CN112284481A - 用于船舶油舱的燃油量监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及船舶油量监测技术领域，具体涉及用于船舶油舱的燃油量监测系统及方法。所述燃油量监测系统包括：油舱模型单元，用于根据船舶油舱的形状生成对应的油舱模型；燃油液位测量单元，用于获取船舶油舱内的燃油液位数据；燃油量测算单元，用于根据所述燃油液位数据，以及船舶油舱的油舱模型和储油容积计算得到船舶油舱内剩余的燃油量。本发明还公开了一种用于船舶油舱的燃油量监测方法。本发明中用于船舶油舱的燃油量监测系统及方法的安装成本低且能够保证测量精度，从而能够辅助降低监测安装成本、并兼顾燃油量的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及船舶油量监测技术领域，具体涉及用于船舶油舱的燃油量监测系统及方法。
背景技术
以燃烧燃油作为动力来源的船舶，其燃油种类一般有船用燃料油(俗称重油)和普通柴油(俗称轻油)两种，船舶通常采用油舱储存燃油。燃油消耗是船舶营运中最大的成本，因此对于燃油量的监控和管理尤为重要。
测量并记录各轻、重油舱(及油柜)的储量（即燃油量）是船上人员的重要日常工作之一，可以根据测量的结果制定为船舶加油的计划，及时为船舶补充燃油，因此测量的准确性影响了船舶的安全航行。但是，现有的测量方法大多数依赖人力，不能实现自动化测量，造成了人力资源的浪费。
为此，公开号为CN111238598A的中国专利公开了《一种船舶油舱燃油储量的自动化测量系统及测量方法》，其包括依次连接的数据采集装置、数据处理模块以及中央处理器，数据采集装置包括多组在燃油舱或燃油柜侧面的不同高度位置等高设置的液位传感器组，设置在燃油舱或燃油柜上的倾角传感器，以及设置在燃油舱或燃油柜底部压力传感器和均匀设置在燃油舱或燃油柜内的温度传感器，数据采集装置用于采集传感数据，数据处理模块用于根据数据采集装置采集的传感数据获得液位数据、倾斜角度、温度和压力并传输至中央处理器，中央处理器根据接收到的数据融合计算该燃油舱或燃油柜的燃油储量。
上述现有方案中的船舶油舱燃油量监测系统能够代替人工量油工作，实现船舶油舱内剩余燃油量的自动化测量。但是，申请人在实际应用时发现，上述现有方案中的燃油量监测系统需要在燃油舱内设置多个安装液位传感器组、倾角传感器、温度传感器等数据采集装置，一方面，需要安装多组传感组件，会增加燃油量监测系统的监测安装成本；另一方面，安装所述多组传感组件时需要拆开油舱，并且整个拆装过程长达数天甚至数周，使得船舶停运产生的损失非常之高，这更是加大了燃油量监测系统的监测安装成本。也就是说，现有船舶油舱的燃油量监测系统需投入的安装检测成本非常之高。基于此，申请人想到提出一种安装成本低且能够保证测量精度的用于船舶油舱的燃油量监测系统，以辅助监测安装成本、并兼顾燃油量的测量精度。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种安装成本低且能够保证测量精度的用于船舶油舱的燃油量监测系统，以能够辅助降低监测安装成本、并兼顾燃油量的测量精度。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
用于船舶油舱的燃油量监测系统，包括：
油舱模型单元，用于根据船舶油舱的形状生成对应的油舱模型；
燃油液位测量单元，用于获取船舶油舱内的燃油液位数据；
燃油量测算单元，用于根据所述燃油液位数据，以及船舶油舱的油舱模型和储油容积计算得到船舶油舱内剩余的燃油量。
优选的，所述油舱模型单元根据船舶油舱竖向方向上的截面形状生成对应的油舱模型。
