[发明专利]船舶航速优化辅助决策系统

说明书

一种船舶航速优化辅助决策系统，包括气象预报解析器、油耗预测模型、远洋航线重建模型、遗传算法求解器和设置在船端的数据采集平台、船端界面，油耗预测模型用于预测实际海况下主机每小时燃油消耗；远洋航线重建模型用于对目标船航线进行等距分割，以及根据目标船的当前位置重新规划剩余航线；遗传算法求解器用于计算航线最小燃料消耗的最优转速解；船端界面用于输入预定义的航线信息并显示航线、航速优化建议。其优点是：根据试验数据建立特定船舶的包含风浪因素的主机每小时油耗预估模型与航速优化模型；以航次燃油消耗最小化为目标，通过全航程航行速度优化决策，给出适应船舶航行环境的最佳节能航态和各航段主机运行转速，实现船舶安全节能。

技术领域

本发明涉及船舶航线航速优化技术领域，尤其涉及一种船舶航速优化辅助决策系统。

背景技术

船舶航行速度优化对降低燃料成本和温室气体排放具有重要作用。成本控制是许多海运物流企业在激烈的市场竞争中生存的必要手段。主要是2008年以来，国际海运物流市场仍然受到2008年金融危机的影响。许多研究人员利用不同的技术创新来帮助公司节约成本，包括速度优化。对于马士基等许多海运物流公司来说，寻找油耗最低的最优速度方案是一种成本控制方案。此外，速度优化有助于减少温室气体排放。根据联合国的报告，海运物流占据了世界运输的70％以上。因此，减少营运船舶的温室气体排放有助于防止全球变暖。众所周知，全球变暖已成为人类面临的共同挑战。全球气温的逐渐升高，导致海平面上升，生态系统发生剧烈变化，导致一系列危及人类生存的重大问题。在全球节能减排的趋势下，社会各界对海洋物流业提出了更高的减排要求，并制定了更多的二氧化碳排放限制和标准。根据国际海事组织(IMO)2018年4月13日在伦敦签署的碳排放协议，航运业的二氧化碳排放量应减少50％至2050。此外，零排放的目标是进一步降低海运物流业的碳排放。

现阶段，降速航行时各个航运公司主要采用的节能方法，这种方法被证实有一定的节能功效。然而，面对货主的要求，一味地采用降速航行策略会导致货期的延迟。

因此，船舶速度优化被应用于改善航运公司的船舶管理，包括时间管理、成本控制管理、加油管理和船队管理。国内外专家学者对航速优化做了比较充分的研究。在预估主机输出功率或主机每小时燃油消耗时，国外很多学者主要采用经验公式，有部分学者会考虑船舶性能并结合历史的气象数据来构建每小时燃油消耗模型。此外，国内外学者研究的航速优化主要是在航行前进行航速优化，根据优化目标提供相应的航速建议。很多学者利用自己改进的遗传算法或者蚁群算法进行航线航速的规划。

但现有的航线航速优化方案存在以下问题：

1、主机每小时油耗预估模型研究中存在的问题

①缺乏目标船的基础性能数据作为计算支撑，很多油耗预估模型都是依据经验公式或者同类船的采集数据，而每个船的船舶特性不一样则用经验公式不适用。

②缺少计算气象因素的影响。气象因素

③缺少实船数据对基础性能数据的修正

④针对特定船型在特定气象下航行的每小时油耗预估精度难以保证

⑤较少考虑主机燃油消耗率与功率的关系

2、针对远洋航线的航速优化研究存在的问题

①缺少精准的气象预报。

②缺少动态航速优化功能。

3、推荐的航速优化建议存在的问题

①航线各个转向点之间的主机转速相差过大

②未考虑船员实际航行习惯

③优化算法可能导致搜索的结果陷入局部最优，而不是整个航线最优状况对现有技术存在的缺陷，提出本发明。

发明内容