一种船舶分舱作业量的实时计算方法与流程

本发明涉及一种船舶分舱作业量的实时计算方法，属于船舶作业量计算方法技术领域。

背景技术：

码头作业过程中，指导员需要及时掌握各泊位船舶的分舱作业量。对于卸船机作业，分舱作业量用于均衡卸载确保平吃水和提前安排清舱设备；对于装船机作业，分舱作业量用于装船过程中各舱的顺序指令安排及装船后期调整船舶水尺；对于门机装卸作业，分舱作业量除起到上述作用外还可用于合理安排车辆倒运计划。

从二十世纪90年代开始，国内港口设备plc应用逐渐步入正轨，技术发展日益成熟。但截至目前，国内的船舶分舱作业量电气技术计算方法通常采用以下两种方式：(1)人工计算方式。以卸船为例，指导员定时询问岸机司机卸货情况，司机手动统计分舱作业量，鉴于调舱作业频繁、数据分散，极易产生计算错误且存在较大统计误差。而且，该方式会影响生产进度，甚至分散设备司机的注意力而发生机损船损事故。(2)3d立体扫描方式。采用激光传感器进行立体扫描，但是激光传感器受环境影响制约较大，粉尘、阴雨、雾霾、日光都会造成设备失效，且一套设备耗资数十万元，投资成本及维护成本较高。

鉴于目前采用的两种船舶分舱作业量计算方法都有一定的缺陷，影响船舶的装船和卸船作业，因此十分有必要设计新的船舶分舱作业量的计算方法，以满足港口生产快速发展的需要。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种船舶分舱作业量的实时计算方法，这种实时计算方法采用分布运算与集中运算相结合的方式，联网设备可共享数据，数据自动分析的结果可用于指导装卸作业，减少人工干预，提高作业效率。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种船舶分舱作业量的实时计算方法，它采用以下步骤进行：

a.修正卸船机称重折算系数k,保证卸船产量的计算精度，使卸船机称重吨数和船舶配载吨数保持一致,使卸货完工时中控室程序显示的剩货量趋向于0；

b.现场采集各泊位各舱口的配载吨数及舱间横向甲板对应于码头沿线的位置数，发送至中控室；

c.中控室以指令字的形式发送配载吨数变量及位置数变量至各岸机设备；

d.作业过程中，岸机设备自动按照大车位置对应于位置数的区间范围，将单斗称重数自动录入至对应舱口号实现作业量累加；

e.中控室的可编程序控制器plc自动汇总统计并计算分舱剩货量，将该数据发回岸机；

f.通过联网信息传输，船舶配载吨数、作业完成吨数、当舱剩余吨数等变量实现了信息对等共享；

g.前后场的工控机、移动终端、联网电脑均可实时显示船舶配载吨数、作业完成吨数、当舱剩余吨数，将其作为生产指挥、数据分析、管理决策的重要依据,实施卸船机卸船作业智能调舱、装船顺序指令安排、门机作业自动安排车辆倒运计划等作业。

上述船舶分舱作业量的实时计算方法，所述步骤a中的折算系数k的修正计算方法按照若干艘次的船舶数据计算，或者按照一定统计周期的数据计算，或者按照称重误差率计算；

按照若干艘次的船舶数据计算方法如下：

式中：ko为修正前的原始折算系数；k为修正后的原始折算系数；fs为单船大机数(称重吨数)，单位t；ss为单船水尺数(配载吨数)，单位t；n为船舶样本数；

按照一定统计周期的数据计算方法如下；

式中：ko为修正前的原始折算系数；k为修正后的原始折算系数；fp为统计周期内的大机数(称重吨数)，如单月、多月、一年，单位t；sp为统计周期内的水尺数(配载吨数)，如单月、多月、一年，单位t；

按照称重误差率计算方法如下；

式中：ko为修正前的原始折算系数；k为修正后的原始折算系数；δ为平均称重误差率，％。

本发明的有益效果是：

本发明是一种利用数学原理实现分舱作业量实时计算的方法，这种方法利用岸机采用平移或回转作业方式时，大车编码器读数均位于当舱舱口范围内的特点，在开舱前采集各泊位所作业船舶各舱口配载吨数及舱间横向甲板位置数，岸机自动计算大车位置与舱口位置的区间关系，将作业吨数与舱口号一一对应，通过设备网络传输至中控plc集中统计，统计结果发送至各相关设备，一些深入开发的功能更可以实现智能化装卸作业。

本发明的计算方法采用分布运算与集中运算相结合的方式，与常规计算方式相比，具有运行负荷小、计算精度高等优点，由常规的人工计算直接升级为软件计算，调舱过程全面实现自流程化。

本发明的计算方法和结果采用联网设备可共享数据，数据自动分析的结果可用于指导装卸作业，减少人工干预，提高作业效率。而且，该方式完全采用数学方法，无需添加传感器、输入输出模块等硬件设备，没有投资成本及维护成本。

附图说明

图1是平移作业式岸机的作业工况示意图；

图2是回转作业式岸机的作业工况示意图；

图3是船舶舱口号及舱间甲板位置数示意图；

图4是联网设备的变量发送及运算流程图。

图中标记如下：平移岸机绝对值编码器1、回转岸机绝对值编码器2、平移岸机在当舱的行走范围3、回转岸机在当舱的行走范围4、平移岸机在当舱的作业范围5、回转岸机在当舱的作业范围6、、船舱口范围7、船舱舱口中线8、第一舱01、第二舱02、第三舱03、第四舱04、第五舱05、第六舱06、第七舱07、第八舱08、第九舱09、舱口区间位置号p0-p9。

具体实施方式

图1和图2分别是平移作业式岸机、回转作业式岸机的作业工况示意图，岸机无论采取平移作业或回转作业方式，它们的平移岸机绝对值编码器1、回转岸机绝对值编码器2始终位于当舱范围内，利用编码器确定装卸载的舱口区间具备可行性。

图3是船舶舱口号及舱间甲板位置数示意图，图中的p0至p9是舱口区间位置号，其值为各舱舱间横向甲板对应于码头沿线的位置数。位置号标定完成后，可以实现舱口编号与码头沿线位置数的一一对应。如p0到p1的区间对应第一舱01，p3到p4的区间对应第四舱04。

本发明采用以下步骤进行：

a.修正卸船机称重折算系数k,保证卸船产量的计算精度，使卸船机称重吨数和船舶配载吨数保持一致,使卸货完工时中控室程序显示的剩货量趋向于0；

b.现场采集各泊位各舱口的配载吨数及舱间横向甲板对应于码头沿线的位置数，发送至中控室；

c.中控室以指令字的形式发送配载吨数变量及位置数变量至各岸机设备；

d.作业过程中，岸机设备自动按照大车位置对应于位置数的区间范围，将单斗称重数自动录入至对应舱口号实现作业量累加；

e.中控室的可编程序控制器plc自动汇总统计并计算分舱剩货量，将该数据发回岸机；

f.通过联网信息传输，船舶配载吨数、作业完成吨数、当舱剩余吨数等变量实现了信息对等共享；

g.前后场的工控机、移动终端、联网电脑均可实时显示船舶配载吨数、作业完成吨数、当舱剩余吨数，将其作为生产指挥、数据分析、管理决策的重要依据,实施卸船机卸船作业智能调舱、装船顺序指令安排、门机作业自动安排车辆倒运计划等作业。

本发明的步骤a中的折算系数k的修正计算方法按照若干艘次的船舶数据计算，或者按照一定统计周期的数据计算，或者按照称重误差率计算；

按照若干艘次的船舶数据计算方法如下：

式中：ko为修正前的原始折算系数；k为修正后的原始折算系数；fs为单船大机数(称重吨数)，单位t；ss为单船水尺数(配载吨数)，单位t；n为船舶样本数；

按照一定统计周期的数据计算方法如下；

式中：ko为修正前的原始折算系数；k为修正后的原始折算系数；fp为统计周期内的大机数(称重吨数)，如单月、多月、一年，单位t；sp为统计周期内的水尺数(配载吨数)，如单月、多月、一年，单位t；

