CN108482577A - 工程船吃水装载调控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程船吃水装载调控系统，包括中央控制器，以及与中央控制器分别连接的船舶艏左吃水传感器、船舶艏右吃水传感器、船舶舯左吃水传感器、船舶舯右吃水传感器、船舶艉左吃水传感器、船舶艉右吃水传感器，还包括与中央控制器分别连接的船舶艏左吃水调节器、船舶艏中吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉中吃水调节器、船舶艉右吃水调节器，其中所述中央控制器包括可靠性判断部、模糊模拟分析部、优先控制判定部以及控制指令发送部；根据传感器实时检测数据，调节精度高，调节时效好，调节后船身吃水平稳，运行及作业稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种调控系统，尤其涉及一种工程船吃水装载调控系统。
背景技术
船舶吃水一般指船舶浸在水里的深度，是指船舶的底部至船体与水面相连处的垂直距离，它间接反应了船舶在行驶过程中所受的浮力；船体的吃水深度越大，表明船船舶体载货的能力越大，且根据船舶设计的不同而不同。吃水的大小不仅取决于船舶和船载所有物品，如货物、压载物、燃料和备件的重量，而且还取决于船舶所处水的密度、航速、风向风速等诸多因素的影响，为保持工程船在航行和作业时的稳定性，往往需要对工程船装载时的吃水量进行调控，现有技术中对船身吃水的调节往往缺乏实际依据，从而导致调节精度低，调节时效差，进而造成船身吃水不稳，运行及作业稳定性差，在遇到恶劣天气时，严重危及到船身及人员生命及财产安全。
发明内容
为解决现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种工程船吃水装载调控系统，根据传感器实时检测数据，调节精度高，调节时效好，调节后船身吃水平稳，运行及作业稳定。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：工程船吃水装载调控系统，包括中央控制器，以及与中央控制器分别连接的船舶艏左吃水传感器、船舶艏右吃水传感器、船舶舯左吃水传感器、船舶舯右吃水传感器、船舶艉左吃水传感器、船舶艉右吃水传感器，还包括与中央控制器分别连接的船舶艏左吃水调节器、船舶艏中吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉中吃水调节器、船舶艉右吃水调节器，其中所述中央控制器包括可靠性判断部、模糊模拟分析部、优先控制判定部以及控制指令发送部；其特征在于：包括如下步骤：
（1）工作人员检测中央控制器、各位置吃水传感器、各位置吃水调节器是否运行正常，并将各吃水传感器和吃水调节器置于初始位置；
（2）中央控制器分别通过船舶艏左吃水传感器、船舶艏右吃水传感器、船舶舯左吃水传感器、船舶舯右吃水传感器、船舶艉左吃水传感器、船舶艉右吃水传感器检测船舶各位置实际吃水深度y 实际，并检验各位置实际吃水深度与公式y 理论=ax+b计算得到的理论吃水深度的线性匹配度，当且仅当y 偏差=︱y 实际-y 理论︱≤T时，认为各吃水传感器的检测结果可靠，并将y 偏差从大至小进行排序；其中，
y 实际是船舶各位置吃水传感器检测得到的实际吃水深度；
y 理论是船舶各位置根据公式计算得到的理论吃水深度；
x是船舶空载时的理论吃水深度；
a是船舶实载时的吃水深度影响系数，其受到装载量、航速、风向和水域特征的共同影响，由外部工作人员事先通过计算确定；
b是船舶实载时的吃水深度修正系数，其根据船舶结构参数确定，由外部工作人员事先通过计算确定；
y 偏差是船舶各位置实际吃水深度和理论吃水深度的偏差值；
T是偏差值阈值，由外部工作人员事先在可靠性判断部中确定，并根据精度需求的不同进行调节；
（3）根据步骤（2）中检测得到的船舶各位置实际吃水深度y 实际，以及船舶各位置根据公式计算得到的理论吃水深度y 理论输入模糊模拟分析部中，模糊模拟分析部分别模拟绘制出船舶实际吃水装载模型和船舶理论吃水装载模型，通过软件运算和确定船舶从实际吃水装载模型转变为船舶理论吃水装载模型过程中，船舶各位置吃水的调节量；
（4）优先控制判定部根据步骤（2）中排序结果和步骤（3）中确定的船舶各位置吃水的调节量依次确定船舶艏左吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉右吃水调节器的调节顺序和调节量，并将结果发送至控制指令发送部；
