一种内河船舶燃油智能监测分析系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种内河船舶燃油智能监测分析系统及方法，包括数据采集端、云端服务器、终端接收器；数据采集端包括超声波发射装置和超声波传感器；超声波发射装置向上发射超声波，超声波传感器接收被液面折射回来的燃油液位数据；数据采集端通过4G网络将采集到的燃油液位数据上报至云端服务器，云端服务器对船舶燃油存量数据进行处理得到船舶燃油存量数据，并发布给终端接收器。本系统通过在油舱底部安装超声波液位测量模块，在简化安装步骤的同时，提高了油舱液位测量的准确性，并采用云端服务器实现数据的接收、存储、分析及发布功能，可实现内河船舶剩余油量的远程实时监测，同时运用大数据智能分析算法，可以为决策者提供更经济的航行方案。的航行方案。的航行方案。

【技术实现步骤摘要】
一种内河船舶燃油智能监测分析系统及方法


[0001]本专利技术涉及船舶燃油自动化测量相关
，特别是一种内河船舶燃油智能监测分析系统及方法。

技术介绍

[0002]船舶以运量大、运费低的优势在国际贸易运输领域有着不可取代的地位，长江航运承担了国内绝大部分的内河运输任务，不过船舶也是能耗和排放大户，特别是内河船舶，燃油消耗成本约占其运营成本的40％～60％。因此，采用更加科学的能耗监测方式对减少碳排放，降低船舶运营成本，推动航运行业的发展有着重大而深远的意义。
[0003]公开号为CN111238598A的中国专利公开了《一种船舶油舱燃油储量的自动化测量系统及测量方法》，其包括依次连接的数据采集装置、数据处理模块以及中央处理器，数据采集装置包括多组在燃油舱或燃油柜侧面的不同高度位置等高设置的液位传感器组，设置在燃油舱或燃油柜上的倾角传感器，以及设置在燃油舱或燃油柜底部压力传感器和均匀设置在燃油舱或燃油柜内的温度传感器，数据采集装置用于采集传感数据，数据处理模块用于根据数据采集装置采集的传感数据获得液位数据、倾斜角度、温度和压力并传输至中央处理器，中央处理器根据接收到的数据融合计算该燃油舱或燃油柜的燃油储量。
[0004]上述现有方案中的船舶油舱燃油量监测系统能够代替人工量油工作，实现船舶油舱内剩余燃油量的自动化测量。但是，申请人在实际应用时发现，上述现有方案中的燃油量监测系统需要在燃油舱内设置多个安装液位传感器组、倾角传感器、温度传感器等数据采集装置，一方面，需要安装多组传感组件，会增加燃油量监测系统的监测安装成本；另一方面，安装所述多组传感组件时需要拆开油舱，并且整个拆装过程长达数天甚至数周，使得船舶停运产生的损失非常之高，这更是加大了燃油量监测系统的监测安装成本。也就是说，现有船舶油舱的燃油量监测系统需投入的安装检测成本非常之高。
[0005]为了解决上述技术问题，公开号为CN112284481A的中国专利公开了《用于船舶油舱的燃油量监测系统及方法》，该专利技术采用了如下的技术方案：首先，建立油舱模型单元，根据船舶油舱的形状生成对应的油舱模型；其次，在油舱的顶部安装超声波液位测量单元，用于获取油舱液位距离油舱顶部的净空高度；最后，根据所述燃油液位数据，以及船舶油舱的油舱模型和储油容积计算得到船舶油舱内剩余的燃油量。
[0006]上述技术方案通过安装一个超声波液位测量单元的方式，降低了设备安装成本。但是，申请人在实际应用时发现三个问题，一是利用超声波测量油舱内净空高度时，测量数据不稳定，会出现数值跳变现象；二是船舶在执行靠离泊、装卸货作业时，船舶姿态会发生异常改变，导致油舱液位测量误差急剧增大(如图1所示)；三是通过竖向截面形状生成油舱模型需要提供船舶设计图纸，重新对船舶进行三维建模，该工作量大且成本高。
[0007]基于以上背景，需要一种内河船舶能耗在线监测与分析系统的改造方案。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种内河船舶燃油智能监测分析系统及方法，该方法利用设置于油舱底部的超声波传感器采集液面位置数据从而计算燃油存量数据。
[0009]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0010]本专利技术提供的一种内河船舶燃油智能监测分析系统，包括数据采集端、自适应分类滤波模块、数据库、数据处理模块、输出端；
[0011]所述数据采集端包括用于采集船舶燃油液位数据的超声波液位测量模块和船舶状态采集模块，所述超声波液位测量模块包括设置于油舱的底部的超声波发射装置和超声波传感器；所述超声波发射装置向上发射超声波，所述超声波传感器接收被液面折射回来的燃油液位数据；所述船舶状态采集模块用于采集船舶航行状态的船舶状态数据，所述船舶状态数据包括船舶的航速和位置；
[0012]所述自适应分类滤波模块根据燃油液位数据和船舶状态数据处理分析得到油舱液位测量数据，并将油舱液位测量数据存储于数据库中；
[0013]所述数据处理模块通过油舱液面高度和数据库中的油舱液位测量数据确定船舶燃油余量，并将船舶燃油余量发送到输出端。
[0014]进一步，所述超声波发射装置和超声波传感器设置于待测船舶油舱底部中央位置，所述超声波传感器采用外贴片式。
