CN112612282A - 基于船舶主机优化的内河航行控制方法、系统和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于船舶主机优化的内河航行控制方法、系统和存储介质，方法包括：获取当前在航船舶采集的岸基信息和船端信息，岸基信息包括第一水文与气象信息、障碍物信息、当前在航船舶的第一航行信息，船端信息包括当前在航船舶的简介信息、第二航行信息、主机运行信息和第二水文和气象信息；根据岸基信息和船端信息分析当前在航船舶是否满足预设航行方式，以及分析当前在航船舶的主机是否满足预设主机运行方式；在当前在航船舶满足预设航行方式且当前在航船舶的主机满足预设主机运行方式，控制当前在航船舶以预设航行方式和预设主机运行方式航行。本发明能提高船舶主机能效并降低环境污染。本发明可广泛应用于船舶控制技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及船舶控制技术领域，尤其是一种基于船舶主机优化的内河航行控制方法、系统和存储介质。
背景技术
内河航运在经济和社会发展中发挥了重要作用。其中，内河航运环境具有航道曲折、转弯半径小等特点，对内河船舶的操纵灵活性要求要高于海船，在控制方面通常采用双机双桨的动力配置。然而，当船舶航行在平缓的航段时，所需的推进功率远远小于船舶的装机功率，若继续采用双机双桨同时工作，则在这些航段航行时，会造成主机能效降低以及环境污染。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于船舶主机优化的内河航行控制方法、系统和存储介质，能够提高主机能效并降低环境污染。
根据本发明的第一方面实施例的一种基于船舶主机优化的内河航行控制方法，包括以下步骤：
获取当前在航船舶采集的岸基信息和船端信息，所述岸基信息包括第一水文与气象信息、障碍物信息、当前在航船舶的第一航行信息，所述船端信息包括当前在航船舶的简介信息、第二航行信息、主机运行信息和第二水文和气象信息；
根据所述岸基信息和所述船端信息分析当前在航船舶是否满足预设航行方式，以及分析当前在航船舶的主机是否满足预设主机运行方式；
在当前在航船舶满足预设航行方式且当前在航船舶的主机满足预设主机运行方式，控制当前在航船舶以预设航行方式和预设主机运行方式航行。
根据本发明实施例的一种基于船舶主机优化的内河航行控制方法，至少具有如下有益效果：本实施例通过根据当前在航船舶采集的岸基信息和船端信息分析当前在航船舶是否满足预设航行方式以及当前在航船舶的主机是否满足预设主机运行方式，并在当前在航船舶满足预设航行方式且当前在航船舶的主机满足预设主机运行方式，控制当前在航船舶以预设航行方式和预设主机运行方式航行，从而在确保船舶稳定运行的同时，提高船舶主机能效并降低环境污染。
根据本发明的一些实施例，所述在当前在航船舶满足预设航行方式且当前在航船舶的主机满足预设主机运行方式，控制当前在航船舶以预设航行方式和预设主机运行方式航行，包括：
在当前在航船舶满足预设航行方式且当前在航船舶的主机满足预设主机运行方式，建立船舶运动数学模型；
根据船舶运动数学模型结合PID控制方式控制当前在航船舶以预设航行方式和预设主机运行方式航行。
根据本发明的一些实施例，在所述获取当前在航船舶采集的岸基信息和船端信息这一步骤后，还包括以下步骤：
对所述岸基信息和所述船端信息中属于同种类型的信息进行格式化；
提取格式化后满足第一预设要求的岸基信息和船端信息；
从提取到的岸基信息和船端信息中获取满足第二预设要求的信息；
采用线性插值方式处理满足第二预设要求的岸基信息和船端信息。
根据本发明的一些实施例，在所述获取当前在航船舶采集的岸基信息和船端信息这一步骤后，还包括以下步骤：
对满足第二预设要求的岸基信息和船端信息在时间与位置上进行三维线性插值，生成不同位置与不同时间的动态实时数据。
根据本发明的一些实施例，所述分析当前在航船舶的主机是否满足预设主机运行方式，其具体为：
在当前在航船舶单侧主机运行所需油耗小于两侧主机运行所需油耗，判定当前在航船舶的主机满足预设主机运行方式。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括以下步骤：
接收人机交互模块实时输入操作控制指令。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括以下步骤：
在当前在航船舶的航行位置位于预设航行场景，根据所述操作控制指令控制当前在航船舶航行。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括以下步骤：
在监测到当前在航船舶发生故障时，生成报警信息。
根据本发明的第二方面实施例的一种基于船舶主机优化的内河航行控制系统，包括：
至少一个存储器，用于存储程序；
至少一个处理器，用于加载所述程序以执行第一方面实施例提供的基于船舶主机优化的内河航行控制方法。
