CN111392002A

CN111392002A - 状态估计装置、状态估计方法以及记录介质

Info

Publication number: CN111392002A
Application number: CN201911171068.5A
Authority: CN
Inventors: 出口诚
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2020-07-10
Also published as: KR20200080134A; JP2020104595A

Abstract

本发明提供一种以不进行船体的外观检查、发动机的分解检查等的方式简单且准确地估计船舶的状态的状态估计装置、状态估计方法以及记录介质。状态估计装置具备：获取部，其将船舶的发动机输出、船速以及向发动机供给的能量供给量中的至少两个发动机信息与对航行中的船舶施加的外力获取为成对的信息；信息存储部，其将由获取部获取到的成对的信息与进行了获取的时刻一起存储；以及状态估计部，其基于信息存储部中存储的信息中的、外力相同或相似且分别在不同的时刻获取到的至少两个发动机信息的对应关系，来估计船舶的船体和发动机中的至少一方的状态。

Description

状态估计装置、状态估计方法以及记录介质

技术领域

本申请基于日本专利申请(日本特愿2018-243190，申请日：12/26/2018)，享有该申请的优先权。通过参照该申请而包括该申请的全部内容。

本发明涉及一种状态估计装置、状态估计方法以及记录介质。

背景技术

船舶多被长期地使用。因此，由于钢板的腐蚀、涂装的剥离、贝类等海洋生物的附着等导致船体劣化。另外，引擎等发动机也由于部件的损伤、发动机内部的污浊等而发生性能降低。这样，当长期使用船舶时，不仅引起船体的损伤、劣化，而且发生发动机的性能降低，因此即使利用操纵杆等指示了期望的发动机输出，也无法得到按照该指令的发动机输出，或者无法得到期望的船速。

在专利文献1中公开了一种根据实际航行时的航行信息来估计由船舶的经年劣化和污损导致的推进性能降低的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-133992号公报

发明内容

发明要解决的问题

随着时间的经过，船体的损伤、劣化加剧，随着时间的经过，发动机的性能降低的程度也变大。另外，船舶容易受到波浪的方向、波浪的高度、风向、风速等外力的影响，在外力不同的条件下，船速、发动机输出等也大幅地变化。

因此，例如在得到船速降低的征兆的情况下，需要在使外力相同或相似的条件下查明船速降低的原因。具体而言，必须估计船体侧的劣化是主要原因还是发动机侧的劣化是主要原因。为此，需要预先在某种程度的长期间内监控与船速相关联的各种发动机信息，并对这些发动机信息的对应关系进行比较，但在专利文献1等现有技术中，无法长期地监控并比较多个发动机信息的对应关系，从而有可能无法准确地估计船舶的状态。

本发明要解决的问题在于，提供一种能够以不进行船体的外观检查、发动机的分解检查等的方式简单且准确地估计船舶的状态的状态估计装置、状态估计方法以及程序。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，在本发明的一个方式中，提供一种状态估计装置，该状态估计装置具备：

获取部，其将船舶的发动机输出、船速以及向所述发动机供给的能量供给量中的至少两个发动机信息与施加于航行中的船舶的外力获取为成对的信息；

信息存储部，其将由所述获取部获取到的成对的信息与进行了获取的时刻一起存储；以及

状态估计部，其基于所述信息存储部中存储的信息中的、所述外力相同或相似且分别在不同的时刻获取到的所述至少两个发动机信息的对应关系，来估计船舶的船体和发动机中的至少一方的状态。

也可以是，所述状态估计部选择所述信息存储部中存储的信息中的、获取时刻相隔规定时间且所述外力相同或相似的所述至少两个发动机信息。

也可以是，在为了进行所述船舶的维修作业而停船的情况下，所述状态估计部选择为了进行所述维修作业而停船之前的航行中的第一时刻和所述维修作业结束之后的航行中的第二时刻的所述至少两个发动机信息。

