CN104103196B - 根据船舶油量切换航线的航行控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种根据船舶油量切换航线的航行控制系统，所述航行控制系统包括电容式油量传感器、航线耗油计算器、用户输入设备、控制器和船舶驱动设备，电容式油量传感器发送船舶的当前油量，航线耗油计算器计算船舶的当前航线和多个替换航线的预期航行耗油量，控制器分别与电容式油量传感器、航线耗油计算器、用户输入设备和船舶驱动设备连接，在当前油量低于用户输入设备所设置的航行控制启动油量时，根据当前油量与当前航线和多个替换航线的预期航行耗油量的比较结果，决定所述船舶驱动设备的航线切换策略。本发明能够在船舶当前油量不足以支持当前航线行驶的情况下，提供耗油量更少的替换航线以供船舶继续行驶。

Description

根据船舶油量切换航线的航行控制系统

技术领域

本发明涉及船舶航线控制领域，尤其涉及一种根据船舶油量切换航线的航行控制系统。

背景技术

船舶从出发地到目的地存在多条航线可供驾驶员选择。一条航线的耗油量取决于在该条航线上行驶船舶的数量，即航线交通密度，航线上的船舶数量越多，航线交通密度越大，越限制船舶的行驶速度，从而增加该条航线上船舶行驶耗油量。因此，选择一条航线交通密度最小、耗油量最少的航线作为行驶航线，能够提高船舶的航行效率，维护船舶运营商的经济利益。

但是，在船舶出发前，从出发地到目的地的每条航线的具体航线交通密度是无法预知的，同样的一条航线，每天的航线交通密度都不同，而是实时发生变化的。因此，在船舶出发前，驾驶员无法确定哪一条航线的耗油量最少。现有技术中的航线改变方案，都是依靠驾驶员根据经验，或根据当地管理中心的广播内容，进行航线的改变，其决策往往缺少数据支持，节油的效果不高，有时会使得船舶陷入油量耗尽的尴尬境地。

因此，需要一种根据船舶油量切换航线的航行控制系统，克服现有船舶控制系统过于依靠人工而无法实时计算出合适耗油量的航线的技术问题，通过实时检测船舶当前油量，以及实时获取当前航线和多条替换航线的预期航行耗油量，在当前油量无法支持当前航线继续行驶的情况下，找出耗油量相对偏小的替换航线自动或人工进行航线切换，从而保证船舶的正常行驶。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种根据船舶油量切换航线的航行控制系统，通过引入电容式油量传感器对船舶当前油量进行实时检测，通过定位设备、无线通信设备和计算设备计算船舶当前航线和多条替换航线的预期航行耗油量，在当前油量小于设定油量阈值以及当前油量无法支持船舶继续航行时，根据预期航行耗油量小于当前油量的替换航线的数量，决定是自动切换航线还是人工切换航线，即数量为一条时，自动切换航线，数量为不止一条时，提供多条符合条件的替换航线供驾驶员人工选择，从而节省船舶的耗油量，避免油量耗尽的情况出现。

根据本发明的一方面，提供了一种根据船舶油量切换航线的航行控制系统，所述航行控制系统包括电容式油量传感器、航线耗油计算器、用户输入设备、控制器和船舶驱动设备，所述电容式油量传感器发送船舶的当前油量，所述航线耗油计算器计算船舶的当前航线和多个替换航线的预期航行耗油量，所述控制器分别与所述电容式油量传感器、所述航线耗油计算器、所述用户输入设备和所述船舶驱动设备连接，在当前油量低于用户输入设备所设置的航行控制启动油量时，根据当前油量与当前航线和多个替换航线的预期航行耗油量的比较结果，决定所述船舶驱动设备的航线切换策略。

