船舶實時優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種船舶實時優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)，它包括機艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、系統(tǒng)主機、GPRS/GPS組件和岸基服務器，所述機艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過RS485總線與系統(tǒng)主機相連，所述系統(tǒng)主機通過RS485總線與GPRS/GPS組件相連，所述GPRS/GPS組件通過GPRS與岸基服務器相連。本發(fā)明結構簡單，具備可操作性，研制適用于江海直達船舶的航速、主機轉速和主機油耗等參數(shù)實時測量裝置，通過對實船實時和歷史的測試數(shù)據(jù)的分析計算，基于船、機、槳匹配理論，分析研究船舶節(jié)能航速、轉速與油耗間的變化，提示節(jié)能航速下的主機轉速，指導船舶運行，實現(xiàn)船舶節(jié)能管理由依靠經驗向數(shù)字化的轉型，將研究成果應用于江海直達船舶，獲得了不小于2%的節(jié)能效果。
【專利說明】船舶實時優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及船舶節(jié)能領域，具體為一種船舶實時優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]船用柴油機的燃油消耗率是船舶動力裝置的重要性能指標，由于船舶營運管理的需要，經常要對船舶各柴油機油耗進行測量。但是，現(xiàn)有的一些柴油機油耗實船監(jiān)測方式，如用油尺測量船舶油料的方法，已不能滿足管理的要求，且測量存在人為因素影響、準確性不高等問題。另外，由于航行中船舶具有移動特性，船公司不便于對船舶燃油油耗進行實時監(jiān)測、管理和調度；船舶節(jié)能優(yōu)化管理方式也是依靠經驗的方式。由于這些原因的存在，導致當前船舶行業(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)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術的不足之處，而提供一種結構簡單、測試準確、適用于江海直達船舶的實時優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的目的是通過如下措施來達到的:船舶實時優(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信號的機艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、用于接收所采集船舶主機信號的系統(tǒng)主機，用于接收監(jiān)測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行數(shù)據(jù)的岸基服務器，所述機艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過RS485總線與系統(tǒng)主機相連，所述系統(tǒng)主機通過RS485總線與GPRS/GPS組件相連，所述GPRS/GPS組件通過GPRS與岸基服務器相連。
[0005]在上述技術方案中，所述機艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括用于采集船舶主機信號的傳感器、用于處理所采集船舶主機信號的機艙數(shù)據(jù)采集器和用于顯示所采集處理船舶主機信號的集控室顯示器，所述傳感器的信號輸出端與機艙數(shù)據(jù)采集器相連，所述機艙數(shù)據(jù)采集器與集控室顯示器相連。
[0006]在上述技術方案中，所述GPRS/GPS組件包括用于傳輸經系統(tǒng)主機處理過的船舶運行GPRS無線通信裝置和用于監(jiān)測船舶航行信息GPS接收機。
[0007]在上述技術方案中，所述岸基服務器包括用于存儲經岸基服務器分析得到的船舶運行數(shù)據(jù)的服務器數(shù)據(jù)庫和對船舶航行狀態(tài)進行實時監(jiān)控的客戶端，所述服務器數(shù)據(jù)庫通過互聯(lián)網與客戶端相連。
[0008]在上述技術方案中，所述船舶主機信號包括主機燃油進油流量、主機燃油回油流量、主機轉速和艉軸轉速。
[0009]在上述技術方案中，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。
[0010]在上述方案中，所述系統(tǒng)主機運行配套的江海直達營運船舶節(jié)能航速分析智能軟件，提示優(yōu)化主機轉速。
[0011]本發(fā)明結構簡單，具備可操作性，研制適用于江海直達船舶的航速、主機轉速和主機油耗等參數(shù)實時測量裝置，通過對實船實時和歷史的測試數(shù)據(jù)的分析計算，基于船、機、槳匹配理論，分析研究船舶節(jié)能航速、轉速與油耗間的變化，提示節(jié)能航速下的主機轉速，指導船舶運行，實現(xiàn)船舶節(jié)能管理由依靠經驗向數(shù)字化的轉型，將研究成果應用于江海直達船舶，獲得了不小于2%的節(jié)能效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明結構示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明實時優(yōu)化計算流程示意圖。
[0014]圖中101.機艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，201.系統(tǒng)主機，301.GPRS/GPS組件，401.岸基服務器，1.傳感器，2.機艙數(shù)據(jù)采集器，3.集控室顯示器，4.GPRS無線通信裝置，5.GPS接收機，
6.服務器數(shù)據(jù)庫，7.客戶端。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的實施情況，但它們并不構成對本發(fā)明的限定，僅作舉例而已，同時通過說明本發(fā)明的優(yōu)點將變得更加清楚和容易理解。
[0016]參閱附圖可知:本發(fā)明船舶實時優(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信號的機艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)101、用于接收所采集船舶主機信號的系統(tǒng)主機201，用于接收監(jiān)測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行數(shù)據(jù)的岸基服務器401，所述機艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)101通過RS485總線與系統(tǒng)主機201相連，所述系統(tǒng)主機201通過RS485總線與GPRS/GPS組件301相連，所述GPRS/GPS組件301通過GPRS與岸基服務器401相連。所述機艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)101包括用于采集船舶主機信號的傳感器1、用于處理所采集船舶主機信號的機艙數(shù)據(jù)采集器2和用于顯示所采集處理船舶主機信號的集控室顯示器3，所述傳感器I的信號輸出端與機艙數(shù)據(jù)采集器2相連，所述機艙數(shù)據(jù)采集器2與集控室顯示器3相連。所述GPRS/GPS組件301包括用于傳輸經系統(tǒng)主機處理過的船舶運行信息的GPRS無線通信裝置4和用于監(jiān)測船舶航行信息的GPS接收機5。所述岸基服務器401包括用于存儲經岸基服務器分析得到的船舶運行數(shù)據(jù)的服務器數(shù)據(jù)庫6和對船舶航行狀態(tài)進行實時監(jiān)控的客戶端7，所述服務器數(shù)據(jù)庫6通過互聯(lián)網與客戶端7相連。所述船舶主機信號包括主機燃油進油流量、主機燃油回油流量、主機轉速和艉軸轉速。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。
