一种基于船舶油耗的感潮河段进出港推荐方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种基于船舶油耗的感潮河段进出港推荐方法和装置，只考虑潮流对船舶实际航速的影响，即通过预报的潮汐对潮流进行定量分析，直接结合潮汐及其所影响的水流速度等对船舶航行过程中的实际航速进行分析，通过现有且相对准确的航速与油耗的关系进行油耗的计算和累加，推算得到整个航线的油耗从而进行施工船舶进出港的时间窗口推荐，从中选取油耗量较小的时间窗口，以实现施工船舶在感潮河段的油耗优化，以达到节能减排、降低航行成本的目地。成本的目地。成本的目地。

【技术实现步骤摘要】
一种基于船舶油耗的感潮河段进出港推荐方法和装置


[0001]本专利技术实施例涉及船舶油耗优化
，尤其涉及一种基于船舶油耗的感潮河段进出港推荐方法和装置。

技术介绍

[0002]国际海事组织(IMO)在2010年第61届会议上将船舶能效管理计划(Ship Energy Efficiency Management Plan,SEEMP)纳入《1973年国际防止船舶造成污染公约》修正案，对船舶能效管理提出了系统性要求，规定了船舶和船队的减排责任。IMP旨在通过该计划建立适用于所有营运船舶的强制能效标准，逐步控制和减少海上的CO2排放总量。SEEMP针对船队和船舶建立一个评估机制，引入船舶能效运行指数(Energy Efficiency Operational Index,EEOI)作为评价基准，通过对船舶运营数据的检测获得EEOI指数，船队和船舶必须以监测数据为基础，通过优化航行方案，加强设备维护更新等手段提高船舶的能耗效率。
[0003]此外，船舶运输业是一个投资大、风险高的行业，在目前世界经济竞争的激烈环境下，航企业面临着艰难的竞争形势。燃油价格的上涨、港口使费的上升以及维修费用的增加等因素导致了船舶营运成本大幅度增加，所以加强船舶营运成本控制，已成为航运企业是否能够适应市场竞争的要求，是否能够在市场竞争中获得竞争优势的关键所在。在运输收入一定的情况下，航运企业必须加强船舶营运成本控制，降低成本，增加船舶的营运利润。
[0004]现有技术中应用大数据技术对船舶油耗数据挖掘进行研究，构建不同工况下的船舶主机燃油消耗模型，实现不同通航环境下的油耗优化；但当前采用能效大数据进行数据挖掘并建立油耗模型的方法，由于数据量的缺乏、数据不完善以及建模方法本身的问题，往往导致训练所得到的模型不能准确地预测油耗，从而影响油耗优化的效果。并且现有技术中建立油耗模型通常基于风、浪、流等环境因素以及船舶的装载重量、航速等工况的数据，而在这其中，往往存在一些对船舶的油耗不具有非常明确影响关系的因素，此外，一些环境因素复杂且多变，很难用简单的数据形式进行定量分析，这些都将导致在建立油耗预测模型的过程中出现一些问题，使得难以建立较为精确的模型。基于上述方法得到的油耗预测模型进行油耗预测从而进行感潮河段的船舶进出港时间窗口推荐时，同模型建立所使用的输入变量一样，需要考虑的因素过多，且容易出现一些在此以外的其他因素和突发状况的影响，而模型自身又不具有太强的抗干扰能力，这给时间窗口推荐的工作带来了一定的困难和工作量的增加，也影响了其最终的效果。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，有必要提供一种基于船舶油耗的感潮河段进出港推荐方法和装置，以解决现有技术中由于数据量的缺乏、数据不完善导致训练所得到的油耗模型不能准确地预测油耗，以及由于油耗模型建立所使用的输入变量一样导致抗干扰能力弱的问题。
[0006]为解决上述技术问题，一方面，本专利技术实施例提供了一种基于船舶油耗的感潮河段进出港推荐方法，包括：
[0007]确定船舶在不同时间窗口出发时的航次时间段和航行线路；获取航次时间段内航行线路上的潮汐预报数据；
[0008]根据所述潮汐预报数据和航次时间段内的设定实际航行速度，计算得到航行线路上任一点的静水航行速度；
[0009]基于所述静水航行速度和预先建立的静水油耗模型，计算航行线路上任一点的瞬时油耗量，根据任一点的瞬时油耗量确定航行线路的总油耗量；选择总油耗量最小的时间窗口进行推荐。
[0010]在一些可能的实现方式中，获取航次时间段内航行线路上的潮汐预报数据，具体包括：
[0011]获取航行线路上选定的各个分潮的周期和振幅，计算出各个分潮在航次时间段内航行线路上多个点的叠加振幅，得到对应多个点的潮流预报数据；
[0012]基于最小二乘拟合内插数学模型对任意相邻两个点间潮流预报数据进行数值内插，得到航行线路上的潮汐预报数据。
[0013]在一些可能的实现方式中，获取航行线路上选定的各个分潮的周期和振幅后，还包括：
[0014]将周期的相似度大于预设相似度阈值的分潮合并为一个分潮群；确定所述分潮群中振幅最大的分潮，并将分潮群中其余分潮归的振幅并至振幅最大的分潮中。
[0015]在一些可能的实现方式中，计算出各个分潮在航次时间段内航行线路上多个点的叠加振幅，具体包括：
[0016]获取余流的北方向分量；并根据分潮调和常数，分潮的角速率，分潮归并后的分潮的天文修订系数和零时天文相角，潮流的北方向分量的专用迟角确定所有分潮在北方向上叠加分量；基于余流的北方向分量和所有分潮在北方向上叠加分量确定潮流的北方向分量；
[0017]获取余流的东方向分量；并根据分潮调和常数，分潮的角速率，分潮归并后的分潮的天文修订系数和零时天文相角，潮流的东方向分量的专用迟角确定所有分潮在东方向上叠加分量；基于余流的东方向分量和所有分潮在东方向上叠加分量确定潮流的东方向分量。
[0018]在一些可能的实现方式中，根据所述潮汐预报数据和航次时间段内的设定实际航行速度，计算得到航行线路上任一点的静水航行速度，具体包括：
[0019]基于所述潮汐预报数据确定航行线路上任一点在任意时刻的海流速度；
[0020]根据所述航行线路和所述设定实际航行速度确定船舶航行至任一点处的时刻，提取对应的海流速度；基于速度矢量叠加方法确定保持设定实际航行速度时所需的静水航行速度。
[0021]在一些可能的实现方式中，根据任一点的瞬时油耗量确定航行线路的总油耗量，具体包括：
[0022]基于离散化乘积方法，将每个点的瞬时油耗乘以采样周期，得到对应采样周期内的周期油耗，对所有周期油耗求和，得到航行线路的总油耗量。
[0023]在一些可能的实现方式中，还包括：
[0024]根据船舶的排水量
△
、航行速度v、线性参数c1、速度指数参数c2、排水量指数参数
c3，构建静水油耗模型r
F
：
[0025][0026]对所述静水油耗模型的等式两边取对数，得到：
[0027]Lnr
F
＝Lnc1+c2Lnv+c3LnΔ
[0028]获取船舶在静水航行的历史记录中每小时的油耗量、航行速度及排水量的记录信息；将所述静水油耗模型演变为多元函数的线性相关函数，基于最小二乘法和所述记录信息求解所述线性相关函数，以获得所述静水油耗模型的模型参数。
[0029]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种基于船舶油耗的感潮河段进出港推荐装置，包括：
[0030]潮汐预报模块，用于确定船舶在不同时间窗口出发时的航次时间段和航行线路；获取航次时间段内航行线路上的潮汐预报数据；
[0031]静水航速计算模块，根据所述潮汐预报数据和航次时间段内的设定实际航行速度，计算得到航行线路上任一点的静水航行速度；
[0032]油耗推荐模块，基于所述静水航行速度和预先建立的静水油耗模型，计算航行线路上任一点的瞬时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于船舶油耗的感潮河段进出港推荐方法，其特征在于，包括：确定船舶在不同时间窗口出发时的航次时间段和航行线路；获取航次时间段内航行线路上的潮汐预报数据；根据所述潮汐预报数据和航次时间段内的设定实际航行速度，计算得到航行线路上任一点的静水航行速度；基于所述静水航行速度和预先建立的静水油耗模型，计算航行线路上任一点的瞬时油耗量，根据任一点的瞬时油耗量确定航行线路的总油耗量；选择总油耗量最小的时间窗口进行推荐。2.根据权利要求1所述的基于船舶油耗的感潮河段进出港推荐方法，其特征在于，获取航次时间段内航行线路上的潮汐预报数据，具体包括：获取航行线路上选定的各个分潮的周期和振幅，计算出各个分潮在航次时间段内航行线路上多个点的叠加振幅，得到对应多个点的潮流预报数据；基于最小二乘拟合内插数学模型对任意相邻两个点间潮流预报数据进行数值内插，得到航行线路上的潮汐预报数据。3.根据权利要求2所述的基于船舶油耗的感潮河段进出港推荐方法，其特征在于，获取航行线路上选定的各个分潮的周期和振幅后，还包括：将周期的相似度大于预设相似度阈值的分潮合并为一个分潮群；确定所述分潮群中振幅最大的分潮，并将分潮群中其余分潮归的振幅并至振幅最大的分潮中。4.根据权利要求3所述的基于船舶油耗的感潮河段进出港推荐方法，其特征在于，计算出各个分潮在航次时间段内航行线路上多个点的叠加振幅，具体包括：获取余流的北方向分量；并根据分潮调和常数，分潮的角速率，分潮归并后的分潮的天文修订系数和零时天文相角，潮流的北方向分量的专用迟角确定所有分潮在北方向上叠加分量；基于余流的北方向分量和所有分潮在北方向上叠加分量确定潮流的北方向分量；获取余流的东方向分量；并根据分潮调和常数，分潮的角速率，分潮归并后的分潮的天文修订系数和零时天文相角，潮流的东方向分量的专用迟角确定所有分潮在东方向上叠加分量；基于余流的东方向分量和所有分潮在东方向上叠加分量确定潮流的东方向分量。5.根据权利要求1所述的基于船舶油耗的感潮河段进出港推荐方法，其特征在于，根据所述潮汐预报数据和航次时间段内的设定实际航行速度，计算得到航行线路上任一点的静水航行速度，具体包括：基于所述潮汐预报数据确定航行线路上任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：林镇定，闫涛，陶宗恒，朱宇新，王振兴，潘雪成，刘伟，汪望明，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：