更具体地，在所述根据船舶油量切换航线的航行控制系统中，进一步包括：电容式油量传感器，采用内置的一个同轴容器，当油进入同轴容器后引起传感器壳体和传感器内置感应电极之间电容量的变化，基于变化量计算船舶的当前油量；定位器，给出船舶的当前位置、船舶从当前位置到目的地的当前航线和多个替换航线；无线数据收发器，连接所述定位器以接收当前位置、当前航线和多个替换航线，将当前位置、当前航线和多个替换航线通过无线通信网络发送到船舶管理中心，并从船舶管理中心接收当前航线和多个替换航线的航线交通密度；油耗存储器，存储船舶在每一个航行速度下的耗油量；航线耗油计算器，连接所述无线数据收发器和所述油耗存储器，根据当前航线和多个替换航线的航线交通密度，计算当前航线和多个替换航线的预期船舶航行速度，并根据所述油耗存储器所存储船舶在每一个航行速度下的耗油量，计算当前航线和多个替换航线的预期航行耗油量；用户输入设备，根据用户的输入，为控制器设置航行控制启动油量；船舶驱动设备，包括可逆转内燃发动机、由可逆转内燃发动机所驱动的分级减速齿轮系、控制可逆转内燃发动机与分级减速齿轮系接触或脱离的摩擦式离合器、驱动带有固定桨叶的螺旋桨轴和使得螺旋桨轴减速并保持不动的摩擦式制动器，其中船舶的加速和减速是通过可逆转内燃发动机对螺旋桨的旋转的速度和方向进行作用而控制的，控制时需要离合器与制动器的组合或相继的操作；控制器，连接所述航线耗油计算器、所述电容式油量传感器、所述用户输入设备和所述船舶驱动设备，当接收到的当前油量小于等于航行控制启动油量时，启动船舶航行控制模式，当接收到的当前油量大于航行控制启动油量时，退出船舶航行控制模式；显示器，连接所述无线数据收发器以显示当前位置、当前航线和多个替换航线，连接所述控制器以显示当前航线和多个替换航线的预期航行耗油量，显示当前油量和航行控制启动油量，并在接收到航线切换命令时，高亮显示与所述航线切换命令对应的、预期航行耗油量小于当前油量的不止一条替换航线；其中，在控制器的船舶航行控制模式中，在当前航线的预期航行耗油量大于当前油量且在多个替换航线中仅存在一条替换航线的预期航行耗油量小于当前油量时，控制所述船舶驱动设备将当前航线切换到所述预期航行耗油量大于当前油量的替换航线以继续航行，在当前航线的预期航行耗油量大于当前油量且在多个替换航线中存在不止一条替换航线的预期航行耗油量小于当前油量时，发出航线切换命令；其中，船舶管理中心接收每一条航线上的各个船舶通过无线通信网络发送的当前位置，计算每一条航线上的航线交通密度，所述油耗存储器所存储的船舶在每一个航行速度下的耗油量为船舶出厂时厂商所设定；其中，所述电容式油量传感器设置在船舶的油箱内，所述定位器和所述无线数据收发器都位于船舶船体前端，所述油耗存储器、所述航线耗油计算器、所述用户输入设备、所述控制器和所述显示器都位于船舶驾驶室的仪表盘内，所述船舶驱动设备设置在船舶船体后端底舱内。

更具体地，在所述根据船舶油量切换航线的航行控制系统中，将所述航线耗油计算器和所述控制器集成为一个主控集成电路板。

更具体地，在所述根据船舶油量切换航线的航行控制系统中，所述用户输入设备为键盘或与所述显示器集成的触摸屏。

更具体地，在所述根据船舶油量切换航线的航行控制系统中，所述显示器为液晶显示器LCD，所述油耗存储器为同步动态随机存储器SDRAM。

更具体地，在所述根据船舶油量切换航线的航行控制系统中，所述液晶显示器LCD的分辨率为160×128、384×320、640×480或1024×600中的一种。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的根据船舶油量切换航线的航行控制系统的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的根据船舶油量切换航线的航行控制系统的实施方案进行详细说明。

