CN111665841A - 一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统及方法 - Google Patents
一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111665841A CN111665841A CN202010517154.3A CN202010517154A CN111665841A CN 111665841 A CN111665841 A CN 111665841A CN 202010517154 A CN202010517154 A CN 202010517154A CN 111665841 A CN111665841 A CN 111665841A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- stress
- automatic control
- ship
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 20
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 15
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 15
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims description 12
- 238000007418 data mining Methods 0.000 claims description 12
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 6
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B79/00—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation
- B63B79/10—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation using sensors, e.g. pressure sensors, strain gauges or accelerometers
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/0206—Control of position or course in two dimensions specially adapted to water vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B79/00—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation
- B63B79/30—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation for diagnosing, testing or predicting the integrity or performance of vessels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
本发明公开一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统及方法，属于船舶海洋工程技术领域。该系统包括：数据监测单元、信号收集处理单元、信息集成分析计算单元、应力和报警原因及建议对策显示单元、自动控制单元和报警器，不仅对船体关键位置的实际应力进行监测，应力实时显示及超标报警，还能摆脱人为因素的影响，系统自动给出应力原因分析和辅助决策建议，通过给自动控制单元发送控制指令，实现航向、转速及压载水的量的自动控制。
Description
技术领域
本发明涉及船舶海洋工程技术领域，尤其涉及一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统及方法。
背景技术
船舶在海上航行的海况环境复杂多变,船舶在海上航行时船体的变形和运动会产生较大的应力，如果应力超过标准值就会发生结构损伤，影响船舶安全。
传统的船舶都是依靠船员的经验对船舶安全进行判断。为了准确掌握船舶的实际应力，现有技术已经开发出“船体应力监测系统”，并已有许多实船应用实绩。该系统能通过布置在监测点的传感器监测实时应力(基本原理是通过监测该点结构的变形来计算出应力)，通过显示器显示。但仅仅具有监测功能，对于高应力是什么原因导致的没有判断，应力超标报警后采取何种有效的措施来降低应力以确保船舶航行安全，没有科学的参考数据和具体的原因分析，还是需要船员人为判断，需要依靠船员个人经验判断，人为因素起主导作用，极易造成判断错误和决策失误，为船舶安全带来隐患。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统及方法，本发明可以在监测的基础上实现高应力的原因分析、辅助决策和自动控制功能。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，包括：数据监测单元、信号收集处理单元、信息集成分析计算单元、应力和报警原因及建议对策显示单元、自动控制单元和报警器；所述数据监测单元、信号收集处理单元、信息集成分析计算单元、应力和报警原因及建议对策显示单元、自动控制单元按顺序相互连接，进行信息交互；所述应力和报警原因及建议对策显示单元与报警器相互连接，接收来自信息集成分析计算单元的报警信号，通知报警器进行声光报警。所述应力和报警原因及建议对策显示单元安装有数据库模块和数据分析与挖掘模块，将信号处理后的数据存储到数据库模块，所述数据分析与挖掘模块调用数据库模块中的历史数据进行分析与挖掘。
