监测船只的制作方法

本发明涉及在船只的航行期间动态监测所述船只的船体的清洁度。

背景技术：

1、浸没在海水中的所有表面都会受到诸如细菌、硅藻、藻类、贻贝、管虫和藤壶等生物的污损。海洋污损是微生物、藻类和动物在浸没在海水中的结构上的不期望的积聚。污损生物可以分为微污损生物(细菌和双原子生物膜)和大污损生物(例如大型藻类、藤壶、贻贝、管虫、苔藓虫)，它们生活在一起形成污损群落。在污损过程的简单概述中，第一步是形成有机分子粘附在表面的调节膜。当表面浸没在海水中时，这种情况会瞬间发生。细菌和硅藻之类的主要的定殖者会在一天内沉积下来。大型藻类和原生动物的孢子之类的次级定殖者将在一周内沉积。最后，大型污损生物的幼虫之类的第三级定殖者将在2-3周内沉积。

2、海洋污损的发展是一个已知的问题。船只水下船体的污损将导致阻力增加、燃料消耗增加或速度降低。燃料消耗的增加将导致co2、nox和硫排放量的增加。严重污损还会导致船只机动性降低。许多商业船只(例如集装箱船、散货船、油轮、客船)在世界范围内进行贸易。如果船只的船体被污损，生物将从其原始生态系统转移到不同的生态系统。这是有问题的，因为新物种可能被引入敏感的生态系统，并且消灭本地物种。如果船体受到污损，船只也可能被禁止进港。

3、不同类型的涂层技术被用于减少污损的量，其中包含生物杀灭剂的防污涂层在防止污损方面是最高效的。

技术实现思路

1、商业船只经常在不同的水域、不同的贸易中运行，具有不同的活动和空闲期。当物体固定或低速时，污损的风险更高。商业船只的典型服务间隔为24至90个月。当船只进入干船坞进行维护和修理时，通常根据下一阶段的计划贸易来指定要在水下船体上应用的涂层。然而，在服务间隔期间，船只的贸易可以改变。发明人已经认识到，因此很难为水下船体设计和指定对所有可能的情况都是最佳的涂层。

2、如果船只的贸易改变，船只可能会被污损，因为指定的涂层没有针对新的贸易进行优化。这会导致阻力增加、油耗增加或速度降低。

3、因此，需要监测系统能够监测船只并且预测何时存在操作效率损失的风险，从而确保在操作效率损失之前采取正确的动作。

4、本发明的实施例公开了使得船只运营商(例如，船只的所有者)能够对他们的一艘或多艘船只的船队的操作效率进行实时监测。

5、根据本发明的另一个方面，提供了一种在船只的航行期间动态监测所述船只的船体清洁度的计算机实现的方法，该方法在计算设备上执行，并且包括：从计算设备的存储器中检索环境数据，该环境数据与船只的环境条件相关联；确定污损保护值，该污损保护值定义了对与船只表面相关联的污损的耐受性；以及基于污损保护值和环境条件标识船只表面上的污损风险水平。

6、在一些实现方式中，该方法包括：至少基于环境数据，确定指示表面暴露于的污损水平的污损值；以及通过使用污损保护值和污损值确定污损风险值来标识船只的表面上的污损风险水平。

7、环境数据可以包括与一个或多个环境参数中的每一个相关联的值。

8、环境数据可以与船只的地理位置相关。

9、环境数据可以通过以下中的至少一个来感测：船只上的一个或多个传感器；船体清洁机器人上的一个或多个传感器，该船体清洁机器人被配置成清洁船只的船体；遥控水下航行器上的一个或多个传感器，该遥控水下航行器被配置成检查船只的船体。

10、与多个地理位置相关的环境数据可以存储在存储器中，并且可以使用船只的地理位置来检索与船只的地理位置相关的环境数据。

11、确定污损值还可以基于与船只相关联的操作数据，该操作数据包括与一个或多个操作参数中的每一个相关联的值，一个或多个操作参数包括以下一个或多个：(i)与船只的对地速度相关的参数；(ii)与船只的活动水平相关的参数；(iii)与船只的对水速度相关的参数；(iv)与船只吃水相关的参数；(v)与船只的航向相关的参数。

12、污损值可以是指示在采样时间表面暴露于的污损水平的瞬时污损值，该瞬时污损值通过计算多个风险参数值的加权平均值来确定，该多个风险参数包括在环境数据中定义的至少一个环境参数。

13、可以基于多个瞬时污损风险值来确定污损风险值，多个瞬时污损风险值中的每一个标识在一段时间内的相应采样时间在船只表面上的污损风险水平，并且用定义采样时间的新近性的权重来加权。

14、该方法还可以包括通过确定污损风险值超过预定阈值来标识高风险污损状况，并且作为响应输出控制信号。

15、该方法还可以包括输出污损风险值。

16、该方法还可以包括将污损风险值输出到所述计算设备的输出设备，或者将污损风险值输出到远程计算设备。该方法还可以包括取决于接收到要执行控制动作的用户确认来输出控制信号。

17、在一些实现方式中，该方法包括通过查询存储在存储器中的与所述船只相关联的活动日志来确定在一个时间段期间所述船只的一个或多个空闲时段的总持续时间；从存储器确定表面的老化；基于污损保护值和表面的老化，从预先存储在存储器中的数据确定空闲持续时间阈值；确定总持续时间超过空闲持续时间阈值，并且作为响应，基于环境数据标识船只表面上的污损风险水平。

18、标识船只表面上的污损风险水平可以包括将环境数据与一个或多个预定阈值进行比较。该方法可以包括通过确定环境数据超过一个或多个预定阈值来标识高风险污损状况，并且作为响应输出控制信号。

19、该方法还可以包括：至少基于环境数据，确定指示表面暴露于的污损水平的污损值；使用污损保护值和污损值确定污损风险值；以及标识船只表面上的污损风险水平包括将污损风险值与预定阈值进行比较。

20、该方法可以包括通过确定污损风险值超过预定阈值来标识高风险污损状况，并且作为响应输出控制信号。

21、环境数据可以包括与一个或多个环境参数中的每一个相关联的值。

22、环境数据可以与船只的地理位置相关。

23、环境数据可以由以下至少一个来感测：船只上的一个或多个传感器；以及船体清洁机器人上的一个或多个传感器，该船体清洁机器人被配置成清洁船只的船体；遥控水下航行器上的一个或多个传感器，该遥控水下航行器被配置成检查船只的船体。

24、与多个地理位置相关的环境数据可以存储在存储器中，并且可以使用船只的地理位置来检索与船只的地理位置相关的环境数据。

25、在一些实现方式中，该方法包括将控制信号输出到遥控水下航行器或被配置成清洁船只船体的船体清洁机器人，以启动对船只表面的检查。

26、在一些实现方式中，该方法包括将控制信号输出到计算设备的输出设备或所述船只上的远程设备，以提醒用户启动对船只表面的检查。

27、在一些实现方式中，该方法包括将控制信号输出到被配置成清洁船只船体的船体清洁机器人，以启动对船只表面的清洁。

28、在一些实现方式中，该方法包括将控制信号输出到船只控制系统，以控制船只采取操作措施。

29、船只或岸上监测站可以包括计算设备。

30、计算设备可以是被配置成清洁船只船体的船体清洁机器人，并且该方法可以包括：将控制信号输出到船体清洁机器人的船体检查设备，以启动对船只表面的检查；或者将控制信号输出到船体清洁机器人的清洁设备，以启动对船只表面的清洁。

31、所述控制信号的输出还可以基于接收要执行控制动作的用户确认。

32、污损保护值可以基于定义表面对污损的吸引力的值来确定。

33、定义表面对污损的吸引力的值基于以下一个或多个来确定：(i)表面的表面能，(ii)表面的形貌，(iii)表面的孔隙率，(iv)表面的弹性，以及(v)表面的颜色。

34、污损保护值可以基于定义水在所述表面上移动对表面的影响的值来确定。

35、定义水在所述表面上移动对表面的影响的值可以使用船只的对地速度或船只的对水速度，以及以下一个或多个来确定：(i)表面的表面能，(ii)表面的形貌，以及(iii)表面的孔隙率。

36、提供所述表面的涂层可以是抛光涂层，并且可以使用与所述涂层相关联的抛光率来确定定义水在所述表面上移动对表面的影响的值。

37、提供所述表面的涂层可以包括污损控制剂，并且污损保护值可以基于定义污损控制剂的效果的值来确定。

38、一个或多个环境参数可以包括以下一个或多个：(i)与船只的水生环境的温度相关的参数；(ii)与船只的水生环境的水深相关的参数；(iii)与船只和海岸线之间的距离相关的参数；(iv)与日长相关的参数；(v)与水生环境中的光强度相关的参数；(vi)与水生环境中叶绿素的量相关的参数；(vii)与水生环境的盐度水平相关的参数；(viii)与水生环境的ph水平相关的参数；(ix)与水生环境中的营养水平相关的参数；(x)与水生环境中二氧化碳的量相关的参数；以及(xi)与水生环境中溶解在水中的气态氧的量相关的参数。

39、该方法可以周期性地执行。

40、根据本发明的另一方面，提供了一种包括指令的计算机可读存储介质，当由计算设备的处理器执行时，该指令使得处理器执行根据任一前述权利要求所述的方法。

41、可以在诸如磁盘、cd-或dvd-rom的载体、诸如只读存储器(固件)的编程存储器上，或者在诸如光或电信号载体的数据载体上提供指令。实现本发明的实施例的代码(和/或数据)可以包括诸如c的常规编程语言(解释或编译)的源、目标或可执行代码，或者汇编代码，用于设置或控制asic(专用集成电路)或fpga(现场可编程门阵列)的代码，或者用于硬件描述语言的代码。

42、根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在船只的航行期间动态监测所述船只的船体的清洁度的计算设备，该计算设备包括处理器，该处理器被配置成执行本文描述的任何方法。