优选的，所述燃油液位测量单元包括设置于船舶油舱顶部位置、且测量端朝向船舶油舱底部的超声液位传感器，所述超声液位传感器用于获取船舶油舱内的燃油与船舶油舱顶部间的间隔高度数据。
优选的，所述燃油量测算单元根据船舶油舱的原始高度数据以及所述间隔高度数据计算船舶油舱内的燃油液位高度；然后根据所述燃油液位高度，以及舶油舱的油舱模型和储油容积计算船舶油舱内剩余的燃油量。
优选的，所述燃油量监测系统还包括：
储油容积修正单元，用于获取使用的燃油油品，以及船舶油舱的原始容积和使用时长；然后根据所述燃油油品和船舶油舱的使用时长计算得到油垢体积，再根据船舶油舱的原始容积和所述油垢体积计算船舶油舱的储油容积。
本发明还相应的公开了一种用于船舶油舱的燃油量监测方法，包括以下步骤：
S1：获取船舶油舱内的燃油液位高度；
S2：根据所述燃油液位高度，以及船舶油舱的油舱模型和储油容积计算船舶油舱内剩余的燃油量。
优选的，步骤S1中，根据船舶油舱的原始高度以及船舶油舱内燃油与船舶油舱顶部间的间隔高度数据计算船舶油舱内的燃油液位高度。
优选的，步骤S1中，通过设置于船舶油舱顶部位置、且测量端朝向船舶油舱底部的超声液位传感器获取燃油与船舶油舱顶部间的间隔高度数据。
优选的，步骤S2中，所述油舱模型根据船舶油舱竖向方向上的截面形状生成。
优选的，步骤S2中，根据所述燃油油品和船舶油舱的使用时长计算得到油垢体积，再根据船舶油舱的原始容积和所述油垢体积计算船舶油舱的储油容积。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明中，只需要采集燃油液位数据便能够完成燃油量的计算，即仅安装一组用于采集燃油液位数据的传感组件即可，这能够极大的降低燃油量监测系统的安装监测成本。
2、本发明中，燃油液位数据能够在船舶油舱外部获取，即安装传感组件时不需要拆开油舱，不仅能够方便且快捷的完成安装，还能够避免船舶停运，能够进一步降低安装监测成本。
3、本发明通过油舱模型和燃油液位结合的方式计算燃料量，能够准确、真实的反应船舶油舱内剩余的燃油量，这有利于保证燃油量的测量精度。
附图说明
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为实施例中燃油量实时监测系统的逻辑框图；
图2为实施例中燃油量实时监测方法的逻辑框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
实施例一：
本实施例中公开了一种用于船舶油舱的燃油量监测系统。
如图1所示，用于船舶油舱的燃油量监测系统，包括：
油舱模型单元，用于根据船舶油舱的形状生成对应的油舱模型；
燃油液位测量单元，用于获取船舶油舱内的燃油液位数据；
燃油量测算单元，用于根据所述燃油液位数据，以及船舶油舱的油舱模型和储油容积计算得到船舶油舱内剩余的燃油量。
本发明中，通过燃油液位数据，以及船舶油舱的油舱模型和储油容积计算得到船舶油舱内剩余的燃油量。实际测量过程中，只需要采集燃油液位数据便能够完成燃油量的计算，即仅安装一组用于采集燃油液位数据的传感组件即可，这能够极大的降低燃油量监测系统的安装监测成本。其次，燃油液位数据能够在船舶油舱外部获取，即安装传感组件时不需要拆开油舱，不仅能够方便且快捷的完成安装，还能够避免船舶停运，即能够进一步降低安装监测成本。此外，本发明通过油舱模型和燃油液位结合的方式计算燃料量，能够准确、真实的反应船舶油舱内剩余的燃油量，这有利于保证燃油量的测量精度。
具体实施过程中，所述油舱模型单元根据船舶油舱竖向方向上的截面形状生成对应的油舱模型。