所述船舶安全应力辅助决策和自动控制系统还包括不间断动力电源，作为船舶断电情况下的应急电源。
所述数据监测单元包括：多个应变传感器、波浪雷达扫描仪、GPS、倾斜仪、风速风向仪、装载计算机、压载水舱液位计、船舶转向信号采集仪和移动气象站。其中多个应力传感器通过信号传输电缆将信号汇集到接线箱，再由接线箱与信号收集处理单元相连。
所述信号收集处理单元安装有信号处理模块，对收集的信号进行处理。
所述自动控制单元包括：自动舵控制模块、转速控制模块和压载水控制模块，可以根据应力和报警原因及建议对策显示单元提供的信号执行自动控制。
一方面，本发明还提供了一种采用船舶安全应力辅助决策和自动控制系统进行决策和自动控制的方法，包括如下步骤：
步骤1：将数据监测单元的多个应变传感器安装在船舶需要监控的高应力位置，实时监测船体结构应变，并通过信号传输电缆将不同的应变传感器监测的实时信号汇集到接线箱，由接线箱与信号收集处理单元连接，进行信息交互；
步骤2：波浪雷达扫描仪、GPS、倾斜仪、风速风向仪、装载计算机、压载水舱液位计和转向信号采集仪分别采集波浪数据、船位数据、船舶倾斜角度数据、风速风向数据、货物装载数据、压载舱液位数据和船舶转向数据，传输给信号收集处理单元；
步骤3：信号收集处理单元安装有信号处理模块，对收集的信号进行处理，并将处理好的信号传输给信息集成分析计算单元；
步骤4：信息集成分析计算单元将当前监测到的应力与标准值进行比较，当超过标准值时，传输给应力和报警原因及建议对策显示单元，通知报警器进行声光报警；
步骤5：应力和报警原因及建议对策显示单元安装有数据库模块和数据分析与挖掘模块，由数据分析与挖掘模块调用数据库模块中的历史数据进行分析与挖掘，找到实时应力单元各项数据与历史单元序列数据的异常，分析得到高应力原因，并基于历史单元序列数据和移动气象站提供的天气预报给出降低应力的辅助决策建议，将决策信号传输给自动控制单元；
步骤6：自动控制单元接受到决策信号后，向自动舵控制模块、转速控制模块和压载水控制模块发送自动控制指令；
步骤7：自动舵控制模块根据自动控制指令调整船舶上自动舵的航向，转速控制模块根据自动控制指令给船舶上的主机集控单元发送调整转速的指令，压载水控制模块根据自动控制指令给船舶上的压载水控制单元发送调整压载或排放水的目标值。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明不仅可以对船体关键位置的实际应力进行监测，应力实时显示及超标报警，还能摆脱人为因素的影响，系统自动给出应力原因分析和辅助决策建议，通过给自动控制单元发送控制指令，实现航向、转速及压载水的量的自动控制。
附图说明
图1为本发明实施例中船舶安全应力辅助决策和自动控制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中应变传感器的安装位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例中，一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其结构如图1所示，包括：数据监测单元、信号收集处理单元、信息集成分析计算单元、应力和报警原因及建议对策显示单元、自动控制单元和报警器；所述数据监测单元、信号收集处理单元、信息集成分析计算单元、应力和报警原因及建议对策显示单元、自动控制单元按顺序相互连接，进行信息交互；所述应力和报警原因及建议对策显示单元与报警器相互连接，接收来自信息集成分析计算单元的报警信号，通知报警器进行声光报警。所述应力和报警原因及建议对策显示单元安装有数据库模块和数据分析与挖掘模块，将信号处理后的数据存储到数据库模块，所述数据分析与挖掘模块调用数据库模块中的历史数据进行分析与挖掘。所述船舶安全应力辅助决策和自动控制系统还包括不间断动力电源，作为船舶断电情况下的应急电源，确保决策系统的稳定运行。
所述数据监测单元包括：多个应变传感器、波浪雷达扫描仪、GPS、倾斜仪、风速风向仪、装载计算机、压载水舱液位计、船舶转向信号采集仪和移动气象站。
本实施例中采用了5个应变传感器，分别安装在首部上甲板、船中部左右两侧舷上甲板、船尾部上甲板和船首部的底部，用于监测局部应力、总纵弯曲应力及底部砰击应力，应变传感器布置如图2所示。本实例外，其他位置加装应变传感器原理与本实施例相同。
通过信号传输电缆将信号汇集到接线箱，再由接线箱与信号收集处理单元相连。
所述信号收集处理单元安装有信号处理模块，对收集的信号进行处理。
本实施例中应力数据与同时段的波浪数据、船位数据、船舶倾斜角度数据、风速风向数据、货物装载数据、压载舱液位数据、船舶转向数据相对应，形成一个数据单元。各种数据以数据单元形式按照时间序列进行存储，形成船舶航行安全大数据库。应力和报警原因及建议对策显示单元对大数据进行统计分析与挖掘。
所述自动控制单元包括：自动舵控制模块、转速控制模块和压载水控制模块。
采用本实施例所述船舶安全应力辅助决策和自动控制系统进行决策和自动控制的方法，包括如下步骤：
步骤1：将数据监测单元的5个应变传感器安装在船舶需要监控的高应力位置：首部上甲板、船中部左右两侧舷上甲板、船尾部上甲板和船首部的底部，用于实时监测船体结构局部应力、总纵弯曲应力及底部砰击应力，并通过信号传输电缆将不同的应变传感器监测的实时信号汇集到接线箱，由接线箱与信号收集处理单元连接，进行信息交互；