油量耗尽，对于在水面上行驶的船舶而言，再糟糕不过。由于水面行驶的特殊环境，加油或等待燃油的过程都比较麻烦，会严重导致耽误船舶航期，给船舶运营方带来不菲的经济损失，因此，如果避免油量耗尽，是船舶运营方需要关注的问题之一。

为了避免油量耗尽的情况出现，有的船舶运营方可能选择在出发前，为所有船舶加满油，但受船舶油箱空间限制，在遇到复杂水面情况或航线过长的情况下，行驶中仍然存在油量耗尽的危机，有的船舶运营方在出发前选择耗油量最小的航线，并在行驶中依靠驾驶员的经验和当地船舶管理中心发布的一些信息及时调整航线，以尽可能减少耗油，但航线的水面情况千变万化，随时会发生改变，没有实时数据支持的航线切换方案，其节油效果并不佳。

例如，船舶的航线交通密度是决定航线耗油量的关键数据之一。所谓航线交通密度，指的是在一定的航行线路所在水域内的船只数量，一般以每海里船只数量作为衡量标准。例如，在某些国家的主管机关规定，前后两船间距1海里(或间隔6分钟)，即航线交通密度最佳为2至3艘船(每海里)。航线的船舶交通密度约大，航线上的船舶越多，船舶在该航线上行驶的速度越慢，导致船舶的耗油量越大。但航线的船舶交通密度的实时变化而无法预知的。

本发明提出的根据船舶油量切换航线的航行控制系统，能够根据实时获取的各个航道的船舶交通密度、实时获取的船舶当前油量，在当前油量无法支持当前航线行驶的情况下，提供替换航线供船舶继续行驶，达到节油效果，保证船舶的如期到达。

图1为根据本发明实施方案示出的根据船舶油量切换航线的航行控制系统的结构方框图。如图1所示，所述航行控制系统包括电容式油量传感器1、航线耗油计算器2、用户输入设备3、船舶驱动设备4、电源供应设备5和控制器6，所示控制器6分别与电容式油量传感器1、航线耗油计算器2、用户输入设备3和船舶驱动设备4连接，所述电源供应设备为所述航行控制系统内各个设备进行必要的电力供应。下面，对所述航行控制系统的结构进行具体的描述。

所述电容式油量传感器1，采用内置的一个同轴容器，当油进入同轴容器后引起传感器壳体和传感器内置感应电极之间电容量的变化，基于变化量计算船舶的当前油量。

所述航行控制系统还包括定位器，给出船舶的当前位置、船舶从当前位置到目的地的当前航线和多个替换航线。

所述航行控制系统还包括无线数据收发器，连接所述定位器以接收当前位置、当前航线和多个替换航线，将当前位置、当前航线和多个替换航线通过无线通信网络发送到船舶管理中心，并从船舶管理中心接收当前航线和多个替换航线的航线交通密度。

所述航行控制系统还包括油耗存储器，存储船舶在每一个航行速度下的耗油量。

所述航线耗油计算器2，连接所述无线数据收发器和所述油耗存储器，根据当前航线和多个替换航线的航线交通密度，计算当前航线和多个替换航线的预期船舶航行速度，并根据所述油耗存储器所存储船舶在每一个航行速度下的耗油量，计算当前航线和多个替换航线的预期航行耗油量。

所述用户输入设备3，根据用户的输入，为控制器6设置航行控制启动油量。

所述船舶驱动设备4，包括可逆转内燃发动机、由可逆转内燃发动机所驱动的分级减速齿轮系、控制可逆转内燃发动机与分级减速齿轮系接触或脱离的摩擦式离合器、驱动带有固定桨叶的螺旋桨轴和使得螺旋桨轴减速并保持不动的摩擦式制动器，其中船舶的加速和减速是通过可逆转内燃发动机对螺旋桨的旋转的速度和方向进行作用而控制的，控制时需要离合器与制动器的组合或相继的操作。