也可以是，外力包括波浪的方向、波浪的高度、波浪的周期、风向、风速、所述船舶的吃水、船舵方向以及燃油的种类中的至少一方。

也可以是，所述状态估计部针对所述外力设定规定的范围，将所述规定的范围内的所述外力判断为相同或相似。

在本发明的另一方式中，提供一种状态估计方法，该状态估计方法包括以下步骤：

将船舶的发动机输出、船速以及向所述发动机供给的能量供给量中的至少两个发动机信息与施加于航行中的船舶的外力获取为成对的信息；

将获取到的所述成对的信息与获取的时刻一起存储于信息存储部；以及

基于所述信息存储部中存储的信息中的、所述外力相同或相似且分别在不同的时刻获取到的所述至少两个发动机信息的对应关系，来估计船舶的船体和发动机中的至少一方的状态。

在本发明的另一方式中，提供一种记录介质，该记录介质记录有由计算机执行的程序，所述程序用于使所述计算机执行以下步骤：

发明的效果

根据本发明，能够以不进行船体的外观检查、发动机的分解检查等的方式简单且准确地估计船舶的状态。

附图说明

图1是示出具备本发明的一个实施方式的状态估计装置1的船舶控制系统2的概要结构的框图。

图2的(a)～(e)是示出两个发动机信息的对应关系的曲线图。

图3是示出状态估计装置1的处理动作的一例的流程图。

附图标记说明

1：状态估计装置；2：船舶控制系统；3：引擎控制器；4：引擎；5：操纵杆；6：输入部；7：吃水计；8：显示部；11：控制部；12：信息存储部；13：获取部；14：状态估计部。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本公开的一个实施方式。此外，在本案说明书所附的附图中，为了便于图示和理解，相对于实物适当地变更并夸大比例尺和长宽的尺寸比等。另外，用于确定在本说明书中使用的形状、几何条件以及它们的程度的例如“平行”、“正交”、“相同”等用语、长度、角度的值等不受严格意义的约束，解释为包含能够期待同样的功能的程度的范围。下面，详细地说明本发明的实施方式。

下面，详细地说明本发明的实施方式。图1是示出具备本发明的一个实施方式的状态估计装置1的船舶控制系统2的概要结构的框图。图1的船舶控制系统2例如安装于船舶，用于估计船舶的船体和发动机中的至少一方的状态。

图1的船舶控制系统2具备状态估计装置1、引擎控制器3、引擎4、操纵杆5、输入部6、吃水计7以及显示部8。状态估计装置1、操纵杆5、输入部6、吃水计7以及显示部8例如设置于船舶的船桥、引擎控制室等。引擎控制器3例如设置于引擎控制室。

状态估计装置1具备控制部11和信息存储部12。控制部11控制船舶控制系统2内的各部，具有获取部13和状态估计部14。获取部13将船舶的发动机输出、船速以及向发动机供给的能量供给量中的至少两个发动机信息与施加于航行中的船舶的外力获取为成对的信息。发动机是指引擎4，发动机输出是指引擎输出。外力包括波浪的方向、波浪的高度、波浪的周期、风向、风速、所述船舶的吃水、船舵方向以及燃油的种类中的至少一方。

例如，由获取部13获取的发动机信息可以包括向引擎4供给的燃料供给量和发动机输出，也可以包括燃料供给量和船速，也可以包括操纵杆5的操纵量和发动机输出，也可以包括操纵量和船速。获取部13之所以将至少两个发动机信息与外力相对应地获取，是由于发动机信息根据施加于船舶的外力发生变化。例如，在逆风的情况下和顺风的情况下，即使是相同的发动机输出，船速也会变化，因此获取部13将发动机信息与外力成对地输出。

获取部13既可以在预先决定的定时获取发动机信息、外力，或者也可以根据作业人员的指示来获取发动机信息、外力。获取部13经由各种传感器、测量器、通信装置等获取发动机信息、外力。

信息存储部12将由获取部13获取到的成对的信息与进行了获取的时刻一起存储。在船舶开始航行之后，信息存储部12定期或不定期地逐次存储由获取部13获取到的成对的信息。由此，各种发动机信息根据外力和时间发生了变化的历史记录信息被逐次存储到信息存储部12中。作为信息存储部12，能够使用HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等磁记录装置、光盘装置、磁带装置、半导体存储装置等各种通用的记录装置。

状态估计部14基于信息存储部12中存储的信息中的、外力相同或相似且分别在不同的时刻获取到的至少两个发动机信息的对应关系，来估计船舶的船体和发动机中的至少一方的状态。在此，状态例如表示船体的劣化的程度、发动机的性能降低的程度。

例如，状态估计部14也可以选择信息存储部12中存储的信息中的、获取时刻相隔规定时间且外力相同或相似的至少两个发动机信息。规定时间既可以是半年、一年等预先决定的时间，也可以是船舶的每次航海时。

另外，也可以是，在为了进行船舶的维修作业而停船的情况下，状态估计部14分别选择为了进行维修作业而停船之前的航行中的第一时刻和维修作业结束之后的航行中的第二时刻的至少两个发动机信息。通过分别选择紧挨维修作业开始之前和紧接维修作业开始之后的至少两个发动机信息，能够确认通过维修作业是否改善了发动机信息。

并且，状态估计部14也可以针对外力设定规定的范围，将规定的范围内的外力判断为相同或相似。波浪的高度、风速等外力完全相同的可能性极低。因此，也可以使用于判断外力是相同还是相似的范围具有某种程度的幅度，将该范围内包括的外力视为相同或相似来从信息存储部12中读出信息。

