船舶实时优化节能航速智能分析系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种船舶实时优化节能航速智能分析系统，它包括机舱数据采集系统、系统主机、GPRS/GPS组件和岸基服务器，所述机舱数据采集系统通过RS485总线与系统主机相连，所述系统主机通过RS485总线与GPRS/GPS组件相连，所述GPRS/GPS组件通过GPRS与岸基服务器相连。本发明结构简单，具备可操作性，研制适用于江海直达船舶的航速、主机转速和主机油耗等参数实时测量装置，通过对实船实时和历史的测试数据的分析计算，基于船、机、桨匹配理论，分析研究船舶节能航速、转速与油耗间的变化，提示节能航速下的主机转速，指导船舶运行，实现船舶节能管理由依靠经验向数字化的转型，将研究成果应用于江海直达船舶，获得了不小于2%的节能效果。
【专利说明】船舶实时优化节能航速智能分析系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及船舶节能领域，具体为一种船舶实时优化节能航速智能分析系统。
【背景技术】
[0002]船用柴油机的燃油消耗率是船舶动力装置的重要性能指标，由于船舶营运管理的需要，经常要对船舶各柴油机油耗进行测量。但是，现有的一些柴油机油耗实船监测方式，如用油尺测量船舶油料的方法，已不能满足管理的要求，且测量存在人为因素影响、准确性不高等问题。另外，由于航行中船舶具有移动特性，船公司不便于对船舶燃油油耗进行实时监测、管理和调度；船舶节能优化管理方式也是依靠经验的方式。由于这些原因的存在，导致当前船舶行业中能耗管理工作存在“不规范”、“不精确”、“不系统”的薄弱现状。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足之处，而提供一种结构简单、测试准确、适用于江海直达船舶的实时优化节能航速智能分析系统。
[0004]本发明的目的是通过如下措施来达到的:船舶实时优化节能航速智能分析系统，它包括用于采集船舶主机信号的机舱数据采集系统、用于接收所采集船舶主机信号的系统主机，用于接收监测船舶航行信息和传递信息数据GPRS/GPS组件和用于接收并分析船舶运行数据的岸基服务器，所述机舱数据采集系统通过RS485总线与系统主机相连，所述系统主机通过RS485总线与GPRS/GPS组件相连，所述GPRS/GPS组件通过GPRS与岸基服务器相连。
[0005]在上述技术方案中，所述机舱数据采集系统包括用于采集船舶主机信号的传感器、用于处理所采集船舶主机信号的机舱数据采集器和用于显示所采集处理船舶主机信号的集控室显示器，所述传感器的信号输出端与机舱数据采集器相连，所述机舱数据采集器与集控室显示器相连。
[0006]在上述技术方案中，所述GPRS/GPS组件包括用于传输经系统主机处理过的船舶运行GPRS无线通信装置和用于监测船舶航行信息GPS接收机。
[0007]在上述技术方案中，所述岸基服务器包括用于存储经岸基服务器分析得到的船舶运行数据的服务器数据库和对船舶航行状态进行实时监控的客户端，所述服务器数据库通过互联网与客户端相连。
[0008]在上述技术方案中，所述船舶主机信号包括主机燃油进油流量、主机燃油回油流量、主机转速和艉轴转速。
[0009]在上述技术方案中，所述船舶航行信息包括船舶航速、船舶航向和船舶所处地理坐标。
[0010]在上述方案中，所述系统主机运行配套的江海直达营运船舶节能航速分析智能软件，提示优化主机转速。
[0011]本发明结构简单，具备可操作性，研制适用于江海直达船舶的航速、主机转速和主机油耗等参数实时测量装置，通过对实船实时和历史的测试数据的分析计算，基于船、机、桨匹配理论，分析研究船舶节能航速、转速与油耗间的变化，提示节能航速下的主机转速，指导船舶运行，实现船舶节能管理由依靠经验向数字化的转型，将研究成果应用于江海直达船舶，获得了不小于2%的节能效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明结构示意图。
[0013]图2为本发明实时优化计算流程示意图。
[0014]图中101.机舱数据采集系统，201.系统主机，301.GPRS/GPS组件，401.岸基服务器，1.传感器，2.机舱数据采集器，3.集控室显示器，4.GPRS无线通信装置，5.GPS接收机，
6.服务器数据库，7.客户端。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
[0016]参阅附图可知:本发明船舶实时优化节能航速智能分析系统，它包括用于采集船舶主机信号的机舱数据采集系统101、用于接收所采集船舶主机信号的系统主机201，用于接收监测船舶航行信息和传递信息数据的GPRS/GPS组件301和用于接收并分析船舶运行数据的岸基服务器401，所述机舱数据采集系统101通过RS485总线与系统主机201相连，所述系统主机201通过RS485总线与GPRS/GPS组件301相连，所述GPRS/GPS组件301通过GPRS与岸基服务器401相连。所述机舱数据采集系统101包括用于采集船舶主机信号的传感器1、用于处理所采集船舶主机信号的机舱数据采集器2和用于显示所采集处理船舶主机信号的集控室显示器3，所述传感器I的信号输出端与机舱数据采集器2相连，所述机舱数据采集器2与集控室显示器3相连。所述GPRS/GPS组件301包括用于传输经系统主机处理过的船舶运行信息的GPRS无线通信装置4和用于监测船舶航行信息的GPS接收机5。所述岸基服务器401包括用于存储经岸基服务器分析得到的船舶运行数据的服务器数据库6和对船舶航行状态进行实时监控的客户端7，所述服务器数据库6通过互联网与客户端7相连。所述船舶主机信号包括主机燃油进油流量、主机燃油回油流量、主机转速和艉轴转速。所述船舶航行信息包括船舶航速、船舶航向和船舶所处地理坐标。