[0015]进一步，所述自适应分类滤波模块按照以下步骤进行：
[0016]将船舶定义为航行中、锚泊、靠离泊和装卸货、加油四种状态；通过获取船舶的航速和位置变化对其航行状态进行分类；将船舶系泊过程中靠离码头、装卸货时的油舱液位测量数据进行过滤，得到油舱液位测量数据。
[0017]进一步，所述数据处理模块按照以下步骤得到船舶燃油余量：
[0018]构建数字化船舶仓容表，所述数字化船舶仓容表用于存储油舱剩余油量液面高度和船舶燃油余量；
[0019]获得油舱液位高度，通过自动查表获取船舶燃油余量。
[0020]进一步，所述数字化船舶仓容表按照以下步骤得到：
[0021]根据船舶每个舱室的仓容表，设置舱室竖向截面的增量，根据增量得到对应仓容体积的变化量进行插值平滑运算，得到预设分辨率的数字仓容表。
[0022]进一步，还包括云端服务器，所述云端服务器用于接收数据采集端采集得到的燃油液位数据和船舶状态采集模块采集得到的船舶的航速和位置；并根据燃油液位数据、航速和位置进行分析处理，所述云端服务器设置有数据接收端、数据分析模块、结果发布模块；
[0023]所述数据接收端，用于接收各船端设备上传的燃油测量数据，并进行数据处理后存入数据库；
[0024]所述数据分析模块，用于计算船舶在不同航速及航行环境中的油耗；
[0025]所述结果发布模块，用于将计算分析结果通过MQTT协议进行发布，发布对象分别为PC 客户端和移动客户端。
[0026]进一步，所述数据采集端包括电源管理模块和4G网络通信模块；
[0027]所述电源管理模块包括交流供电状装置、直流供电装置、电源保护装置、电源切换
装置；
[0028]所述交流供电状装置、直流供电装置分别与电源切换装置连接，所述电源切换装置与电源保护装置连接；
[0029]所述4G网络通信模块与云端服务器连接，将测量得到的实时数据上传至云端服务器。
[0030]本专利技术提供的内河船舶燃油智能监测分析方法，包括以下步骤：
[0031]采集设置于油舱的底部的超声波发射装置向上发射的并被液面折射回来的超声波数据；
[0032]采集船舶航行状态的船舶状态数据，所述船舶状态数据包括船舶的航速和位置；
[0033]根据燃油液位数据和船舶状态数据处理分析得到油舱液位测量数据，并将油舱液位测量数据存储于数据库中；
[0034]通过油舱液面高度和数据库中的油舱液位测量数据确定船舶燃油余量，并将船舶燃油余量发送到输出端。
[0035]进一步，所述根据燃油液位数据和船舶状态数据处理分析得到油舱液位测量数据按照以下步骤进行：
[0036]将船舶定义为航本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内河船舶燃油智能监测分析系统，其特征在于：包括数据采集端、自适应分类滤波模块、数据库、数据处理模块和输出端；所述数据采集端包括用于采集船舶燃油液位数据的超声波液位测量模块和船舶状态采集模块，所述超声波液位测量模块包括设置于油舱的底部的超声波发射装置和超声波传感器；所述超声波发射装置向上发射超声波，所述超声波传感器接收被液面折射回来的燃油液位数据；所述船舶状态采集模块用于采集船舶航行状态的船舶状态数据，所述船舶状态数据包括船舶的航速和位置；所述自适应分类滤波模块根据燃油液位数据和船舶状态数据处理分析得到油舱液位测量数据，并将油舱液位测量数据存储于数据库中；所述数据处理模块通过油舱液面高度和数据库中的油舱液位测量数据确定船舶燃油余量，并将船舶燃油余量发送到输出端。2.如权利要求1所述的内河船舶燃油智能监测分析系统，其特征在于：所述超声波发射装置和超声波传感器设置于待测船舶油舱底部中央位置，所述超声波传感器采用外贴片式。3.如权利要求1所述的内河船舶燃油智能监测分析系统，其特征在于：所述自适应分类滤波模块按照以下步骤进行：将船舶定义为航行中、锚泊、靠离泊和装卸货、加油四种状态；通过获取船舶的航速和位置变化对其航行状态进行分类；将船舶系泊过程中靠离码头、装卸货时的油舱液位测量数据进行过滤，得到油舱液位测量数据。4.如权利要求1所述的内河船舶燃油智能监测分析系统，其特征在于：所述数据处理模块按照以下步骤得到船舶燃油余量：构建数字化船舶仓容表，所述数字化船舶仓容表用于存储油舱剩余油量液面高度和船舶燃油余量；获得油舱液位高度，通过自动查表获取船舶燃油余量。5.如权利要求4所述的内河船舶燃油智能监测分析系统，其特征在于：所述数字化船舶仓容表按照以下步骤得到：根据船舶每个舱室的仓容表，设置舱室竖向截面的增量，根据增量得到对应仓容体积的变化量进行插值平滑运算，得到预设分辨率的数字仓容表。6.如权利要求1所述的内河船舶燃油智能监测分析系统，其特征在于：还包括云端服务器，所述云端服务器用于接收数据采集端采集得到的燃油液位数据和船舶状态采集模块采集得到的船舶的航速和位置；并根据燃油液位数据、航速和位置进行分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐皇，谭家万，吴海忠，龚燕峰，杨雪锋，
申请(专利权)人：金睛兽数字科技重庆有限公司，
类型：发明
国别省市：