用于船只性能的评估的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于船只性能的评估的计算机实现的方法和系统。在该方法中，定义了船只的一个或多个性能变量和影响性能变量的动态输入参数。然后借助于计算来自动地学习性能变量与动态输入参数之间的相关性。借助于所述初始模型中的性能变量和动态输入参数之间的所述相关性来创建用于模拟船只性能的初始模型。在船只的操作期间获得来自传感器的测量结果用于产生要在模型中使用的新的动态输入参数的集合而不是在所述初始模型中使用的前述输入参数。更新该初始模型以用作进一步操作中的模型，并且进一步更新模型直至该模型满足用于要使用的模型的预置质量标准为止。使用已更新模型来分析给定输入参数对性能变量中的一个或多个的影响。本发明专利技术还涉及一种用于执行此类方法的系统和计算机程序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种用于船只性能的评估的计算机实现的方法和系统。在该方法中，定义了船只的一个或多个性能变量和影响性能变量的动态输入参数。然后借助于计算来自动地学习性能变量与动态输入参数之间的相关性。借助于所述初始模型中的性能变量和动态输入参数之间的所述相关性来创建用于模拟船只性能的初始模型。在船只的操作期间获得来自传感器的测量结果用于产生要在模型中使用的新的动态输入参数的集合而不是在所述初始模型中使用的前述输入参数。更新该初始模型以用作进一步操作中的模型，并且进一步更新模型直至该模型满足用于要使用的模型的预置质量标准为止。使用已更新模型来分析给定输入参数对性能变量中的一个或多个的影响。本专利技术还涉及一种用于执行此类方法的系统和计算机程序。【专利说明】用于船只性能的评估的方法和系统
本专利技术涉及用于船只性能的评估的方法和系统。
技术介绍
在远洋船或船只中，使用例如油或有时天然气之类的燃料作为用于使船只的发电机或主推进器旋转的一个或多个柴油引擎的能源。燃料在港中或在航行期间用燃料车(fuel tanker)输送到海船。 功率产生和推进系统已经是用于连续调整、控制和监视以便相对于船只的性能实现最佳效率的目标。功率控制是船只的控制系统的基本部分。同样地，控制推进系统以通过使用可用电和/或初级能量(primary energy)来产生所需功率。然而，在实践中，能量的充足性不如设备及其控制系统的效率那么关键。 通过控制船上的单独设备的功率，可以高效地且经济地消耗能量。这例如适用于单独推进单元、泵送设备、照明和加热设备及其他辅助设备。 还有很多其他因素影响海船的总能量效率，并且应在船只性能中考虑到，包括船只的动力设备的优化和配置、燃料类型的选择、船只的调平和横倾规划路线。 计算机模拟或计算机模型是尝试模拟特定系统的抽象模型的计算机程序。已经通过创建描述船只的操作变量因素与呈现这些因素所取决于的输入变量的参数之间的关系和相关性的计算机实现的模拟模式来执行船只性能的优化，例如能量消耗。该模型使得能够根据参数和初始条件的集合来预测系统的行为。 此类模型使用的示例是在WO公开2011/161211中提出的用于基于设计数据的高效能量控制的技术方案。其公开了用于基于不同的输入数据来控制海船中的能量消耗的方法和布置的示例，所述输入数据诸如操作数据、路线数据、天气预报和不同的环境因素。还将与燃料本身有关的数据考虑在内，例如燃料类型、燃料成本等。基于计算的预测来管理能量消耗设备的能量平衡，计算的预测基于所述输入数据。 WO公开2007/017908提出了一种通过使得设计者可能采用帮助船的设计的工具来增加船只设计效率的设计工具。该设计工具还用来通过从传感器接收信号并根据传感器信息模拟操作来优化操作中的船只的操作成本且相应地调整能量系统。该公开是鉴于仅依赖于设计数据的技术方案的改进，因为其也考虑到传感器信息以便在操作期间控制能量平衡。 可以放入此类计算机模拟中的可靠性和可信性取决于模拟模型的有效性。 对性能变量与有影响输入变量之间的相关性进行建模是复杂的且基于经验方法。现有技术方法要求人类努力和参数的手动设置。 另外，该模型在给出关于单独因素如何影响总性能的信息方面是不充分的。 在性能评估系统中，重要的问题将是不仅为用户提供整个系统的当前状态的信息，而且给出相对于所选操作条件来评估性能的参考。 本专利技术的目的是开发给出关于影响船只性能的不同因素的更多详细且可靠的信息的模拟模型。 在申请正文中使用以下术语调平(TRM):纵向(俯仰)方向上的船只的浮动倾度，即船只的船头和船尾的下沉之间的差。 