（5）控制指令发送部根据步骤（4）中确定的调节顺序和调节量生成控制指令并将控制指令发送至船舶艏左吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉右吃水调节器，从而对船身吃水进行一次调节；
（6）模糊模拟分析部模拟绘制出经过步骤（5）一次调节后的船舶实际吃水装载模型和船舶理论吃水装载模型，通过软件运算和确定船舶从一次调节后的实际吃水装载模型转变为船舶理论吃水装载模型过程中，船舶各位置吃水的还需调节量，并控制指令发送部生成控制指令，并将上述控制指令发送给船舶艏中吃水调节器、船舶艉中吃水调节器依次对船身吃水进行二次调节；
（7）记录二次调节后的船舶艏左吃水调节器、船舶艏中吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉中吃水调节器、船舶艉右吃水调节器的实际调节量，以及该次船舶装载量、航速、风向、水域特征和船舶结构参数，并生成船舶吃水装载调节记录日志，为今后船舶吃水状态调控作为修正参数和依据。
进一步地，每次吃水状态调控结束后，对所述步骤（2）中的参数a进行后期优化和修正。
进一步地，所述船舶艏左吃水调节器、船舶艏中吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉中吃水调节器、船舶艉右吃水调节器分别独自包含一电控阀和吃水调节叶片，所述吃水调节叶片可以分别实现在立体空间上下、左右、前后三个方向上的吃水调节。
进一步地，每个吃水调节器上设置的吃水调节叶片的数量设置有多个，且设置于所述船舶艏中吃水调节器和船舶艉中吃水调节器上的吃水调节叶片的数量大于设置于所述船舶艏左吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉右吃水调节器上的吃水调节叶片的数量。
进一步地，所述步骤（3）中模拟绘制船舶实际吃水装载模型和船舶理论吃水装载模型通过外接设备完成。
本发明的有益效果是；
（1）根据传感器实时检测船身各位置吃水数据，调节精度高，调节时效好，调节后船身吃水平稳，运行及作业稳定；
（2）通过船身各位置理论吃水数据和实际吃水数据的偏差值与阈值的比较及排序，经优先控制确定和船舶实际吃水装载模型和船舶理论吃水装载模型的模拟绘制，可以向船员直观显示船身理论和实际吃水状况，同时根据排序和调节量进行船身各位置的先后吃水调节，及时有效、精度高、保证船身航行和作业平稳；
（3）通过二次调节，避免单次调节不能实现船身实际吃水到理论吃水装载模型的调节，实现对船身吃水的再次调节，提高调节精度和可靠性。
（4）通过生成船舶吃水装载调节记录日志，使得每次吃水状态调控结束后，对所述步骤（2）中的参数a进行后期优化和修正，进一步提高调节精度。
附图说明
图1为本发明一种工程船吃水装载调控系统的结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，工程船吃水装载调控系统，包括中央控制器，以及与中央控制器分别连接的船舶艏左吃水传感器、船舶艏右吃水传感器、船舶舯左吃水传感器、船舶舯右吃水传感器、船舶艉左吃水传感器、船舶艉右吃水传感器，还包括与中央控制器分别连接的船舶艏左吃水调节器、船舶艏中吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉中吃水调节器、船舶艉右吃水调节器，其中中央控制器包括可靠性判断部、模糊模拟分析部、优先控制判定部以及控制指令发送部；其特征在于：包括如下步骤：
（1）工作人员检测中央控制器、各位置吃水传感器、各位置吃水调节器是否运行正常，并将各吃水传感器和吃水调节器置于初始位置；
（2）中央控制器分别通过船舶艏左吃水传感器、船舶艏右吃水传感器、船舶舯左吃水传感器、船舶舯右吃水传感器、船舶艉左吃水传感器、船舶艉右吃水传感器检测船舶各位置实际吃水深度y 实际，并检验各位置实际吃水深度与公式y 理论=ax+b计算得到的理论吃水深度的线性匹配度，当且仅当y 偏差=︱y 实际-y 理论︱≤T时，认为各吃水传感器的检测结果可靠，并将y 偏差从大至小进行排序；其中，
y 实际是船舶各位置吃水传感器检测得到的实际吃水深度；
y 理论是船舶各位置根据公式计算得到的理论吃水深度；
x是船舶空载时的理论吃水深度；
a是船舶实载时的吃水深度影响系数，其受到装载量、航速、风向和水域特征的共同影响，由外部工作人员事先通过计算确定；
b是船舶实载时的吃水深度修正系数，其根据船舶结构参数确定，由外部工作人员事先通过计算确定；