所述控制器6，连接所述航线耗油计算器2、所述电容式油量传感器1、所述用户输入设备3和所述船舶驱动设备4，当接收到的当前油量小于等于航行控制启动油量时，启动船舶航行控制模式，当接收到的当前油量大于航行控制启动油量时，退出船舶航行控制模式，在船舶航行控制模式中，在当前航线的预期航行耗油量大于当前油量且在多个替换航线中仅存在一条替换航线的预期航行耗油量小于当前油量时，控制所述船舶驱动设备将当前航线切换到所述预期航行耗油量大于当前油量的替换航线以继续航行，在当前航线的预期航行耗油量大于当前油量且在多个替换航线中存在不止一条替换航线的预期航行耗油量小于当前油量时，发出航线切换命令。

所述航行控制系统还包括显示器，连接所述无线数据收发器以显示当前位置、当前航线和多个替换航线，连接所述控制器6以显示当前航线和多个替换航线的预期航行耗油量，显示当前油量和航行控制启动油量，并在接收到航线切换命令时，高亮显示与所述航线切换命令对应的、预期航行耗油量小于当前油量的不止一条替换航线，供船舶驾驶员选择以进行人工航线切换。

其中，船舶管理中心接收每一条航线上的各个船舶通过无线通信网络发送的当前位置，计算每一条航线上的航线交通密度，所述油耗存储器所存储的船舶在每一个航行速度下的耗油量为船舶出厂时厂商所设定，所述电容式油量传感器1设置在船舶的油箱内，所述定位器和所述无线数据收发器都位于船舶船体前端，所述油耗存储器、所述航线耗油计算器2、所述用户输入设备3、所述控制器6和所述显示器都位于船舶驾驶室的仪表盘内，所述船舶驱动设备4设置在船舶船体后端底舱内。

其中，根据船舶运营方的需要，可将所述航线耗油计算器2和所述控制器6集成为一个主控集成电路板；所述用户输入设备3可选为键盘或与所述显示器集成的触摸屏；所述显示器可选为液晶显示器LCD，所述油耗存储器可选为同步动态随机存储器SDRAM；所述液晶显示器LCD的分辨率可选为160×128、384×320、640×480或1024×600中的一种。

其中，分辨率(resolution，又称为解析度)就是屏幕图像的精密度，是指显示器所能显示的像素的多少。由于屏幕上的点、线和面都是由像素组成的，显示器可显示的像素越多，画面就越精细，同样的屏幕区域内能显示的信息也越多，所以分辨率是个非常重要的性能指标之一。可以把整个图像想象成是一个大型的棋盘，而分辨率的表示方式就是所有经线和纬线交叉点的数目。分辨率是和图像相关的一个重要概念，它是衡量图像细节表现力的技术参数。人们往往把分辨率和点距混为一谈，其实，这是两个截然不同的概念。点距是指像素点与点之间的距离，像素数越多，其分辨率就越高，因此，分辨率通常是以像素数来计量的，如：640×480，其像素数为307200，其中640为水平像素数，480为垂直像素数。由于在图形环境中高分辨率能有效地收缩屏幕图像，所以在屏幕尺寸不变的情况下，其分辨率不能越过它的最大合理限度，否则就失去了意义。

本发明的根据船舶油量切换航线的航行控制系统，通过对船舶当前油量和各条航线的预期耗油量的比较，在当前油量不足以支持当前航线行驶的情况下，提供预期耗油量偏小的替换航线，并自动或人工切换到该替换航线以完成航程，避免油量耗尽的尴尬状况发生。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种根据船舶油量切换航线的航行控制系统，其特征在于，所述航行控制系统包括电容式油量传感器、航线耗油计算器、用户输入设备、控制器和船舶驱动设备，所述电容式油量传感器发送船舶的当前油量，所述航线耗油计算器计算船舶的当前航线和多个替换航线的预期航行耗油量，所述控制器分别与所述电容式油量传感器、所述航线耗油计算器、所述用户输入设备和所述船舶驱动设备连接，在当前油量低于用户输入设备所设置的航行控制启动油量时，根据当前油量与当前航线和多个替换航线的预期航行耗油量的比较结果，决定所述船舶驱动设备的航线切换策略；