根据本发明的第三方面实施例的一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行第一方面实施例提供的基于船舶主机优化的内河航行控制方法。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明实施例一种基于船舶主机优化的内河航行控制方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
参照图1，本发明实施例提供了一种基于船舶主机优化的内河航行控制方法，本实施例可应用于服务器，该服务器可以是多个终端设备对应的处理器、平台对应的后台控制器。在实施过程中，本实施例包括以下步骤：
S1、获取当前在航船舶采集的岸基信息和船端信息，所述岸基信息包括第一水文与气象信息、障碍物信息、当前在航船舶的第一航行信息、位置信息、通航信息，所述船端信息包括当前在航船舶的简介信息、第二航行信息、主机运行信息、第二水文和气象信息、设备运行信息。所述第一水文与气象信息和第二水文和气象信息均包括风速、风向、水深等信息。障碍物信息包括航标、桥墩等信息。第一航行信息包括当前在航船舶的实时位置、航速、航向等信息。位置信息可以通过GPS定位得到。简介信息包括当前在航船舶的船龄、吃水等信息。第二航行信息包括当前在航船舶的载运情况、航速、航向等信息。主机运行信息包括单机或双机运行状态、提供的动力等信息。通过上述采集的信息，为后续船舶控制过程提供有效的参照数据。
在完成上述数据的采集后，还包括以下步骤：
对岸基信息和船端信息中属于同种类型的信息进行格式化，例如，岸基信息内的水文与气象信息和船端信息内的水文与气象信息，由于这两种信息属于同种类型的信息，因此，对这两种信息同时进行格式化，以形成统一的信息。
提取格式化后满足第一预设要求的岸基信息和船端信息；其中，第一预设要求为信息质量满足达到一定的标准。在本本步骤中，还可以理解为删除格式化后得到的信息内的低质量信息。
从提取到的岸基信息和船端信息中获取满足第二预设要求的信息；第二预设要求为信息完整性达到一定标准。其中，本步骤还可以理解为从提取到的岸基信息和船端信息中检测出不完整且明显存在异常的信息。
采用线性插值方式处理满足第二预设要求的岸基信息和船端信息。本步骤的处理过程是采用线性插值方式对满足第二预设要求的岸基信息和船端信息进行替换。替换过程可以是部分替换、也可以是单个数据替换。
此外，在汇总了障碍物信息与其他船舶位置信息后，对满足第二预设要求的岸基信息和船端信息在时间与位置上进行三维线性插值，生成不同位置与不同时间的动态实时数据。
本实施例通过对岸基信息和船端信息进行处理后，以为后续船舶控制过程提供有效的参照数据，同时降低后续处理过程的计算量。
S2、根据岸基信息和船端信息分析当前在航船舶是否满足预设航行方式，以及分析当前在航船舶的主机是否满足预设主机运行方式。本步骤中，预设航行方式为当前在航船舶在当前环境下的经济航行方式。经济航行方式是在维持船舶稳定运行的情况下，以船舶上的主机、柴油机等产生动力的部件所产生的能耗最小为目标所形成的航行方式。预设主机运行方式为单机控制船舶运行方式。其他主机运行方式可以为双机运行。
在一些实施例中，主机分析过程可以为：在当前在航船舶单侧主机运行所需油耗小于两侧主机运行所需油耗，判定当前在航船舶的主机满足预设主机运行方式。
船舶航行分析过程可以为：分析船舶航行过程中的航道上是否存在障碍物，以及障碍物是否阻碍船舶航行，若不存在障碍物、障碍较少或者该障碍物没有阻挡船舶航行过程，则确定船舶满足预设航行方式。
S3、在当前在航船舶满足预设航行方式且当前在航船舶的主机满足预设主机运行方式，控制当前在航船舶以预设航行方式和预设主机运行方式航行。其中，在控制过程中，可以通过控制主机的工作状态、航向保持控制器的工作状态来控制船舶航行过程。
在一些实施例中，步骤S3还可以通过以下方式实现：
在当前在航船舶满足预设航行方式且当前在航船舶的主机满足预设主机运行方式，建立船舶运动数学模型；接着根据船舶运动数学模型结合PID控制方式控制当前在航船舶以预设航行方式和预设主机运行方式航行。其中，PID控制方式是一种线性控制方式，其是根据给定值和实际输出值构成偏差，将偏差的比例通过线性组合构成控制量，对受控对象进行控制。
本实施例通过船舶运动数学模型结合PID控制方式控制当前在航船舶的航行方式，以在降低能耗的同时，提高控制准确度。
在一些实施例中，上述航行控制方法值执行过程中，还会接收人机交互模块实时输入操作控制指令。在一些特特殊场景中，当接收到机交互模块实时输入的操作控制指令时，船舶控制器则直接采用实时输入的操作控制指令控制船舶运行。例如，在当前在航船舶的航行位置位于预设航行场景，根据操作控制指令控制当前在航船舶航行。其中，预设航行场景可以是障碍物较多的航段或者桥区、船闸等场景。在这些场景中，为确保船舶航行安全，直接通过船舶控制人员在人机交互模块实时输入的操作控制指令控制船舶运行，以使船舶安全通过这些特殊场景。
而在船舶航行过程中，船舶工作人员还可以在人机交互界面上查看船舶状态，例如船舶在航参数、船舶碰撞预警以及船舶航行轨迹等。