y 偏差是船舶各位置实际吃水深度和理论吃水深度的偏差值；
T是偏差值阈值，由外部工作人员事先在可靠性判断部中确定，并根据精度需求的不同进行调节；
（3）根据步骤（2）中检测得到的船舶各位置实际吃水深度y 实际，以及船舶各位置根据公式计算得到的理论吃水深度y 理论输入模糊模拟分析部中，模糊模拟分析部分别模拟绘制出船舶实际吃水装载模型和船舶理论吃水装载模型，通过软件运算和确定船舶从实际吃水装载模型转变为船舶理论吃水装载模型过程中，船舶各位置吃水的调节量；
（4）优先控制判定部根据步骤（2）中排序结果和步骤（3）中确定的船舶各位置吃水的调节量依次确定船舶艏左吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉右吃水调节器的调节顺序和调节量，并将结果发送至控制指令发送部；根据排序结果，对y 偏差中最大的优先进行调节，从而进一步提高调节效果和精度。
（5）控制指令发送部根据步骤（4）中确定的调节顺序和调节量生成控制指令并将控制指令发送至船舶艏左吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉右吃水调节器，从而对船身吃水进行一次调节；
（6）模糊模拟分析部模拟绘制出经过步骤（5）一次调节后的船舶实际吃水装载模型和船舶理论吃水装载模型，通过软件运算和确定船舶从一次调节后的实际吃水装载模型转变为船舶理论吃水装载模型过程中，船舶各位置吃水的还需调节量，并控制指令发送部生成控制指令，并将上述控制指令发送给船舶艏中吃水调节器、船舶艉中吃水调节器依次对船身吃水进行二次调节；
通过二次调节，避免单次调节不能实现船身实际吃水到理论吃水装载模型的调节，实现对船身吃水的再次调节，提高调节精度和可靠性。
（7）记录二次调节后的船舶艏左吃水调节器、船舶艏中吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉中吃水调节器、船舶艉右吃水调节器的实际调节量，以及该次船舶装载量、航速、风向、水域特征和船舶结构参数，并生成船舶吃水装载调节记录日志，为今后船舶吃水状态调控作为修正参数和依据。
具体地，每次吃水状态调控结束后，对步骤（2）中的参数a进行后期优化和修正。通过生成船舶吃水装载调节记录日志，使得每次吃水状态调控结束后，对所述步骤（2）中的参数a进行后期优化和修正，进一步提高调节精度。
具体地，船舶艏左吃水调节器、船舶艏中吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉中吃水调节器、船舶艉右吃水调节器分别独自包含一电控阀和吃水调节叶片，电控阀用于接收控制指令，从而通过电控阀控制吃水调节叶片动作，吃水调节叶片可以分别实现在立体空间上下、左右、前后三个方向上的吃水调节。
具体地，每个吃水调节器上设置的吃水调节叶片的数量设置有多个，且设置于船舶艏中吃水调节器和船舶艉中吃水调节器上的吃水调节叶片的数量大于设置于船舶艏左吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉右吃水调节器上的吃水调节叶片的数量，使得当一次调节以后的结果仍不满意后，通过二次调节可以进一步对一次调节的结果进行修正。
具体地，步骤（3）中模拟绘制船舶实际吃水装载模型和船舶理论吃水装载模型通过外接设备完成，以避免中央控制器在高速运算时对船身本身航行的控制动作造成影响。
作为进一步的优选，在若干次吃水状态调控结束后，对步骤（2）中的阈值T也进行后期优化和修正，从而进一步提高调节的准确性和可靠性，若干次所选次数越多，对提高调节的准确性和可靠性的效果越显著。
作为进一步的优选，在步骤（6）中确定船舶各位置吃水的还需调节量后，控制指令发送部生成控制指令前，还需要通过优先判定控制部确定船舶艏中吃水调节器、船舶艉中吃水调节器的控制的先后顺序。确定先后顺序的依据为船舶各位置吃水的还需调节量的大小排序。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.工程船吃水装载调控系统，包括中央控制器，以及与中央控制器分别连接的船舶艏左吃水传感器、船舶艏右吃水传感器、船舶舯左吃水传感器、船舶舯右吃水传感器、船舶艉左吃水传感器、船舶艉右吃水传感器，还包括与中央控制器分别连接的船舶艏左吃水调节器、船舶艏中吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉中吃水调节器、船舶艉右吃水调节器，其中所述中央控制器包括可靠性判断部、模糊模拟分析部、优先控制判定部以及控制指令发送部；其特征在于：包括如下步骤：