所述航行控制系统还包括：

电容式油量传感器，采用内置的一个同轴容器，当油进入同轴容器后引起传感器壳体和传感器内置感应电极之间电容量的变化，基于变化量计算船舶的当前油量；

定位器，给出船舶的当前位置、船舶从当前位置到目的地的当前航线和多个替换航线；

无线数据收发器，连接所述定位器以接收当前位置、当前航线和多个替换航线，将当前位置、当前航线和多个替换航线通过无线通信网络发送到船舶管理中心，并从船舶管理中心接收当前航线和多个替换航线的航线交通密度；

油耗存储器，存储船舶在每一个航行速度下的耗油量；

航线耗油计算器，连接所述无线数据收发器和所述油耗存储器，根据当前航线和多个替换航线的航线交通密度，计算当前航线和多个替换航线的预期船舶航行速度，并根据所述油耗存储器所存储船舶在每一个航行速度下的耗油量，计算当前航线和多个替换航线的预期航行耗油量；

用户输入设备，根据用户的输入，为控制器设置航行控制启动油量；

船舶驱动设备，包括可逆转内燃发动机、由可逆转内燃发动机所驱动的分级减速齿轮系、控制可逆转内燃发动机与分级减速齿轮系接触或脱离的摩擦式离合器、驱动带有固定桨叶的螺旋桨轴和使得螺旋桨轴减速并保持不动的摩擦式制动器，其中船舶的加速和减速是通过可逆转内燃发动机对螺旋桨的旋转的速度和方向进行作用而控制的，控制时需要离合器与制动器的组合或相继的操作；

控制器，连接所述航线耗油计算器、所述电容式油量传感器、所述用户输入设备和所述船舶驱动设备，当接收到的当前油量小于等于航行控制启动油量时，启动船舶航行控制模式，当接收到的当前油量大于航行控制启动油量时，退出船舶航行控制模式；

显示器，连接所述无线数据收发器以显示当前位置、当前航线和多个替换航线，连接所述控制器以显示当前航线和多个替换航线的预期航行耗油量，显示当前油量和航行控制启动油量，并在接收到航线切换命令时，高亮显示与所述航线切换命令对应的、预期航行耗油量小于当前油量的不止一条替换航线；

其中，在控制器的船舶航行控制模式中，在当前航线的预期航行耗油量大于当前油量且在多个替换航线中仅存在一条替换航线的预期航行耗油量小于当前油量时，控制所述船舶驱动设备将当前航线切换到所述预期航行耗油量大于当前油量的替换航线以继续航行，在当前航线的预期航行耗油量大于当前油量且在多个替换航线中存在不止一条替换航线的预期航行耗油量小于当前油量时，发出航线切换命令；

其中，船舶管理中心接收每一条航线上的各个船舶通过无线通信网络发送的当前位置，计算每一条航线上的航线交通密度，所述油耗存储器所存储的船舶在每一个航行速度下的耗油量为船舶出厂时厂商所设定；

其中，所述电容式油量传感器设置在船舶的油箱内，所述定位器和所述无线数据收发器都位于船舶船体前端，所述油耗存储器、所述航线耗油计算器、所述用户输入设备、所述控制器和所述显示器都位于船舶驾驶室的仪表盘内，所述船舶驱动设备设置在船舶船体后端底舱内；

将所述航线耗油计算器和所述控制器集成为一个主控集成电路板；

所述用户输入设备为键盘或与所述显示器集成的触摸屏；

所述显示器为液晶显示器LCD，所述油耗存储器为同步动态随机存储器SDRAM；

所述液晶显示器LCD的分辨率为160×128、384×320、640×480或1024×600中的一种。