实际监测过程中，船舶上的某些结构会对油舱造成影响（或会受到油舱的影响），所以一般会将油舱设计成异形结构以规避船舶上的其他结构。对于异形结构的油舱而言，建立（生成）准确的三维模型存在一定技术难度，并且会复杂化燃油量的计算过程。针对上述问题，本发明通过船舶油舱竖向方向上的截面形状生成油舱模型，一方面，船舶油舱截面的建模更简单；另一方面，通过油舱截面加燃油液位高度的方式计算燃油量，能够简化燃油量的计算过程。并且，申请人发现船舶油舱竖向方向上的截面形状能够很好的反映船舶油舱的整体形状，这有利于保证燃油量的测量精度。
具体实施过程中，所述燃油液位测量单元包括设置于船舶油舱顶部位置、且测量端朝向船舶油舱底部的超声液位传感器，所述超声液位传感器用于获取船舶油舱内的燃油与船舶油舱顶部间的间隔高度数据。
实际监测过程中，通过设置于船舶油舱顶部的超声液位传感器能够准确的获取燃油的液位，有利于更好的辅助计算燃油量。而超声液位传感器的测量精度很好，有利于保证燃油量的测量精度；并且超声液位传感器的穿透力很强，安装于油舱外部便能够完成燃油液位的测量，使得安装传感组件时不需要拆开油舱，这不仅能够方便且快捷的完成安装，还能够避免船舶停运，能够进一步降低安装监测成本。
具体实施过程中，所述燃油量测算单元根据船舶油舱的原始高度数据以及所述间隔高度数据计算船舶油舱内的燃油液位高度；然后根据所述燃油液位高度，以及舶油舱的油舱模型和储油容积计算船舶油舱内剩余的燃油量。
实际监测过程中，根据船舶油舱的原始高度以及间隔高度能够准确的计算燃油液位高度，而通过油舱截面加燃油液位高度的方式计算燃油量，能够简化燃油量的计算过程。
具体实施过程中，所述燃油量监测系统还包括：
储油容积修正单元，用于获取使用的燃油油品，以及船舶油舱的原始容积和使用时长；然后根据所述燃油油品和船舶油舱的使用时长计算得到油垢体积，再根据船舶油舱的原始容积和所述油垢体积计算船舶油舱的储油容积。
实际监测过程中，船舶需要使用船用燃料油(即重油)作为燃料，而重油的分子量大、黏度高，很容易在油舱底部结垢或产生沉淀（即油垢），使得通过燃油液位计算燃油量的方式存在较大的误差，因为船舶油舱内产生的油垢会占用船舶油舱的储油容积，导致计算得到的燃油量大于实际的燃油量。针对上述问题，本发明根据燃油油品和船舶油舱的使用时长计算油垢体积，再根据船舶油舱的原始容积和油垢体积计算船舶油舱的储油容积，使得参与计算燃油量的储油容积更接近油舱的实际容积，这有利于提升燃油量的测量精度，从而能够提升燃油量监测系统的监测效果。
本发明中，申请人发现不同燃油油品产生油垢的量（体积）是不一样的，并且随着船舶油舱使用时长的增长，油垢的体积会不断累积。因此申请人对不同油品产生油垢的量进行了统计和归类，在结合船舶油舱使用时长对油垢体积进行了累积，得到了存放某种油品的油舱在不同使用时长下的油垢体积。
实施例二：
本实施例在实施例一的基础上公开了一种用于船舶油舱的燃油量监测方法。
如图2所示，一种用于船舶油舱的燃油量监测方法，包括以下步骤：
S1：获取船舶油舱内的燃油液位高度；
S2：根据所述燃油液位高度，以及船舶油舱的油舱模型和储油容积计算船舶油舱内剩余的燃油量。
本发明中，只需要采集燃油液位数据便能够完成燃油量的计算，即仅安装一组用于采集燃油液位数据的传感组件即可，这能够极大的降低燃油量监测系统的安装监测成本。其次，燃油液位数据能够在船舶油舱外部获取，即安装传感组件时不需要拆开油舱，不仅能够方便且快捷的完成安装，还能够避免船舶停运，即能够进一步降低安装监测成本。此外，本发明通过油舱模型和燃油液位结合的方式计算燃料量，能够准确、真实的反应船舶油舱内剩余的燃油量，这有利于保证燃油量的测量精度。
具体实施过程中，步骤S1中，根据船舶油舱的原始高度以及船舶油舱内燃油与船舶油舱顶部间的间隔高度数据计算船舶油舱内的燃油液位高度。
具体实施过程中，步骤S1中，通过设置于船舶油舱顶部位置、且测量端朝向船舶油舱底部的超声液位传感器获取燃油与船舶油舱顶部间的间隔高度数据。