操纵杆5用于进行引擎4的起动、停止、反转、转速的指示。当将操纵杆5操作至规定位置时，向引擎控制器3发送转速指令信号，以成为与该位置对应的速度。输入部6用于进行操纵模式的选择等。吃水计7是用于测量船舶的装载量(装载于船舶的货物的量)或重量(除货物以外还包括压载水等的船舶整体的重量)的设备。在装载物为流体的情况下，装载量中包括该流体的流量，在集装箱船的情况下，装载量中也包括集装箱的个数。控制部11基于来自吃水计7的测量信号来检测船舶的装载量或者重量。显示部8显示船舶的航行所需的各种信息。显示部8既可以是一个也可以是多个。

状态估计部14读出外力相同或相似且不同时刻的至少两个发动机信息，并检测该至少两个发动机信息的对应关系，由此能够生成如图2的(a)～图2的(e)那样的曲线图。图2的(a)是示出时刻t1和时刻t2的燃料供给量与发动机输出的对应关系的曲线图。时刻t2是比时刻t1晚的时刻。如图2的(a)所示，随着向引擎4供给的燃料供给量增加，发动机输出线性地增加，但随着时间的经过，引擎4的燃烧室等的污浊量增加或者活塞磨损，因此即使是相同的燃料供给量，发动机输出也会降低。由此，状态估计部14例如根据发动机输出的变化相对于燃料供给量的变化的比例来估计引擎4的经年劣化的程度。

图2的(b)是示出时刻t1和时刻t2的燃料供给量与船速的对应关系的曲线图。随着向引擎4供给的燃料供给量增加，船速变快，但随着时间的经过，船速的变化相对于燃料供给量的变化的比例变小。关于即使燃料供给量相同、船速也会变慢的原因，存在引擎4的燃烧室等的污浊量增加等发动机侧的原因和贝类等海洋生物附着于船体或螺旋桨的轴发生磨损等船体侧的原因。因此，状态估计部14估计为由于发动机侧或船体侧的原因导致船速降低。

图2的(c)是示出时刻t1和时刻t2的操纵杆5的操纵量与发动机输出的对应关系的曲线图。操纵杆5的操纵量越大，则发动机输出越大，但随着时间的经过，发动机输出的变化相对于操纵量的变化的比例变小。即使操纵量相同、发动机输出也会变小的原因是引擎4的燃烧室等的污浊量增加等发动机侧的原因。因此，在随着时间经过而发动机输出的变化相对于操纵量的变化的比例降低的情况下，状态估计部14估计为在发动机侧发生了经年劣化。

图2的(d)是示出时刻t1和时刻t2的操纵杆5的操纵量与船速的对应关系的曲线图。操纵杆5的操纵量越大，则船速越快，但随着时间的经过，船速的变化相对于操纵量的变化的比例变小。在虽然操纵杆5的操纵量相同但得到船速变慢的征兆的情况下，状态估计部14估计为发生了发动机侧的性能劣化或船体侧的经年劣化。

图2的(e)是示出时刻t1和时刻t2的发动机输出与船速的对应关系的曲线图。发动机输出越大，则船速越快，但随着时间经过，船速的变化相对于发动机输出的变化的比例变小。在虽然发动机输出相同却得到了船速变慢的征兆的情况下，状态估计部14估计为发生了发动机侧的性能劣化或船体侧的经年劣化。

图2的(a)～图2的(e)是发动机信息的对应关系的一例，状态估计部14也可以基于图2的(a)～图2的(e)以外的发动机信息的对应关系来估计船体和发动机中的至少一方的状态。

图3是示出状态估计装置1的处理动作的一例的流程图。此外，在执行图3的流程图的处理时，将使由获取部13获取到的使发动机信息与外力成对的信息与时刻一起定期或不定期地存储到信息存储部12中。

首先，状态估计部14检测当前的外力(步骤S1)。由于外力中包含各种信息，因此状态估计部14也可以使用多个传感器、测量器、无线装置等来获取包含各种信息的外力。例如，获取部13也可以从风速计获取风速，从波浪计获取波浪的高度，从吃水计7获取船舶的吃水深度。

接着，状态估计部14从信息存储部12读出与在步骤S1中检测到的外力相同或相似且分别在不同的时刻获取到的至少两个发动机信息(步骤S2)。然后，状态估计部14确认读出的至少两个发动机信息的对应关系(步骤S3)。例如，在该步骤S3中，生成如图2的(a)～图2的(e)所示的曲线图。

接着，状态估计部14基于至少两个发动机信息的对应关系来估计船舶的船体和发动机中的至少一方的状态(步骤S4)。接着，状态估计部14将在步骤S4中估计出的结果显示于显示部8(步骤S5)。在该步骤S5中，例如在估计为发生了引擎4的性能降低的情况下，进行促使检查引擎4的显示。或者，在估计为发生了船体侧的经年劣化的情况下，进行促使检查船体的显示。