步骤2：波浪雷达扫描仪、GPS、倾斜仪、风速风向仪、装载计算机、压载水舱液位计和转向信号采集仪分别采集波浪数据、船位数据、船舶倾斜角度数据、风速风向数据、货物装载数据、压载舱液位数据和船舶转向数据，传输给信号收集处理单元；
步骤3：信号收集处理单元安装有信号处理模块，对收集的信号进行处理，并将处理好的信号传输给信息集成分析计算单元；
步骤4：信息集成分析计算单元将当前监测到的应力与标准值进行比较，当超过标准值时，传输给应力和报警原因及建议对策显示单元，通知报警器进行声光报警；
步骤5：应力和报警原因及建议对策显示单元安装有数据库模块和数据分析与挖掘模块，由数据分析与挖掘模块调用数据库模块中的历史数据进行分析与挖掘，找到实时应力单元各项数据与历史单元序列数据的异常，分析得到高应力原因，并基于历史单元序列数据和移动气象站提供的天气预报给出降低应力的辅助决策建议，将决策信号传输给自动控制单元；
本实施例中应力数据与同时段的波浪数据、船位数据、船舶倾斜角度数据、风速风向数据、货物装载数据、压载舱液位数据、船舶转向数据相对应，形成一个数据单元。各种数据以数据单元形式按照时间序列进行存储，形成船舶航行安全大数据库。应力和报警原因及建议对策显示单元对大数据进行统计分析与挖掘。
步骤6：自动控制单元接受到决策信号后，向自动舵控制模块、转速控制模块和压载水控制模块发送自动控制指令；
步骤7：自动舵控制模块根据自动控制指令调整船舶上自动舵的航向，转速控制模块根据自动控制指令给船舶上的主机集控单元发送调整转速的指令，压载水控制模块根据自动控制指令给船舶上的压载水控制单元发送调整压载或排放水的目标值。
本实施例中当系统给出应力超标报警时，信息集成分析计算单元将当前应力所对应的各种数据与历史数据进行比对，发现历史数据在同等状态下的应力值正常，仅航速较历史数据高，则系统经过分析可以得出本次应力过高的原因是由于航速太高，同时给出将航速降低到合适水平的辅助决策建议，并进一步将决策建议通过自动控制单元发送给船舶上的主机集控单元，进行降速的自动控制。
通过自动舵的航向自动控制和压载水控制单元的压载/排放自动控制原理与本实施例相同。
本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (8)
1.一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其特征在于，包括：数据监测单元、信号收集处理单元、信息集成分析计算单元、应力和报警原因及建议对策显示单元、自动控制单元和报警器；所述数据监测单元、信号收集处理单元、信息集成分析计算单元、应力和报警原因及建议对策显示单元、自动控制单元按顺序相互连接，进行信息交互；所述应力和报警原因及建议对策显示单元与报警器相互连接，当应力值超过预先设定的标准值时，通知报警器进行声光报警，并能分析报警原因给出辅助决策。
2.根据权利要求1所述的一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其特征在于，还包括不间断动力电源，作为船舶断电情况下的应急电源。
3.根据权利要求1所述的一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其特征在于，所述数据监测单元包括：多个应变传感器、波浪雷达扫描仪、GPS、倾斜仪、风速风向仪、装载计算机、压载水舱液位计、船舶转向信号采集仪和移动气象站。
4.根据权利要求3所述的一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其特征在于，所述多个应力传感器通过信号传输电缆将信号汇集到接线箱，再由接线箱与信号收集处理单元相连。
5.根据权利要求1所述的一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其特征在于，所述信号收集处理单元安装有信号处理模块，对收集的信号进行处理。
6.根据权利要求1所述的一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其特征在于，所述应力和报警原因及建议对策显示单元安装有数据库模块和数据分析与挖掘模块，将信号处理后的数据存储到数据库模块，所述数据分析与挖掘模块调用数据库模块中的历史数据进行分析与挖掘。
7.根据权利要求1所述的一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其特征在于，所述自动控制单元包括：自动舵控制模块、转速控制模块和压载水控制模块。
8.采用权利要求1-7任一项所述的船舶安全应力辅助决策和自动控制系统进行决策和自动控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将数据监测单元的多个应变传感器安装在船舶需要监控的高应力位置，实时监测船体结构应变，并通过信号传输电缆将不同的应变传感器监测的实时信号汇集到接线箱，由接线箱与信号收集处理单元连接，进行信息交互；
步骤2：波浪雷达扫描仪、GPS、倾斜仪、风速风向仪、装载计算机、压载水舱液位计和转向信号采集仪分别采集波浪数据、船位数据、船舶倾斜角度数据、风速风向数据、货物装载数据、压载舱液位数据和船舶转向数据，传输给信号收集处理单元；
步骤3：信号收集处理单元安装有信号处理模块，对收集的信号进行处理，并将处理好的信号传输给信息集成分析计算单元；
步骤4：信息集成分析计算单元将当前监测到的应力与标准值进行比较，当超过标准值时，传输给应力和报警原因及建议对策显示单元，通知报警器进行声光报警；
步骤5：应力和报警原因及建议对策显示单元安装有数据库模块和数据分析与挖掘模块，由数据分析与挖掘模块调用数据库模块中的历史数据进行分析与挖掘，找到实时应力单元各项数据与历史单元序列数据的异常，分析得到高应力原因，并基于历史单元序列数据和移动气象站提供的天气预报给出降低应力的辅助决策建议，将决策信号传输给自动控制单元；