本发明中，根据船舶油舱的原始高度以及间隔高度能够准确的计算燃油液位高度，而通过油舱截面加燃油液位高度的方式计算燃油量，能够简化燃油量的计算过程。
具体实施过程中，步骤S2中，所述油舱模型根据船舶油舱竖向方向上的截面形状生成。
本发明通过船舶油舱竖向方向上的截面形状生成油舱模型，一方面，船舶油舱截面的建模更简单；另一方面，通过油舱截面加燃油液位高度的方式计算燃油量，能够简化燃油量的计算过程。并且，申请人发现船舶油舱竖向方向上的截面形状能够很好的反映船舶油舱的整体形状，这有利于保证燃油量的测量精度。
具体实施过程中，步骤S2中，根据所述燃油油品和船舶油舱的使用时长计算得到油垢体积，再根据船舶油舱的原始容积和所述油垢体积计算船舶油舱的储油容积。
本发明根据燃油油品和船舶油舱的使用时长计算油垢体积，再根据船舶油舱的原始容积和油垢体积计算船舶油舱的储油容积，使得参与计算燃油量的储油容积更接近油舱的实际容积，这有利于提升燃油量的测量精度，从而能够提升监测效果。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.用于船舶油舱的燃油量监测系统，其特征在于，包括：
油舱模型单元，用于根据船舶油舱的形状生成对应的油舱模型；
燃油液位测量单元，用于获取船舶油舱内的燃油液位数据；
燃油量测算单元，用于根据所述燃油液位数据，以及船舶油舱的油舱模型和储油容积计算得到船舶油舱内剩余的燃油量。
2.如权利要求1所述的用于船舶油舱的燃油量监测系统，其特征在于：所述油舱模型单元根据船舶油舱竖向方向上的截面形状生成对应的油舱模型。
3.如权利要求2所述的用于船舶油舱的燃油量监测系统，其特征在于：所述燃油液位测量单元包括设置于船舶油舱顶部位置、且测量端朝向船舶油舱底部的超声液位传感器，所述超声液位传感器用于获取船舶油舱内的燃油与船舶油舱顶部间的间隔高度数据。
4.如权利要求3所述的用于船舶油舱的燃油量监测系统，其特征在于：所述燃油量测算单元根据船舶油舱的原始高度数据以及所述间隔高度数据计算船舶油舱内的燃油液位高度；然后根据所述燃油液位高度，以及舶油舱的油舱模型和储油容积计算船舶油舱内剩余的燃油量。
5.如权利要求1所述的用于船舶油舱的燃油量监测系统，其特征在于，还包括：
储油容积修正单元，用于获取使用的燃油油品，以及船舶油舱的原始容积和使用时长；然后根据所述燃油油品和船舶油舱的使用时长计算得到油垢体积，再根据船舶油舱的原始容积和所述油垢体积计算船舶油舱的储油容积。
6.用于船舶油舱的燃油量监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取船舶油舱内的燃油液位高度；
S2：根据所述燃油液位高度，以及船舶油舱的油舱模型和储油容积计算船舶油舱内剩余的燃油量。
7.如权利要求6所述的用于船舶油舱的燃油量监测方法，其特征在于：步骤S1中，根据船舶油舱的原始高度以及船舶油舱内燃油与船舶油舱顶部间的间隔高度数据计算船舶油舱内的燃油液位高度。
8.如权利要求7所述的用于船舶油舱的燃油量监测方法，其特征在于：步骤S1中，通过设置于船舶油舱顶部位置、且测量端朝向船舶油舱底部的超声液位传感器获取燃油与船舶油舱顶部间的间隔高度数据。
9.如权利要求6所述的用于船舶油舱的燃油量监测方法，其特征在于：步骤S2中，所述油舱模型根据船舶油舱竖向方向上的截面形状生成。
10.如权利要求6所述的用于船舶油舱的燃油量监测方法，其特征在于：步骤S2中，根据所述燃油油品和船舶油舱的使用时长计算得到油垢体积，再根据船舶油舱的原始容积和所述油垢体积计算船舶油舱的储油容积。
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