（1）工作人员检测中央控制器、各位置吃水传感器、各位置吃水调节器是否运行正常，并将各吃水调节器置于初始位置；
（2）中央控制器分别通过船舶艏左吃水传感器、船舶艏右吃水传感器、船舶舯左吃水传感器、船舶舯右吃水传感器、船舶艉左吃水传感器、船舶艉右吃水传感器检测船舶各位置实际吃水深度y 实际，并检验各位置实际吃水深度与公式y 理论=ax+b计算得到的理论吃水深度的线性匹配度，当且仅当y 偏差=︱y 实际-y 理论︱≤T时，认为各吃水传感器的检测结果可靠，并将y 偏差从大至小进行排序；其中，
y 实际是船舶各位置吃水传感器检测得到的实际吃水深度；
y 理论是船舶各位置根据公式计算得到的理论吃水深度；
x是船舶空载时的理论吃水深度；
a是船舶实载时的吃水深度影响系数，其受到装载量、航速、风向和水域特征的共同影响，由外部工作人员事先通过计算确定；
b是船舶实载时的吃水深度修正系数，其根据船舶结构参数确定，由外部工作人员事先通过计算确定；
y 偏差是船舶各位置实际吃水深度和理论吃水深度的偏差值；
T是偏差值阈值，由外部工作人员事先在可靠性判断部中确定，并根据精度需求的不同进行调节；
（3）根据步骤（2）中检测得到的船舶各位置实际吃水深度y 实际，以及船舶各位置根据公式计算得到的理论吃水深度y 理论输入模糊模拟分析部中，模糊模拟分析部分别模拟绘制出船舶实际吃水装载模型和船舶理论吃水装载模型，通过软件运算和确定船舶从实际吃水装载模型转变为船舶理论吃水装载模型过程中，船舶各位置吃水的调节量；
（4）优先控制判定部根据步骤（2）中排序结果和步骤（3）中确定的船舶各位置吃水的调节量依次确定船舶艏左吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉右吃水调节器的调节顺序和调节量，并将结果发送至控制指令发送部；
（5）控制指令发送部根据步骤（4）中确定的调节顺序和调节量生成控制指令并将控制指令发送至船舶艏左吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉右吃水调节器，从而对船身吃水进行一次调节；
（6）模糊模拟分析部模拟绘制出经过步骤（5）一次调节后的船舶实际吃水装载模型和船舶理论吃水装载模型，通过软件运算和确定船舶从一次调节后的实际吃水装载模型转变为船舶理论吃水装载模型过程中，船舶各位置吃水的还需调节量，并控制指令发送部生成控制指令，并将上述控制指令发送给船舶艏中吃水调节器、船舶艉中吃水调节器依次对船身吃水进行二次调节；
（7）记录二次调节后的船舶艏左吃水调节器、船舶艏中吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉中吃水调节器、船舶艉右吃水调节器的实际调节量，以及该次船舶装载量、航速、风向、水域特征和船舶结构参数，并生成船舶吃水装载调节记录日志，为今后船舶吃水状态调控作为修正参数和依据。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：每次吃水状态调控结束后，对所述步骤（2）中的参数a进行后期优化和修正。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述船舶艏左吃水调节器、船舶艏中吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉中吃水调节器、船舶艉右吃水调节器分别独自包含一电控阀和吃水调节叶片，所述吃水调节叶片可以分别实现在立体空间上下、左右、前后三个方向上的吃水调节。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：每个吃水调节器上设置的吃水调节叶片的数量设置有多个，且设置于所述船舶艏中吃水调节器和船舶艉中吃水调节器上的吃水调节叶片的数量大于设置于所述船舶艏左吃水调节器、船舶艏右吃水调节器、船舶艉左吃水调节器、船舶艉右吃水调节器上的吃水调节叶片的数量。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述步骤（3）中模拟绘制船舶实际吃水装载模型和船舶理论吃水装载模型通过外接设备完成。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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