步骤6：自动控制单元接受到决策信号后，向自动舵控制模块、转速控制模块和压载水控制模块发送自动控制指令；
步骤7：自动舵控制模块根据自动控制指令调整船舶上自动舵的航向，转速控制模块根据自动控制指令给船舶上的主机集控单元发送调整转速的指令，压载水控制模块根据自动控制指令给船舶上的压载水控制单元发送调整压载或排放水的目标值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010517154.3A CN111665841A (zh) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | 一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010517154.3A CN111665841A (zh) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | 一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111665841A true CN111665841A (zh) | 2020-09-15 |
Family
ID=72386130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010517154.3A Pending CN111665841A (zh) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | 一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111665841A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117818851A (zh) * | 2024-03-04 | 2024-04-05 | 成都锦城学院 | 一种船舶监测系统及方法 |
-
2020
- 2020-06-09 CN CN202010517154.3A patent/CN111665841A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117818851A (zh) * | 2024-03-04 | 2024-04-05 | 成都锦城学院 | 一种船舶监测系统及方法 |
| CN117818851B (zh) * | 2024-03-04 | 2024-05-24 | 成都锦城学院 | 一种船舶监测系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109552553B (zh) | 两万箱级绿色环保集装箱船及其智能管理方法 | |
| CN107908119B (zh) | 一种营运船舶航行性能实时监测的管理系统 | |
| CN111221336B (zh) | 一种船端辅助靠离泊系统 | |
| CN204473093U (zh) | 一种船艇操纵自动化辅助装置 | |
| CN107065878A (zh) | 一种船舶自动靠泊系统及方法 | |
| CN115195971B (zh) | 船舶能效管理系统、方法及存储介质 | |
| CN104090595A (zh) | 基于主机能效与通航环境的船舶航速优化装置及方法 | |
| CN112669572B (zh) | 一种用于江河流域库岸智能巡查的无人船系统 | |
| CN106199625A (zh) | 一种基于激光雷达的船舶靠泊检测系统和方法 | |
| CN101683894A (zh) | 一种无人驾驶气象探测船 | |
| CN112357004A (zh) | 一种中试艇海试系统及其进行舰船总体性能测试的方法 | |
| CN110658812A (zh) | 一种无人船自动靠泊系统 | |
| CN111268041A (zh) | 一种智能监测的无人船 | |
| CN111315649A (zh) | 船舶的航行支持系统 | |
| CN212569540U (zh) | 一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统 | |
| CN112784473A (zh) | 智能分析航行信息优化能量的船舶燃料节约系统及其方法 | |
| CN111665841A (zh) | 一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统及方法 | |
| CN113428318B (zh) | 船舶动力设备监控方法、装置、设备及存储介质 | |
| KR20160143414A (ko) | 선박 모니터링 방법 및 장치 | |
| CN205059955U (zh) | 一种船舶吃水及浮态实时监测系统 | |
| CN214152007U (zh) | 一种海上风电场智能监测与预警系统 | |
| CN115392085A (zh) | 一种基于大数据技术的集装箱船安全航行系统及方法 | |
| KR20120063958A (ko) | 시운전 선박의 최적 경로 판단을 위한 항해정보 측정시스템 | |
| CN113460233B (zh) | 一种船舶智能锚泊系统及其辅助决策方法 | |
| CN206805294U (zh) | 一种船舶自动靠泊系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |