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原文传递船舶纵倾优化方法和系统

专利名称：	船舶纵倾优化方法和系统
摘要：	本发明提供了一种船舶纵倾优化方法和系统，包括：基于航行计划确定船舶的纵倾优化的目标航速、目标吃水、目标海况；将目标航速、目标吃水、目标海况输入到预先训练好的纵倾优化数理模型，输出船舶的多个纵倾和对应的多个主机功率；纵倾优化数理模型以船舶实船航行期间采集的营运数据为训练集和验证集，以预设的环境变量和船舶参数作为训练参数训练得到；环境变量包括波高；将多个纵倾和多个主机功率中，功率最小的主机功率对应的纵倾确定为目标纵倾；基于目标纵倾调整船舶的当前纵倾。基于实船航行期间采集的营运数据，通过将营运数据发送至纵倾优化数理模型以得到功率最小的纵倾优化方案的方法，从而提高了纵倾优化方案的准确性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海船舶研究设计院
发明人：	秦尧;房新楠;樊翔;黄建涛;侯良生;汤瑾璟;顾一清;李鑫
专利状态：	有效
申请日期：	2022-09-21T00:00:00+0800
发布日期：	2023-01-13T00:00:00+0800
申请号：	CN202211151944.X
公开号：	CN115600311A
代理机构：	北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	徐丽
分类号：	G06F30/15;G06F30/20;G06F18/214;G06F119/02;G;G06;G06F;G06F30;G06F18;G06F119;G06F30/15;G06F30/20;G06F18/214;G06F119/02
申请人地址：	201203 上海市浦东新区祖冲之路2633号
主权项：	1.一种船舶纵倾优化方法，其特征在于，包括：基于航行计划确定船舶的纵倾优化的目标航速、目标吃水、目标海况；将所述目标航速、所述目标吃水、所述目标海况输入到预先训练好的纵倾优化数理模型，输出船舶的多个纵倾和对应的多个主机功率；所述纵倾优化数理模型以船舶实船航行期间采集的营运数据为训练集和验证集，以预设的环境变量和船舶参数作为训练参数训练得到；所述环境变量包括波高；将所述多个纵倾和所述多个主机功率中，功率最小的主机功率对应的纵倾确定为目标纵倾；基于所述目标纵倾调整船舶的当前纵倾。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述目标纵倾调整船舶的当前纵倾的步骤之后，还包括：基于所述目标吃水，确定所述船舶的初始纵倾；基于所述多个纵倾和所述多个主机功率，确定所述初始纵倾对应的初始主机功率；基于所述初始主机功率和所述功率最小的主机功率，计算所述船舶的纵倾优化率，并将所述纵倾优化率作为所述纵倾优化方法的节能指标。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纵倾优化数理模型的创建步骤，包括：获取船舶航行期间的营运数据；选取所述营运数据中，所述船舶属于定速直线航行的数据作为训练集，对预设的多个数理模型进行训练；选取所述营运数据中，不同船型和海况下的营运数据作为验证集，并基于所述验证集计算训练后的所述多个数理模型各自的参数误差；所述海况包括航线中所述波高的平均值；所述参数误差包括平均绝对误差、均方误差和均方根误差；将计算得到的所述参数误差中最小的参数误差对应的数理模型确定为所述船舶的纵倾优化数理模型；其中，所述营运数据包括所述环境变量和所述船舶参数；所述环境变量为气象预报数据，所述气象预报数据包括风速、风向、流速、流向、波高、波向和波周期；所述船舶参数包括船测数据，所述船测数据包括船型、水深、吃水、纵倾、航速、主机功率、主机转速、回转速率和主机油耗。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述数理模型包括树的集成回归模型、K近邻回归模型和随机森林模型。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述选取所述营运数据中，所述船舶属于定速直线航行的数据作为训练集，对多个数理模型进行训练的步骤，包括：将所述水深大于100米的所述营运数据作为第一训练集；将所述第一训练集中所述主机功率的标准差小于第一预设标准差，且所述回转速率的标准差小于第二预设标准差的营运数据确定为第二训练集；将所述第二训练集中的波高、吃水和航速作为输入，将纵倾及其对应的主机功率作为输出，对所述树的集成回归模型、所述K近邻回归模型和所述随机森林模型进行训练。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取船舶的目标航速的步骤包括：基于所述航行计划确定所述船舶的出发时间、到达时间和航程；基于所述航程、所述出发时间和所述到达时间，计算所述船舶的平均航速，并将所述平均航速确定为所述目标航速。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述目标海况的获取步骤，包括：基于所述航行计划确定所述船舶的航线和所述航线的切分航路点；基于气象预报数据库和所述目标航速确定所述船舶到达各个所述切分航路点时的切分航路点波高；基于多个所述切分航路点波高，计算所述航线上的平均波高，将所述平均波高确定为所述目标海况。 8.一种船舶纵倾优化系统，其特征在于，包括：数据获取模块，用于基于航行计划确定船舶的纵倾优化的目标航速、目标吃水、目标海况；范围确定模块，用于将所述目标航速、所述目标吃水、所述目标海况输入到预先训练好的纵倾优化数理模型，输出船舶的多个纵倾和对应的多个主机功率；所述纵倾优化数理模型以船舶实船航行期间采集的营运数据为训练集和验证集，以预设的环境变量和船舶参数作为训练参数训练得到；所述环境变量包括波高；目标纵倾确定模块，用于将所述多个纵倾和所述多个主机功率中，功率最小的主机功率对应的纵倾确定为目标纵倾；纵倾优化模块，用于基于所述目标纵倾调整船舶的当前纵倾。 9.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1-7任一项所述的方法。 10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序运行时执行如权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。