按照称重误差率计算方法如下；

式中：ko为修正前的原始折算系数；k为修正后的原始折算系数；δ为平均称重误差率，％。

本发明的步骤b采用以下具体步骤：

现场采集各泊位各舱口的配载吨数及舱间横向甲板对应于码头沿线的位置数。配载吨数位置数的采集方式包括但不限于指导员开舱检查时手动录入、岸机行走大车标定等。

各泊位各舱口的配载吨数表示为sb_h，其中b为泊位号，h为舱口号，如1#泊位3#舱口表示为s1_3。

舱间横向甲板对应于码头沿线的位置数可来自按照设备图纸标记于码头bm线处。该位置数与卸船机大车行走编码器位置数保持一致。对于一条n个舱口的船舶，标定应自1舱前橄开始，至n舱后橄结束，共标定n+1个位置。表示如下：

pb_m,其中b为泊位号，m为位置号(0≤m≤n)，如2#泊位6#位置表示为p2_6。

本发明的步骤c中，中控以指令字的形式发送sb_h变量及pb_m变量至各岸机设备。

本发明的步骤d中，作业过程中，岸机设备自动按照大车位置pc对应于pb_m的区间范围，将单斗称重数录入至对应舱口实现作业量累加。

fe_b_h＝fe_b_h+w，式中：w为单斗称重数。

本发明的步骤e中，中控plc自动汇总统计并计算分舱剩货量，将该数据发回岸机：

rb_h＝sb_h-fb_h

本发明的步骤g中，sb_h、rb_h、fb_h产生的系列运算结果可以用指导自动装卸作业：

(1)对于卸船作业：fb_h用于掌握卸船各票进度，及时安排设备调舱：

式中的ci为难度系数，考虑舱口、舱壁、水柜、油柜对作业效率的影响，艏舱取1.05，艉舱取1.1，其它舱取1；r为差值，该差值可按照船舶载重吨及装卸经验自行确定。

(2)对于装船作业：fb_h用于每一轮各舱作业吨数的顺序指令安排，流程号加入泊位号、舱号、吨数等新变量，实现智能化装船：

array[i]＝{b,h,l,ri,ti,…,rj,tj}

数组中的i为顺序号，b为泊位号，h为舱口号，l为装船机编号，r为取料机编号，t为该取料机的取料吨数。

(3)对于卸船作业：rb_h用于及时掌握当舱剩余货物量，指导清舱设备及时下舱，实现智能化卸船指挥作业：

式中的t为清舱设备平均到位时间,其值取决于清舱设备侯工处与码头前沿的距离，以及厂区车辆限速；v为卸船平均效率，其值来自长期积累的不同货种效率数据。

(4)对于卸船作业：rb_h还可用于倒运车辆数量的安排：

式中的n为按照剩余吨数计算得出的倒运车辆需用数量；r为倒运车辆的额定载重吨数。

(5)卸船完成时，sb_h与rb_h应存在如下关系，可用于业务结算的数据校验：

sb_h＝rb_h

(6)装船完成时，sb_h与fb_h应存在如下关系，可用于业务结算的数据校验：

sb_h＝fb_h

单船作业完工后，中控将该船对应泊位的sb_h、pb_m及岸机存储的fe_b_h进行清零操作。此时，fb_h、rb_h按照上述函数关系一并自动清零。

本发明适用于平移作业式岸机(如桥式抓斗卸船机、无回转装船机)及回转作业式岸机(如链斗式连续卸船机、门座式起重机、有回转装船机)等岸机设备的联网作业过程，与常规计算方式相比，本发明具有运行负荷小、计算精度高等优点，由常规的人工计算直接升级为软件计算，调舱过程全面实现自流程化。