在一些实施例中，上述航行控制方法在执行过程中，还会实时监测船舶运行状态，例如船舶碰撞预警、船舶控制信息的执行效果、通讯线路是否通畅等状态，并在监测到当前在航船舶发生故障时，生成报警信息，以提供船舶工作人员及时对船舶进行处理，提高船舶运行安全性。
本发明实施例提供了一种基于船舶主机优化的内河航行控制系统，包括：
至少一个存储器，用于存储程序；
至少一个处理器，用于加载所述程序以执行图1所示的基于船舶主机优化的内河航行控制方法。
本发明方法实施例的内容均适用于本系统实施例，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。
本发明实施例提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行图1所示的基于船舶主机优化的内河航行控制方法。
本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图1示的方法。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种基于船舶主机优化的内河航行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取当前在航船舶采集的岸基信息和船端信息，所述岸基信息包括第一水文与气象信息、障碍物信息、当前在航船舶的第一航行信息，所述船端信息包括当前在航船舶的简介信息、第二航行信息、主机运行信息和第二水文和气象信息；
根据所述岸基信息和所述船端信息分析当前在航船舶是否满足预设航行方式，以及分析当前在航船舶的主机是否满足预设主机运行方式；
在当前在航船舶满足预设航行方式且当前在航船舶的主机满足预设主机运行方式，控制当前在航船舶以预设航行方式和预设主机运行方式航行。
2.根据权利要求1所述的一种基于船舶主机优化的内河航行控制方法，其特征在于，所述在当前在航船舶满足预设航行方式且当前在航船舶的主机满足预设主机运行方式，控制当前在航船舶以预设航行方式和预设主机运行方式航行，包括：
在当前在航船舶满足预设航行方式且当前在航船舶的主机满足预设主机运行方式，建立船舶运动数学模型；
根据船舶运动数学模型结合PID控制方式控制当前在航船舶以预设航行方式和预设主机运行方式航行。
3.根据权利要求1所述的一种基于船舶主机优化的内河航行控制方法，其特征在于，在所述获取当前在航船舶采集的岸基信息和船端信息这一步骤后，还包括以下步骤：
对所述岸基信息和所述船端信息中属于同种类型的信息进行格式化；
提取格式化后满足第一预设要求的岸基信息和船端信息；
从提取到的岸基信息和船端信息中获取满足第二预设要求的信息；
采用线性插值方式处理满足第二预设要求的岸基信息和船端信息。
4.根据权利要求3所述的一种基于船舶主机优化的内河航行控制方法，其特征在于，在所述获取当前在航船舶采集的岸基信息和船端信息这一步骤后，还包括以下步骤：
对满足第二预设要求的岸基信息和船端信息在时间与位置上进行三维线性插值，生成不同位置与不同时间的动态实时数据。
5.根据权利要求1所述的一种基于船舶主机优化的内河航行控制方法，其特征在于，所述分析当前在航船舶的主机是否满足预设主机运行方式，其具体为：
在当前在航船舶单侧主机运行所需油耗小于两侧主机运行所需油耗，判定当前在航船舶的主机满足预设主机运行方式。
6.根据权利要求1所述的一种基于船舶主机优化的内河航行控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
接收人机交互模块实时输入操作控制指令。
7.根据权利要求6所述的一种基于船舶主机优化的内河航行控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
在当前在航船舶的航行位置位于预设航行场景，根据所述操作控制指令控制当前在航船舶航行。
8.根据权利要求1所述的一种基于船舶主机优化的内河航行控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
在监测到当前在航船舶发生故障时，生成报警信息。
9.一种基于船舶主机优化的内河航行控制系统，其特征在于，包括：
至少一个存储器，用于存储程序；
至少一个处理器，用于加载所述程序以执行如权利要求1-8任一项所述的基于船舶主机优化的内河航行控制方法。
10.一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1-8任一项所述的基于船舶主机优化的内河航行控制方法。
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Legal Events
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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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