(jī)艙數(shù)據(jù)采集器2相連，所述機(jī)艙數(shù)據(jù)采集器2與集控室顯示器3相連。所述GPRS/GPS組件301包括用于傳輸經(jīng)系統(tǒng)主機(jī)處理過(guò)的船舶運(yùn)行信息的GPRS無(wú)線通信裝置4和用于監(jiān)測(cè)船舶航行信息的GPS接收機(jī)5。所述岸基服務(wù)器401包括用于存儲(chǔ)經(jīng)岸基服務(wù)器分析得到的船舶運(yùn)行數(shù)據(jù)的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)6和對(duì)船舶航行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的客戶(hù)端7，所述服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)6通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與客戶(hù)端7相連。所述船舶主機(jī)信號(hào)包括主機(jī)燃油進(jìn)油流量、主機(jī)燃油回油流量、主機(jī)轉(zhuǎn)速和艉軸轉(zhuǎn)速。所述船舶航行信息包括船舶航速、船舶航向和船舶所處地理坐標(biāo)。
[0017]本發(fā)明的工作過(guò)程是這樣的:傳感器I采集集船舶主機(jī)信號(hào)然后傳至機(jī)艙數(shù)據(jù)采集器2，GPS接收機(jī)5實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)航速、航向和船舶的地理坐標(biāo)(經(jīng)緯度)，把船舶航行位置、航向、航速等船舶運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)RS485接口傳送到系統(tǒng)主機(jī)201，系統(tǒng)主機(jī)201把傳感器I測(cè)量的船舶主機(jī)信號(hào)和GPS接收機(jī)5監(jiān)測(cè)的船舶航行信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和顯示，同時(shí)經(jīng)RS485總線傳輸?shù)郊厥绎@示器3，為集控室人員顯示相關(guān)參數(shù)。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)主機(jī)201處理的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)由GPRS無(wú)線通信裝置4經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)桨痘?wù)器401 ;岸基服務(wù)器401接收、顯示并分析船舶運(yùn)行數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到岸基數(shù)據(jù)庫(kù)6，岸基客戶(hù)端7通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)6建立連接，完成對(duì)船舶航行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。(如圖1所示)。
[0018]軟件部分的主要數(shù)學(xué)模型可歸結(jié)為:在固定航行里程和航行時(shí)間的邊界條件下，優(yōu)化提示船舶在航行過(guò)程中各區(qū)間的主機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制其在該區(qū)間的航速在不低于其整個(gè)航程預(yù)設(shè)平均航速^進(jìn)行航行，進(jìn)而保證其區(qū)間內(nèi)的單位里程油耗相對(duì)最低，從而使得
整個(gè)航程的總油耗量最少。
[0019]具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下:
[0020](I)據(jù)預(yù)先研究獲得的船舶在不同載量、不同主機(jī)工況下能耗變化規(guī)律，可插值獲得船舶在設(shè)定裝載量下的主機(jī)轉(zhuǎn)速~船舶航速(靜水)~船舶單位里程油耗的對(duì)應(yīng)關(guān)系表；
[0021](2)根據(jù)不同季節(jié)不同航段的水流數(shù)度分布情況，研究確定船舶航行過(guò)程中水流速度的分檔標(biāo)準(zhǔn)，即級(jí)差；
[0022]( 3)預(yù)先確定水流速度級(jí)差Vlim,每當(dāng)V水1-v水H=Vlim時(shí),就設(shè)立一個(gè)優(yōu)化區(qū)間(V水i表示第i個(gè)區(qū)間的水流速度)。
[0023](4)根據(jù)(I)中已獲得船舶靜水航速與主機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系式和GPS測(cè)得的實(shí)時(shí)船舶對(duì)岸航速，可推算出當(dāng)前水流速度，并近似假定為某區(qū)間的平均水流速度，再結(jié)合水流速度級(jí)差確立第一個(gè)水流速度變化區(qū)間，即第一個(gè)優(yōu)化區(qū)間，當(dāng)水流速度變化達(dá)到下一個(gè)級(jí)差后，就確定進(jìn)入第二個(gè)水流速度變化區(qū)間，當(dāng)水流速度變化再次達(dá)到級(jí)差后再確定第三個(gè)水流速度變化區(qū)間，…以此類(lèi)推，確定第i個(gè)水流速度變化區(qū)間；
[0024](5)計(jì)算獲得船舶在每個(gè)區(qū)間內(nèi)，按照不同主機(jī)轉(zhuǎn)速工況(在約束轉(zhuǎn)速/靜水航速范圍內(nèi))運(yùn)行時(shí)的航行時(shí)間和耗油量；結(jié)合約束條件，尋求各個(gè)區(qū)間內(nèi)的最佳主機(jī)轉(zhuǎn)速和最低耗油量。
[0025](6)生成提示車(chē)速，供指導(dǎo)船舶運(yùn)行。(如圖2所示)。
[0026]上述實(shí)施例為本發(fā) 明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0027]其它未說(shuō)明的部分均為現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種船舶實(shí)時(shí)優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)，其特征在于:包括用于采集船舶主機(jī)信號(hào)的機(jī)艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(101)、用于接收所采集船舶主機(jī)信號(hào)的系統(tǒng)主機(jī)(201)，用于接收監(jiān)測(cè)船舶航行信息和傳遞信息數(shù)據(jù)的GPRS/GPS組件(301)和用于接收并分析船舶運(yùn)行數(shù)據(jù)的岸基服務(wù)器(401)，所述機(jī)艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(101)通過(guò)RS485總線與系統(tǒng)主機(jī)(201)相連，所述系統(tǒng)主機(jī)(201)通過(guò)RS485總線與GPRS/GPS組件(301)相連，所述GPRS/GPS組件(301)通過(guò)GPRS與岸基服務(wù)器(401)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶實(shí)時(shí)優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(101)包括用于采集船舶主機(jī)信號(hào)的傳感器(I)、用于處理所采集船舶主機(jī)信號(hào)的機(jī)艙數(shù)據(jù)采集器(2)和用于顯示所采集處理船舶主機(jī)信號(hào)的集控室顯示器(3)，所述傳感器(I)的信號(hào)輸出端與機(jī)艙數(shù)據(jù)采集器(2 )相連，所述機(jī)艙數(shù)據(jù)采集器(2 )與集控室顯示器(3)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶實(shí)時(shí)優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)，其特征在于所述GPRS/GPS組件(301)包括用于傳輸經(jīng)系統(tǒng)主機(jī)處理過(guò)的船舶運(yùn)行信息的GPRS無(wú)線通信裝置(4)和用于監(jiān)測(cè)船舶航行信息的GPS接收機(jī)(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶實(shí)時(shí)優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)，其特征在于所述岸基服務(wù)器(401)包括用于存儲(chǔ)經(jīng)岸基服務(wù)器分析得到的船舶運(yùn)行數(shù)據(jù)的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)(6)和對(duì)船舶航行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的客戶(hù)端(7)，所述服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)(6)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與客戶(hù)端(7)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶實(shí)時(shí)優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)，其特征在于所述船舶主機(jī)信號(hào)包括主機(jī)燃油進(jìn)油流量、主機(jī)燃油回油流量、主機(jī)轉(zhuǎn)速和艉軸轉(zhuǎn)速。
【文檔編號(hào)】B63B9/00GK103466041SQ201310443267
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】汪靜, 張陽(yáng), 唐明, 王召, 曾勇, 劉大江, 孫兵, 李傳昌 申請(qǐng)人:長(zhǎng)江航運(yùn)科學(xué)研究所