[0017]本发明的工作过程是这样的:传感器I采集集船舶主机信号然后传至机舱数据采集器2，GPS接收机5实时监测航速、航向和船舶的地理坐标(经纬度)，把船舶航行位置、航向、航速等船舶运行相关数据通过RS485接口传送到系统主机201，系统主机201把传感器I测量的船舶主机信号和GPS接收机5监测的船舶航行信息进行数据处理、存储和显示，同时经RS485总线传输到集控室显示器3，为集控室人员显示相关参数。经过系统主机201处理的数据库数据由GPRS无线通信装置4经网络传输到岸基服务器401 ;岸基服务器401接收、显示并分析船舶运行数据，将数据存储到岸基数据库6，岸基客户端7通过互联网与服务器的数据库6建立连接，完成对船舶航行状态的实时监控。(如图1所示)。
[0018]软件部分的主要数学模型可归结为:在固定航行里程和航行时间的边界条件下，优化提示船舶在航行过程中各区间的主机转速，从而控制其在该区间的航速在不低于其整个航程预设平均航速^进行航行，进而保证其区间内的单位里程油耗相对最低，从而使得
整个航程的总油耗量最少。
[0019]具体的实现过程如下:
[0020](I)据预先研究获得的船舶在不同载量、不同主机工况下能耗变化规律，可插值获得船舶在设定装载量下的主机转速~船舶航速(静水)~船舶单位里程油耗的对应关系表；
[0021](2)根据不同季节不同航段的水流数度分布情况，研究确定船舶航行过程中水流速度的分档标准，即级差；
[0022]( 3)预先确定水流速度级差Vlim,每当V水1-v水H=Vlim时,就设立一个优化区间(V水i表示第i个区间的水流速度)。
[0023](4)根据(I)中已获得船舶静水航速与主机转速的关系式和GPS测得的实时船舶对岸航速，可推算出当前水流速度，并近似假定为某区间的平均水流速度，再结合水流速度级差确立第一个水流速度变化区间，即第一个优化区间，当水流速度变化达到下一个级差后，就确定进入第二个水流速度变化区间，当水流速度变化再次达到级差后再确定第三个水流速度变化区间，…以此类推，确定第i个水流速度变化区间；
[0024](5)计算获得船舶在每个区间内，按照不同主机转速工况(在约束转速/静水航速范围内)运行时的航行时间和耗油量；结合约束条件，寻求各个区间内的最佳主机转速和最低耗油量。
[0025](6)生成提示车速，供指导船舶运行。(如图2所示)。
[0026]上述实施例为本发 明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
[0027]其它未说明的部分均为现有技术。
【权利要求】
1.一种船舶实时优化节能航速智能分析系统，其特征在于:包括用于采集船舶主机信号的机舱数据采集系统(101)、用于接收所采集船舶主机信号的系统主机(201)，用于接收监测船舶航行信息和传递信息数据的GPRS/GPS组件(301)和用于接收并分析船舶运行数据的岸基服务器(401)，所述机舱数据采集系统(101)通过RS485总线与系统主机(201)相连，所述系统主机(201)通过RS485总线与GPRS/GPS组件(301)相连，所述GPRS/GPS组件(301)通过GPRS与岸基服务器(401)相连。
2.根据权利要求1所述的船舶实时优化节能航速智能分析系统，其特征在于所述机舱数据采集系统(101)包括用于采集船舶主机信号的传感器(I)、用于处理所采集船舶主机信号的机舱数据采集器(2)和用于显示所采集处理船舶主机信号的集控室显示器(3)，所述传感器(I)的信号输出端与机舱数据采集器(2 )相连，所述机舱数据采集器(2 )与集控室显示器(3)相连。
3.根据权利要求1或2所述的船舶实时优化节能航速智能分析系统，其特征在于所述GPRS/GPS组件(301)包括用于传输经系统主机处理过的船舶运行信息的GPRS无线通信装置(4)和用于监测船舶航行信息的GPS接收机(5)。
4.根据权利要求1或2所述的船舶实时优化节能航速智能分析系统，其特征在于所述岸基服务器(401)包括用于存储经岸基服务器分析得到的船舶运行数据的服务器数据库(6)和对船舶航行状态进行实时监控的客户端(7)，所述服务器数据库(6)通过互联网与客户端(7)相连。
5.根据权利要求1或2所述的船舶实时优化节能航速智能分析系统，其特征在于所述船舶主机信号包括主机燃油进油流量、主机燃油回油流量、主机转速和艉轴转速。
【文档编号】B63B9/00GK103466041SQ201310443267
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】汪静, 张阳, 唐明, 王召, 曾勇, 刘大江, 孙兵, 李传昌 申请人:长江航运科学研究所