[发明专利]一种船舶分段航速优化方法和智能管理系统

说明书

本发明公开了一种船舶分段航速优化方法与智能管理系统，本发明的方法以船舶航行状态参数和气象参数为基础，结合船舶航线转向点、航程、气象预报参数变化，在分段内的航行条件相同或相近的前提下，将航次内航段划分为若干分段；在满足船舶航期要求的条件下，根据船舶柴油机油耗模型，基于智能算法对船舶在各个分段的航速进行总体运筹优化，得到的各个分段的最优船舶航速，可以计算得船舶在对应分段的柴油机转速和燃油消耗量。智能管理系统采用上述方法，在开航前向操作人员提供航速规划决策，并可在航行过程中，根据实时更新天气情况，对剩余航段的航速进行优化，从而在整体上降低燃油消耗量，节能减排。

技术领域

本发明涉及一种智能船舶领域，更具体地，涉及一种船舶分段航速优化方法和智能管理系统。

背景技术

船舶分段航速优化与智能管理是智能船舶领域较为重要的领域，在分段优化的问题中，如何适当的考虑航程中的天气情况以及实时的天气变更，是非常重要的问题。

现有技术中，有的没有考虑天气情况，有考虑天气情况的，也未考虑天气预报信息的不准确性，无法做到实时更新。这会给智能船舶航行规划带来不确定性因素，降低了其实际所能达到的生产效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种船舶分段航速优化方法和智能管理系统，首先根据转向点信息对航段进行合理划分，得到若干分航段，并根据分航段的天气预报、预先收集的船舶阻力计算参数和燃油消耗率数据库，计算各分航段不同航速下的燃油消耗量，最后以整体规划的方式求解各分航段的航速并汇报给操作人员，该方法还允许在航行途中实时更新前方的天气预报情况并重新计算。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种船舶分段航速优化方法，其特征在于，包括以下步骤

S1：收集确认船舶用于计算船舶阻力的船舶固定参数；收集确认船舶在当前航次中，未开航时的排水量和吃水深度；

S2：收集船舶在历史航行过程中的船舶柴油机的功率、转速和对应的燃油消耗率数据，建立柴油机燃油消耗率数据库；

S3：根据当前航次的航行计划，对航段进行分段，得到N个分航段，每一分航段的航程为L_i；

S4：收集各分航段的气象状况；

S5：根据第i个分航段的气象状况、船舶装载情况，以一定的步长间隔计算船舶在该分航段内从最低航速v_imin到最高航速v_imax航行时，对应的船舶阻力，功率和转速；重复本步骤，直至所有分航段计算完毕；i是分航段的编号，i＝1～N；

S6：根据S2中柴油机燃油消耗率数据库和S5中的计算结果，插值得到每一分航段内，不同航速对应的燃油消耗量，即得到燃油消耗函数S_i(v_i，j)，其中S_i是第i个航段的燃油消耗量，v_i,j是第i个航段的航速，v_imin≤v_i,j≤v_imax；

S7：以各航段航速为优化变量，以总燃油消耗量为目标函数，以航程的总里程、航行时间约束以及各个分航段的里程为约束函数，建立开行前的航速规划决策优化模型，

v_imin≤v_i,j≤v_imax

其中T_max是最大航行时间，L是航程的总里程，L_i是各分航段里程；