[发明专利]一种数据驱动的船舶总体状态评估方法

说明书

本发明涉及一种数据驱动的船舶总体状态评估方法，包括，建立评估模型步骤和在线状态评估步骤，使用建立的评估模型对船舶关键性指标进行评估，输出关键指标识别结果，确定船舶总体状态。本发明通过选取典型的三个船舶总体关键性指标，对实船航段实际航行数据进行分析处理，在船舶总体状态评估的精确量化程度上有所提高，将各项指标的评估基准对应了不同载重航行工况和主机转速，为船员管理船舶安全运行与经济运行提供了辅助的基础。

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种数据驱动的船舶总体状态评估方法。

背景技术

为辅助船舶安全与经济运行，需要根据船舶总体关键性指标对船舶航行时的总体状态进行评估，对其实时状态与变化趋势进行监控和分析。

对于船舶总体状态的关键性指标监测与评估，常见方法包括：

1)在出厂前的系泊试验中，由主机制造厂商通过台架试验中施加一定扭矩方式进行离线测量、标定的离线标示形式，确定低速柴油机出厂燃油消耗率指标与设计曲线；

2)同样在系泊试验中，发电机制造厂商通过台架试验施加一定负载方式进行离线测量、标定，确定发电机出厂输出功率与各项电气相关设计曲线；

这种方式的缺陷在于，台架试验测量值和主机、发电机设计曲线能够表明的只是设备出厂前的理想经济性能状态，无法客观、实时反映出船舶实际运行时的真实性能状态。

3)近几年，部分营运船舶安装了船舶能效监测系统，但大多数监测系统只依靠人工抄录进行离线测量、记录燃油消耗率统计量、主机功率、发电机功率数据，且仅能实现数据的采集与存储，并未对采集到的海量数据进行充分分析和利用。这种方式的缺陷在于，缺少实时数据分析工具，不能时刻通过定量的方式来判断柴油机、发电机是否处于正常运行状态，较难为船员对于船舶实时的设备状态与性能做出准确评价。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种数据驱动的船舶总体状态关键性指标评估方法，解决船舶实时的设备状态与性能准确评价问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种数据驱动的船舶总体状态评估方法，包括，

建立评估模型步骤：获取船舶航行过程中包括主机运行相关数据、船舶状态数据和船舶设备数据在内的历史数据，进行数据预处理和数据清洗，得到总体状态关键性指标数据样本集；对数据样本集中数据进行统计分析，建立评估模型，用于对包括船舶燃油效率、主机燃油效率和总体船舶功率在内的关键性指标进行评估；

在线状态评估步骤：在线获取当前次航行过程中包括主机运行相关数据、船舶状态数据和船舶设备数据在内的数据，进行数据预处理和数据清洗，得到当前次航行的总体状态关键性指标数据；使用建立的评估模型进行评估，输出关键指标识别结果，确定船舶总体状态。

进一步地，所述建立评估模型步骤包括以下子步骤：

步骤S1-1、设定采样间隔，获取船舶航行过程中包括主机运行相关数据、船舶状态数据和船舶设备数据在内的历史数据；

步骤S1-2、对所述历史数据进行处理，得到包括船舶平均吃水，主机转速下的船舶燃油效率、主机燃油效率和总体船舶功率在内的船舶总体关键性指标样本数据；

步骤S1-3、从所述预处理后的数据中消除船舶非稳定航行状态下的船舶总体关键性指标样本数据和奇异值数据；

步骤S1-4、对清洗后的船舶总体关键性指标样本数据进行统计分析，得到关键指标识别的评估矩阵，训练评估模型。

进一步地，所述训练好的评估模型为满足稳定转速运行条件下，空载、压载和满载工况下，对应不同转速下，主机转速-船舶燃油效率分布矩阵、主机转速-主机燃油效率分布矩阵、主机转速-总体船舶功率分布矩阵；