面向船舶能效提升的多功能风帆智能优化控制系统与方法技术方案

本发明专利技术提供一种面向船舶能效提升的多功能风帆智能优化控制系统包括：数据采集与处理模块，船舶能效智能控制决策模块，多功能风帆控制模块，综合数据显示模块。船舶能效智能控制决策模块接收所述数据采集与处理模块采集并处理后的数据做出最优决策，并将决策结果传输至所述多功能风帆控制模块中，实现对多功能风帆运行模式的切换和控制，并通过所述综合数据显示模块将上述模块采集或反馈的数据显示在显示模块上。并同时提供了一种控制的方法。本发明专利技术基于船舶能效模型和智能优化决策方法，可实现不同条件下的多功能风帆最佳运行模式与运行状态的决策与控制，从而提高不同条件下风能的利用率，进而提升风帆助航船舶的能效水平。平。平。

【技术实现步骤摘要】
面向船舶能效提升的多功能风帆智能优化控制系统与方法


[0001]本专利技术涉及船舶风能应用及能效优化管理领域，尤其涉及一种面向船舶能效提升的多功能风帆智能优化控制系统与方法。

技术介绍

[0002]随着石油这种不可再生能源的日益消耗以及全球环境的不断恶化，节能减排、改善环境已经成为当前世界的重要话题，全球航运业也在积极寻求减少石油消耗和环境污染的有效方法。
[0003]风能作为一种广泛分布、无污染的清洁能源走进人们的视线。将风帆安装在船上作为辅助推进装置，可有效降低船舶燃料消耗和污染气体排放水平。然而，当风帆造成船舶偏航较大，超过船舶的保向能力时，将无法继续使用风帆。此外，风帆对船舶能效的提升与航线上风能资源的分布情况有很大的关系，在部分情况下风帆助航可达到的助航效果并不十分理想，因此，风帆的应用效果及风力资源的高效应用问题亟需解决。

技术实现思路

[0004]为了提高风能利用率和船舶的能效水平，本专利技术提出了一种面向能效提升的多功能风帆智能优化控制系统与方法，其中，多功能风帆具有风力发电和风帆助航两种工作模式。当风帆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向船舶能效提升的多功能风帆智能优化控制系统，其特征在于，包括：数据采集与处理模块、船舶能效智能控制决策模块、多功能风帆控制模块以及综合数据显示模块；所述船舶能效智能控制决策模块接收所述数据采集与处理模块采集并处理后的数据做出最优决策，并将决策结果传输至所述多功能风帆控制模块中，实现对多功能风帆运行模式的切换和控制，并通过所述综合数据显示模块将上述模块采集或反馈的数据显示在显示模块上。2.根据权利要求1所述的一种面向船舶能效提升的多功能风帆智能优化控制系统，其特征在于，所述数据采集与处理模块采集船舶航行过程中的实时数据，通过无线路由器传输至服务器并储存，通过数据预处理对所述实时数据进行处理，并进行数据分析；其中，所述船舶航行实时数据包括：在航船舶的风速风向数据、航行姿态数据、风帆状态数据和航速航向数据；所述的船舶航行数据分析包括船舶航行环境、船舶发电柴油机油耗、风力机发电量，以及风帆助航功率和船舶能效的关联关系分析。3.根据权利要求1所述的一种面向船舶能效提升的多功能风帆智能优化控制系统，其特征在于，所述船舶能效智能控制决策模块通过船舶能效模型进行分析，智能决策出当前航行条件下船舶能效水平最佳的多功能风帆运行模式，并进行实时显示；其中，所述的运行模式包括：风力机发电和风帆助航。4.根据权利要求1或2所述的一种面向船舶能效提升的多功能风帆智能优化控制系统，其特征在于，所述数据采集与处理模块包括：数据采集单元，数据传输存储单元以及数据分析处理单元；所述数据采集单元能够实时采集船舶航行过程中的风向与风速、船舶航行姿态、风帆状态和船舶航向与航速信息；所述数据传输存储单元能够将数据采集单元采集到的数据通过无线路由器上传到服务器储存；所述数据分析处理单元对储存到服务器的数据进行预处理，获得有效数据，并进行数据分析。5.根据权利要求1所述一种面向船舶能效提升的多功能风帆智能优化控制系统，其特征在于，所述船舶能效智能控制决策模块包括：多功能风帆运行模式智能决策单元、风力机叶片最佳桨距角智能决策单元、风帆最佳攻角智能决策单元；所述多功能风帆运行模式智能决策单元基于所获得的有效数据和数据分析结果，通过内置的船舶能效模型决策出多功能风帆在当前环境条件下船舶能效最佳的多功能风帆运行模式，包括风力机发电模式和风帆助航模式；所述风力机叶片最佳桨距角智能决策单元基于风力机的运行参数以及所获得的有效数据和数据分析结果，通过采用内置的风力机叶片桨距角智能优化决策方法，决策出风力机当前环境条件下风能利用率最佳的叶片桨距角，并进行实时显示；所述风帆最佳攻角智能决策单元基于风帆的运行参数以及所获得的有效数据和数据分析结果，通过采用内置的风帆攻角智能优化决策方法，决策出风帆在当前环境条件下风能利用率最佳的风帆攻角，并进行实时显示。6.根据权利要求1所述一种面向船舶能效提升的多功能风帆智能优化控制系统，其特征在于，所述多功能风帆控制模块包括多功能风帆模式切换控制单元、风力机叶片桨距角控制单元、风帆攻角控制单元；所述多功能风帆模式切换控制单元根据船舶能效智能控制决策模块中多功能风帆运行模式智能决策单元的决策结果，将多功能风帆切换到对应的模
式运行，包括风力机发电模式和风帆助航模式；所述风力机叶片桨距角控制单元在风力机发电模式下，根据风力机叶片最佳桨距角智能决策单元的决策结果，控制风力机叶片转动到最佳叶片桨距角位置，以提高风能利用率，进而提升船舶能效水平；所述风帆攻角控制单元在风帆助航模式下，根据风帆最佳攻角智能决策单元的决策结果，控制风帆转动到风帆最佳攻角位置，以提高风能利用率，提升船舶能效水平。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，国鑫，黄连忠，张鹏，马冉祺，邢辉，赵俊豪，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
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