[发明专利]一种船舶滑失率预测系统

说明书

本发明涉及一种船舶滑失率预测系统，属于船舶技术领域，解决了现有技术无法根据气象预报数据自动预测航线计划的滑失率问题。所述系统包括：历史数据处理模块，用于获取历史航段数据并计算出船艏向，利用气象数据接口获取历史气象数据，预处理后得到历史数据集；模型训练模块，用于根据历史数据集提取气象数据特征和实际航速偏差，得到历史样本集，训练得到训练好的随机森林模型；预测数据处理模块，用于对原始航线计划补入插入点，计算出船艏向，获取气象预报数据，得到预测数据集；滑失率预测模块，用于根据预测数据集提取气象数据特征，得到航速偏差预测值，根据计划航速，计算出预测数据集对应的船舶滑失率。实现了自动预测航线计划的滑失率。

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船舶滑失率预测系统。

背景技术

当前世界经济形势低迷，国际航运市场也不可避免地受到影响，如何降低航运的成本，提高利润，成为国际市场普遍关心的话题，而降低主机燃油消耗则是其中关键的一环。

许多航运公司面对经营压力，选择航速优化，进而节省燃油消耗，以期达到减少支出的目的。航速优化即是要根据不同区域的海况条件，在不同海域以不同的航速航行。因此，首先要分析海况条件对于船舶航速的影响，即海况和滑失率的关系。

当前仅有研究气象对船舶阻力或船舶失速值的影响，没有根据海况预测滑失率的方法或系统，其中，现有技术有通过静水阻力、风阻和波浪增阻的数学模型来计算船舶阻力，随后用主机功率、螺旋桨效率、船舶阻力来计算船舶在相同主机功率下的失速值。但实际海上情况很复杂，该方案没有考虑流的影响，而且需要海水密度、湿表面积、海水运动粘度等难以测量的数值，预测误差较大；另外，利用主流黏流CFD商业软件虽然具备模拟船舶阻力的能力，但是其工程应用非常复杂，耗时巨大，需要繁琐的模型试验，较高的成本。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种船舶滑失率预测系统，用以解决现有无法根据气象预报数据自动预测航线计划的滑失率问题。

本发明实施例提供了一种船舶滑失率预测系统，包括如下步骤：

获取原始航线计划，补入插入点，得到补充后的航段数据；根据补充后的航段数据中的时间戳、经度和纬度计算出船艏向；

基于补充后的航段数据，调用气象数据接口得到气象预报数据，剔除气象预报数据的异常值及其对应的航段数据，得到处理后的气象预报数据和最终航段数据；

基于处理后的气象预报数据和船艏向，提取气象数据特征，传入训练好的随机森林模型，预测出最终航段数据的航速偏差，再根据最终航段数据中的计划航速，计算出最终航段数据的滑失率。

基于上述系统的进一步改进，获取历史航段数据，基于历史航段数据计算出船艏向，包括如下步骤：

根据传入的至少一个时间范围从航段数据表中获取待处理航段数据，待处理航段数据包括：转向点编号、时间戳、经度、纬度、转速、航速；

判断待处理航段数据中每个转向点的时间戳、经度和纬度中任一个值是否存在缺失或异常，如果存在，则删除该转向点对应的历史航段数据；

剩余的待处理航段数据作为历史航段数据；

在历史航段数据中，对缺少船艏向的历史航段数据，分别取出其相邻时刻的历史航段数据，作为待计算的两点，根据待计算的两点的经度和纬度计算得到船艏向。

基于上述系统的进一步改进，根据待计算的两点的经度和纬度计算得到船艏向，包括：

将待计算的两点间的纬度差按照预置的划分精度分成多个小段；

依次计算每个小段在墨卡托海图上的距离；

将每个小段的墨卡托海图上的距离汇总求和，记为p；