[0017]本發(fā)明的工作過程是這樣的:傳感器I采集集船舶主機信號然后傳至機艙數(shù)據(jù)采集器2，GPS接收機5實時監(jiān)測航速、航向和船舶的地理坐標(經緯度)，把船舶航行位置、航向、航速等船舶運行相關數(shù)據(jù)通過RS485接口傳送到系統(tǒng)主機201，系統(tǒng)主機201把傳感器I測量的船舶主機信號和GPS接收機5監(jiān)測的船舶航行信息進行數(shù)據(jù)處理、存儲和顯示，同時經RS485總線傳輸?shù)郊厥绎@示器3，為集控室人員顯示相關參數(shù)。經過系統(tǒng)主機201處理的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)由GPRS無線通信裝置4經網絡傳輸?shù)桨痘掌?01 ;岸基服務器401接收、顯示并分析船舶運行數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲到岸基數(shù)據(jù)庫6，岸基客戶端7通過互聯(lián)網與服務器的數(shù)據(jù)庫6建立連接，完成對船舶航行狀態(tài)的實時監(jiān)控。(如圖1所示)。
[0018]軟件部分的主要數(shù)學模型可歸結為:在固定航行里程和航行時間的邊界條件下，優(yōu)化提示船舶在航行過程中各區(qū)間的主機轉速，從而控制其在該區(qū)間的航速在不低于其整個航程預設平均航速^進行航行，進而保證其區(qū)間內的單位里程油耗相對最低，從而使得
整個航程的總油耗量最少。
[0019]具體的實現(xiàn)過程如下:
[0020](I)據(jù)預先研究獲得的船舶在不同載量、不同主機工況下能耗變化規(guī)律，可插值獲得船舶在設定裝載量下的主機轉速~船舶航速(靜水)~船舶單位里程油耗的對應關系表；
[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程中水流速度的分檔標準，即級差；
[0022]( 3)預先確定水流速度級差Vlim,每當V水1-v水H=Vlim時,就設立一個優(yōu)化區(qū)間(V水i表示第i個區(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轉速的關系式和GPS測得的實時船舶對岸航速，可推算出當前水流速度，并近似假定為某區(qū)間的平均水流速度，再結合水流速度級差確立第一個水流速度變化區(qū)間，即第一個優(yōu)化區(qū)間，當水流速度變化達到下一個級差后，就確定進入第二個水流速度變化區(qū)間，當水流速度變化再次達到級差后再確定第三個水流速度變化區(qū)間，…以此類推，確定第i個水流速度變化區(qū)間；
[0024](5)計算獲得船舶在每個區(qū)間內，按照不同主機轉速工況(在約束轉速/靜水航速范圍內)運行時的航行時間和耗油量；結合約束條件，尋求各個區(qū)間內的最佳主機轉速和最低耗油量。
[0025](6)生成提示車速，供指導船舶運行。(如圖2所示)。
[0026]上述實施例為本發(fā) 明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
[0027]其它未說明的部分均為現(xiàn)有技術。
【權利要求】
1.一種船舶實時優(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信號的機艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(101)、用于接收所采集船舶主機信號的系統(tǒng)主機(201)，用于接收監(jiān)測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行數(shù)據(jù)的岸基服務器(401)，所述機艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(101)通過RS485總線與系統(tǒng)主機(201)相連，所述系統(tǒng)主機(201)通過RS485總線與GPRS/GPS組件(301)相連，所述GPRS/GPS組件(301)通過GPRS與岸基服務器(401)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的船舶實時優(yōu)化節(jié)能航速智能分析系統(tǒng)，其特征在于所述機艙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(101)包括用于采集船舶主機信號的傳感器(I)、用于處理所采集船舶主機信號的機艙數(shù)據(jù)采集器(2)和用于顯示所采集處理船舶主機信號的集控室顯示器(3)，所述傳感器(I)的信號輸出端與機艙數(shù)據(jù)采集器(2 )相連，所述機艙數(shù)據(jù)采集器(2 )與集控室顯示器(3)相連。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的船舶實時優(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)包括用于傳輸經系統(tǒng)主機處理過的船舶運行信息的GPRS無線通信裝置(4)和用于監(jiān)測船舶航行信息的GPS接收機(5)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的船舶實時優(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器(401)包括用于存儲經岸基服務器分析得到的船舶運行數(shù)據(jù)的服務器數(shù)據(jù)庫(6)和對船舶航行狀態(tài)進行實時監(jiān)控的客戶端(7)，所述服務器數(shù)據(jù)庫(6)通過互聯(lián)網與客戶端(7)相連。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的船舶實時優(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信號包括主機燃油進油流量、主機燃油回油流量、主機轉速和艉軸轉速。
【文檔編號】B63B9/00GK103466041SQ201310443267
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權日:2013年9月26日
【發(fā)明者】汪靜, 張陽, 唐明, 王召, 曾勇, 劉大江, 孫兵, 李傳昌 申請人:長江航運科學研究所