内河LNG双燃料船舶经济航行优化系统技术方案

本发明专利技术公开了内河LNG双燃料船舶经济航行优化系统，主要由接口模块、ECU数据模块、CAN总线数据模块、通信模块、定位模块、存储器、仿真分析模块、显示/输入模块构成；所述的接口模块与ECU数据模块、CAN总线数据模块相连接；所述的存储器与ECU数据模块、CAN总线数据模块、通信模块、定位模块、仿真分析模块相连接；所述的显示/输入模块与仿真分析模块相连接。该系统能够对LNG双燃料船舶在不同环境下提供驾驶决策，使航行速度与能源消耗达到最优配比，提高船舶货运的经济性。船舶货运的经济性。船舶货运的经济性。

【技术实现步骤摘要】
内河LNG双燃料船舶经济航行优化系统


[0001]本专利技术涉及卫星定位、数据读取、模型仿真技术，具体涉及了内河LNG双燃料船舶经济航行优化系统。

技术介绍

[0002]LNG双燃料动力船舶在近年来随着科技的发展、环境保护的升级逐步在内河得到广泛应用。货运船舶在内河航行面临的问题有：航运速度越快，货物的周转率越高，但片面追求快速航行，将导致能源消耗太大，货运成本增加。因此，如何解决速度与节能之间的矛盾，成为实现船舶经济航行的重点。目前尚未有相关技术或产品能够解决以上问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种安装方便的内河LNG双燃料船舶经济航行优化系统，船舶在航行时使用该系统，能够将现场环境数据输入预定模型并计算出最佳航速，驾驶员参照执行该航速能够使运货时间和能源成本实现最优搭配。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：内河LNG双燃料船舶经济航行优化系统，主要由接口模块、ECU数据模块、CAN总线数据模块、通信模块、定位模块、存储器、仿真分析模块、显示/输入模块构成；所述的接口模块与ECU数据模块、CAN总线数据模块相连接；所述的存储器与ECU数据模块、CAN总线数据模块、通信模块、定位模块、仿真分析模块相连接；所述的显示/输入模块与仿真分析模块相连接。
[0005]所述的接口模块提供485接口、232接口，用于对接ECU、CAN总线；所述的ECU数据模块读取ECU数据，并按数据类型存储于存储模块中；所述的CAN总线数据模块负责接收CAN总线数据，并按数据类型存储于存储模块中；所述的通信模块支持GPRS、3G、4G、5G通信功能，负责接收水情数据；所述的定位模块采用支持北斗1、北斗2和GPS的双模芯片；所述的存储器采用不小于64G的固态硬盘，存储有基本信息库和模型库；所述的仿真分析模块包括运算器、仿真器、内存；所述的显示/输入模块采用LED液晶显示屏，支持虚拟键盘输入功能。
[0006]对本专利技术的进一步说明，所述的ECU数据包括发动机转速、航速、进油量、进气量；所述的CAN总线数据包括油罐储量数据、LNG储气罐数据。
[0007]对本专利技术的进一步说明，所述的基本信息库中存储有ECU数据、CAN总线数据、水情数据、航道数据、船型数据、货物数据、位置数据；所述的模型库中存储有水情模型、速度模型、油气比模型、经济航行模型。
[0008]对本专利技术的进一步说明，所述的运算器采用嵌入式微处理器；所述的仿真器固化了仿真程序，能够对船舶在不同环境、不同驾驶习惯下的航行经济性进行仿真；所述的内存采用内置RAM内存卡。
[0009]在本专利技术中，ECU数据模块通过接口模块读取船舶实时的ECU数据，CAN总线数据模块通过接口模块与读取船舶实时的CAN总线数据，ECU数据和CAN总线数据都存入存储模块；同时通信模块从所在航道管理局网站获取实时水情数据，定位模块获取船舶当前位置数
据，水情数据和位置数据也存入存储模块。仿真分析模块从存储模块获取数据，经过仿真分析建立起水情模型、速度模型、油气比模型，再根据上述模型，结合货物数据和能源消耗数据建立经济航行模型。
[0010]在本专利技术中，水情模型建立如下：设置模型的输入参数是航道、位置、航行方向（顺流还是逆流）、日期，模型的输出参数是水情信息，包括水位、流量；建立非线性初始模型，将历史数据导入，通过仿真分析，拟合出对应各个输入参数的影响因子，并反复迭代，使模型的输出值与历史数据的误差精度达到预定要求。水情模型建立后，能够根据给定的输入参数，预测对应位置、对应时间的水情信息。
[0011]在本专利技术中，速度模型建立如下：设置模型的输入参数是速度、航道、航行方向、水位、流量，输出参数是发动机转速；建立初始模型，根据历史数据绘制不同的输入参数与发动机转速之间的曲线图，得到初始影响因子，在此基础上不断迭代并调整影响因子，使输出的发动机转速与历史数据相吻合，或误差精度达到预定要求。
