[发明专利]一种船舶分段航速优化方法和智能管理系统

摘要

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。

主权项

1.一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；S8：使用智能算法求解上述开行前的航速规划决策优化模型，得到每一分航段的最优航速，操作人员根据各分航段的最优航速和工作经验对主机转速进行设定进行操纵；S9：在航行过程中的第k个分航段内，如果接收到前方航段的更新天气情况，按照步骤S5～S6的方法重新计算燃油消耗函数航行中的航速规划决策优化模型v_imin≤v_i,j≤v_imax其中，是在已航行完毕的分航段的里程和速度；S10：使用智能算法求解上述开行前的航速规划决策优化模型，得到新的分航段的最优航速，操作人员根据各分航段的最优航速和工作经验对主机转速进行设定进行操纵。