在图1中，说明了将状态估计装置1内置于船舶控制系统2的例子，但本实施方式的状态估计装置1也可以设置在与船舶不同的场所、例如陆地上的设施内。例如，也可以是，在与多个船舶进行无线通信的设施内设置状态估计装置1，通过该状态估计装置1来估计各船舶的状态。该设施也可以设置在进行船舶的维修检查的船坞内。也可以是，当在船坞内进行各船舶的维修检查时，利用状态估计部14来估计船体和发动机的状态，并基于其估计结果来进行船舶的维修检查。

这样，在本实施方式中，预先将使船舶的至少两个发动机信息与外力成对的信息定期或不定期地逐次存储于信息存储部12，从信息存储部12读出外力相同或相似且分别在不同的时刻获取到的至少两个发动机信息，基于读出的两个发动机信息的对应关系来估计船体和发动机中的至少一方的状态。由此，能够容易且准确地估计由于异物附着于船体等而使船速降低等船体侧的劣化以及由于引擎4的燃烧室等的污浊量的增加或机构部件的磨损等引起的发动机侧的性能降低。由此，能够迅速地确定船舶发生不良情况的原因，节省维修作业人员的工时，并且实现维修费用的大幅削减。

在上述的实施方式中说明的状态估计装置1的至少一部分既可以由硬件构成，也可以由软件构成。在由软件构成的情况下，也可以将实现状态估计装置1的至少一部分功能的程序保存在软盘、CD-ROM等记录介质中，使计算机读取并执行该程序。记录介质不限定于磁盘、光盘等能够装卸的记录介质，也可以是硬盘装置、存储器等固定型的记录介质。

另外，也可以将实现状态估计装置1的至少一部分功能的程序经由因特网等通信线路(也包括无线通信)进行发布。还可以将同一程序以加密、调制或压缩后的状态经由诸如因特网等有线线路或无线线路进行发布，或者保存在记录介质中进行发布。

上述实施方式的技术思想能够归纳为以下(1)～(7)。

(1)一种状态估计装置，具备：

获取部，其将船舶的发动机输出、船速以及向发动机供给的能量供给量中的至少两个发动机信息与施加于航行中的船舶的外力获取为成对的信息；

(2)根据(1)所述的状态估计装置，其特征在于，所述状态估计部选择所述信息存储部中存储的信息中的、获取时刻相隔规定时间且所述外力相同或相似的所述至少两个发动机信息。

(3)根据(2)所述的状态估计装置，其特征在于，在为了进行所述船舶的维修作业而停船的情况下，所述状态估计部选择为了进行所述维修作业而停船之前的航行中的第一时刻和所述维修作业结束之后的航行中的第二时刻的所述至少两个发动机信息。

(4)根据(1)至(3)中的任一项所述的状态估计装置，其特征在于，所述外力包括波浪的方向、波浪的高度、波浪的周期、风向、风速、所述船舶的吃水、船舵方向以及燃油的种类中的至少一方。

(5)根据(1)至(4)中的任一项所述的状态估计装置，其特征在于，所述状态估计部针对所述外力设定规定的范围，将所述规定的范围内的所述外力判断为相同或相似。

(6)一种状态估计方法，包括以下步骤：

将船舶的发动机输出、船速以及向发动机供给的能量供给量中的至少两个发动机信息与施加于航行中的船舶的外力获取为成对的信息；

(7)一种记录介质，记录有由计算机执行的程序，所述程序用于使所述计算机执行以下步骤：

本发明的方式并不限定于上述各个实施方式，也包含本领域技术人员能够想到的各种变形，本发明的效果也不限定于上述内容。即，在不脱离根据权利要求书所规定的内容及其等价物导出的本发明的概念思想和宗旨的范围内，能够进行各种追加、变更及部分删除。

Claims

1.一种状态估计装置，具备：

2.根据权利要求1所述的状态估计装置，其特征在于，

所述状态估计部选择所述信息存储部中存储的信息中的、获取时刻相隔规定时间且所述外力相同或相似的所述至少两个发动机信息。

3.根据权利要求2所述的状态估计装置，其特征在于，

在为了进行所述船舶的维修作业而停船的情况下，所述状态估计部选择为了进行所述维修作业而停船之前的航行中的第一时刻和所述维修作业结束之后的航行中的第二时刻的所述至少两个发动机信息。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的状态估计装置，其特征在于，

所述外力包括波浪的方向、波浪的高度、波浪的周期、风向、风速、所述船舶的吃水、船舵方向以及燃油的种类中的至少一方。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的状态估计装置，其特征在于，

所述状态估计部针对所述外力设定规定的范围，将所述规定的范围内的所述外力判断为相同或相似。

6.一种状态估计方法，包括以下步骤：

7.一种记录介质，记录有由计算机执行的程序，所述程序用于使所述计算机执行以下步骤：