[发明专利]一种船舶航速优化的动态转速微调方法

说明书

本发明涉及一种船舶航速优化的动态转速微调方法，属于船舶技术领域，解决了现有技术中无法实时更新模型和计算量大效率低的问题。包括：按照固定时间段，预处理船舶航行数据；利用聚类算法，将处理后的航行数据划分成多组与不同工况对应的数据；基于多项式函数并引入指数遗忘因子，建立每组数据中海里油耗与主机转速之间的函数关系，得到多个拟合模型；获取当前航行数据，聚类得到实际工况，根据实际工况对应的拟合模型，在当前航行数据中当前主机转速设定范围内获取距离当前主机转速最近的极小值点，若极小值点的海里油耗小于根据当前主机转速得到的当前海里油耗，则调整当前主机转速到极小值点，否则保持当前主机转速不变。实现了动态转速微调。

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船舶航速优化的动态转速微调方法。

背景技术

船舶的速度性能是营运船舶的重要技术性能之一，船舶航行速度对船舶的航行安全、企业的营运效益以及节能降耗有着重大的影响。随着航速的增加，油耗成本也大幅提升，但为了保证及时交付货物、完成航行任务，航速也不能无限制降低，最终在二者的综合作用下，航速通常稳定在某个区间内，不能进行大幅调整，因此通过航速微调达到降低燃油消耗的目的就成为了重要的成本控制手段。

现有的转速优化方法均是通过建立一种转速与海里油耗的对应关系，再通过该对应关系寻找使油耗最低的转速。由于影响海里油耗的因素十分复杂，且许多环境因素不可预知，所以往往只能根据历史经验数据进行分析，得到近似的经验公式。

常见的手段是利用神经网络对海里油耗和转速函数关系进行逼近，但由于神经网络本身计算量大且缺乏可解释性，并不适合作为模型给出转速动态优化建议。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种用于船舶航速优化的动态转速微调方法，用以解决现有无法实时更新模型和计算量大效率低的问题。

本发明实施例提供了一种船舶航速优化的动态转速微调方法，包括如下步骤：

按照固定时间段，预处理船舶航行数据，得到处理后的航行数据；

利用聚类算法，将所述处理后的航行数据划分成多组与不同工况对应的数据；

基于多项式函数，并引入指数遗忘因子，建立每组数据中海里油耗与主机转速之间的函数关系，得到多个拟合模型；

获取当前航行数据，聚类得到实际工况，识别当前航行数据中当前主机转速的设定范围内实际工况对应的拟合模型中是否存在极小值点，若存在极小值点，且距离当前主机转速最近的极小值点的海里油耗小于根据当前主机转速得到的当前海里油耗，则调整主机转速到极小值点，否则保持主机转速不变。

基于上述方法的进一步改进，航行数据包括：时间戳、风速、风向角、艉吃水、艏吃水、主机燃油进口流量、主机燃油出口流量、实际航速和主机转速；

预处理船舶航行数据，包括：

剔除假值，包括：剔除非法值，或者离群值；

剔除非正常工作值，包括剔除主机转速为0和负数的数据；

根据固定时间段，计算转速变化值的均值，剔除处于过渡态的数据。

基于上述方法的进一步改进，根据固定时间段，计算转速变化值的均值，剔除处于过渡态的数据，包括：

按照固定时间段内时间戳的顺序，依次计算每相邻两个时间戳的主机转速的偏差值绝对值，汇总取平均后得到转速变化值的均值；

依次判断偏差值绝对值是否大于均值的预设倍数，如果大于，则每相邻两个时间戳中前一个时间戳标记为过渡态，否则，标记为稳定态；

对稳定态的时间戳，如果前后第一预设时间的转速均值相差超过设定值，则前后第一预设时间内所有时间戳被重新标记为过渡态；