[0012]在本专利技术中，油气比模型建立如下：设置模型的输入参数是发动机转速，输出的参数是油气比；建立初始关系模型，发动机转速从500转起始，每增加10转，需要对应一个油气比；将ECU的历史数据导入模型，相同的发动机转速取油气比最低的值作为模型中对应该转速的油气比。当某个转速没有对应的油气比历史数据时，可取该转速的前一位、后一位转速数据的油气比的平均值；转速取到1800转为止。
[0013]在本专利技术中，经济航行模型建立如下：设置模型的输入参数是航道、位置、航行方向、日期，通过水情模型预测水情数据，通过速度模型和油气比模型，获得在不同速度下对应的发动机转速和进油量、进气量；绘制“速度—双燃料”能源消耗曲线图，在曲线图上叠加与货物相关的效益数据、当前的油价和气价、人力成本等数据，并生成新的“效益—成本”曲线图，从而获得利润曲线图；在利润曲线图中选择利润最高点，并向前追溯各曲线图，获得该利润下所对应的航行速度，即为经济航行速度。
[0014]与现有技术相比较，本专利技术具备的优点：1.能够根据航道、水情等具体环境信息，直接为驾驶员提供航速推荐，简单易操作；2.建模简单，船舶在同一航道行驶两至三次，就能在该航道的水情环境下建立经济航行模型；3.改善盲目驾驶的状况，节约能源成本的同时兼顾了航运效率。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的结构框架示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，但本专利技术的保护范围不局限于以下实施例。
[0017]实施例：如图所示，内河LNG双燃料船舶经济航行优化系统，主要由接口模块、ECU数据模块、CAN总线数据模块、通信模块、定位模块、存储器、仿真分析模块、显示/输入模块构成；所述的接口模块与ECU数据模块、CAN总线数据模块相连接；所述的存储器与ECU数据模块、CAN总线数
据模块、通信模块、定位模块、仿真分析模块相连接；所述的显示/输入模块与仿真分析模块相连接。
[0018]所述的接口模块提供485接口、232接口，用于对接ECU、CAN总线，本实施例中的接口模块波特率为300-921600bps，具备自动控制数据传输的能力；所述的ECU数据模块读取ECU数据，并按数据类型存储于存储模块中；所述的CAN总线数据模块负责接收CAN总线数据，并按数据类型存储于存储模块中；所述的通信模块支持GPRS、3G、4G、5G通信功能，负责接收水情数据；所述的定位模块采用支持北斗1、北斗2和GPS的双模芯片，本实施例中定位模块采用的北斗芯片单点定位精度达到定位2.0m，RTK精度达到0.02+1ppm，测向精度0.2
°
（1m基线），测速精度0.1m/s，差分数据RTCM2.x/3.x。所述的存储器采用不小于64G的固态硬盘，存储有基本信息库和模型库；所述的仿真分析模块包括运算器、仿真器、内存。
[0019]所述的显示/输入模块采用LED液晶显示屏，支持虚拟键盘输入功能，本实施例中的显示模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.内河LNG双燃料船舶经济航行优化系统，主要由接口模块、ECU数据模块、CAN总线数据模块、通信模块、定位模块、存储器、仿真分析模块、显示/输入模块构成；所述的接口模块与ECU数据模块、CAN总线数据模块相连接；所述的存储器与ECU数据模块、CAN总线数据模块、通信模块、定位模块、仿真分析模块相连接；所述的显示/输入模块与仿真分析模块相连接；其特征在于：所述的接口模块提供485接口、232接口，用于对接ECU、CAN总线；所述的ECU数据模块读取ECU数据，并按数据类型存储于存储模块中；所述的CAN总线数据模块负责接收CAN总线数据，并按数据类型存储于存储模块中；所述的通信模块支持GPRS、3G、4G、5G通信功能，负责接收水情数据；所述的定位模块采用支持北斗1、北斗2和GPS的双模芯片；所述的存储器采用不小于64G的固态硬盘，存储有基本信息库和模型库；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClG零六Q一零零四，
申请(专利权)人：广西感知物联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：