横倾(LIST):横向(滚转)方向上的船只的浮动倾度。 吃水深度(DRAFT):船只的船身中部下沉。 浮动位置(FLOATING POSIT1N):调平、吃水深度或横倾或调平、吃水深度和横倾的任何组合。浮动位置影响船只的排量(di spIacement )、湿表面和水阻力。 动力设备配置(POWER PLANT CONFI⑶RAT1N):不同功率发生和消耗设备(例如柴油发电机、轴发电机、废热回收系统等)之间的负载的共享/分配。 最优动力设备配置(OPTIMAL POWER PLANT CONFI⑶RAT1N):履行诸如燃料消耗、排放等优化标准的不同功率发生和消耗设备之间的负载的分配。 船只行为/船只性能(SHIP BEHAV1UR/SHIP PERFORMANCE):描述船只的实际功能，包括例如船只的移动、能量消耗、燃料消耗以及排放。 船只操作(SHIP OPERAT1N):描述了船只的机动和操舵及控制动作以便驱动引擎和电气设备并使船只移动。 船(VESSEL)与船只(SHIP)以同义词方式使用海洋状况(SEA STATE):由浪高、波浪周期、波浪方向、涌浪、风致波浪(wind-1nducedwave)等确定的海洋状况。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于评估船只性能的计算机实现的方法和系统。在该方法中，定义了船只的一个或多个性能变量和影响性能变量的动态输入参数。借助于计算来自动地学习性能变量与动态输入参数之间的相关性。借助于所述初始模型中的性能变量和动态输入参数之间的所述相关性来创建用于模拟船只性能的初始模型。在船只的操作期间获得来自传感器的测量结果以便产生要在模型中使用的新的动态输入参数的集合而不是在所述初始模型中使用的前述输入参数。更新该初始模型以用作进一步操作中的模型，并且进一步更新模型直至该模型满足用于要使用的模型的预置质量准则为止。使用已更新模型来分析给定输入参数对性能变量中的一个或多个的影响。 本专利技术的系统定义将训练数据取作输入的学习算法，该输入在实现初始模型中可能基于早先的知识而组成初级输入数据。在模型的更新中，使用来自传感器信号的新输入数据的集合作为新的训练数据而不是在初始模型中使用的数据。该学习算法在学习输入参数如何影响性能变量之后从训练数据输出模型。该模型包含参数集与性能变量之间的相关性定义以及可能的特征规范。该学习算法是一般的且在给出不同的训练数据作为输入时将产生不同的模型。 本专利技术的优选实施例具有从属权利要求的特性。 在创建模型中，本专利技术将计算学习方法用于相关性定义。 因此，该模型继续改进其本身直至其满足预定义完成和质量标准为止。停止标准可以包括例如针对信号的预期变化范围比较的输入信号的变化范围、与先前看到的数据相比较的新输入数据的附加信息内容、模型的预测性能、模型参数的统计显著性、数据的量的统计显著性等。该模型还监视输入数据的质量，诸如其基于预测和测量值之间的差的动态以及输入信号的行为来评估测量信号的可靠性。另外，可以由模型来监视输入信号与输出信号之间的相互相关性，并且如果测量的输入信号之间的相关性改变，则模型能够基于测量历史、当前值来估计量。除估计之外，一旦已训练了模型，可能通过使用该模型来识别传感器的故障。 在质量控制中，监视测量之间的关系、测量的特有动态和测量的物理变化。这可以借助于例如船只的速度来举例说明。船只是非常大的整体，并且其速度不能非常快速地改变。该模型可通过将速度测量与船只的前述状态和其他测量结果相比较以确定该测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于船只的性能的评估的计算机实现的方法，所述方法包括步骤：a）定义船只的一个或多个性能变量和影响性能变量的动态输入参数，b）借助于性能变量和动态输入参数来创建用于模拟船只性能的初始模型，c）在船只操作期间从传感器获得测量结果以用于产生新的动态输入参数的集合，d）自动地学习性能变量与动态输入参数之间的相关性，e）更新将在进一步操作中使用的所述模型以直至模型满足预置质量标准为止，f）使用已更新的模型来分析输入参数对性能变量的影响。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K特沃，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH