CN113532566B - 一种基于采集大数据的船舶油耗分析方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于采集大数据的船舶油耗分析方法及装置，涉及智能船舶技术的领域；本申请的分析方法包括如下步骤：操作船舶上搭载的计数组件和测油耗组件，自动监测船舶在行驶中，船舶的螺旋桨每转动设定圈数下的油耗；数据采集模块自动采集计数组件和测油耗组件测得的实时数据，并将数据传输到单片机中；单片机自动分析船舶的螺旋桨运转数据和油耗量之间的变化关系；本申请的分析装置包括数据采集模块、单片机、计数组件和测油耗组件，计数组件包括喷射水枪、压力感应器、挡块和计数器；本申请的分析方法和分析装置可以自动采集并分析船舶的螺旋桨的运转数据和油耗量，改善了对船舶的行驶情况的分析效果。
Description
技术领域
本发明涉及智能船舶技术的领域，尤其是涉及一种基于采集大数据的船舶油耗分析方法及装置。
背景技术
智能船舶是指利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段，自动感知并获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据，并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理分析技术，实现智能化运行的船舶。对船舶油耗的监测和分析，一直以来都是智能船舶的重要研究方向。
相关技术中，公布号为CN112977754A的专利，公开了一种适用于内河船舶行驶中油耗分析方法，包括以下步骤：确定行驶用内河船舶，获取船舶最大载重量、最大货物空间、船舶重量基础参数；搭载货物体积测量工具，自动测算出船舶携带的货物体积；获取所在水域的水位通过大数据分析目前季节时段的水位变化输入载重量，航程起点和终点，输入是否空载回程、输入船龄和船吨位、输入日常油耗偏离值(默认为0)，根据以上数据自动计算出最佳的建议载油量；根据建议载油量选择配备合适数量的漂浮油桶，从而对船舶的实际载油量进行优化。
针对上述中的相关技术，发明人认为船舶的发动机运转数据与油耗量之间具有相关性，对于分析船舶的行驶情况具有重要作用，但是，上述分析方法不能很好地监测船舶发动机运转情况与油耗量之间的关系，不利于分析船舶的行驶情况。
发明内容
为了改善对船舶的行驶情况的分析效果，本申请提供一种基于采集大数据的船舶油耗分析方法及装置。
第一方面，本申请提供的一种基于采集大数据的船舶油耗分析方法采用如下的技术方案：
一种基于采集大数据的船舶油耗分析方法，包括如下步骤：
操作船舶上搭载的计数组件和测油耗组件，自动监测船舶在行驶中，船舶的螺旋桨每转动设定圈数下的油耗；
船舶上搭载的数据采集模块自动采集计数组件和测油耗组件测得的实时数据，数据采集模块将采集到的数据传输到船舶上搭载的单片机中；
单片机自动分析船舶的螺旋桨运转数据和油耗量之间的变化关系。
通过采用上述技术方案，数据采集模块可以自动采集船舶的螺旋桨的运转数据和油耗量，再通过单片机进行分析和计算，可以得到在船舶行驶的不同时间段，螺旋桨每转动设定的圈数下油耗为多少，有助于分析船舶的行驶情况，改善了对船舶的行驶情况的分析效果。
第二方面，本申请提供的一种基于采集大数据的船舶油耗分析装置采用如下的技术方案：
一种基于采集大数据的船舶油耗分析装置，包括数据采集模块和单片机，还包括计数组件和测油耗组件，所述数据采集模块、单片机、计数组件和测油耗组件均安装在用于配合分析装置的船舶上，所述计数组件包括喷射水枪、压力感应器、挡块和计数器，所述喷射水枪、压力感应器和计数器均安装在船舶上，所述喷射水枪与压力感应器相对，船舶上设有用于配合船舶的螺旋桨，所述挡块安装在螺旋桨上，所述挡块插设于喷射水枪和压力感应器之间，所述压力感应器与计数器电连接，所述计数器、测油耗组件和单片机均与数据采集模块电连接。
通过采用上述技术方案，当喷射水枪持续喷出的高压水流并射到压力感应器上，挡块跟随螺旋桨转动，当挡块插入压力感应器和喷射水枪之间时，高压水流受到挡块的阻挡，不能射到压力传感器上，压力传感器感应到的压力发生变化，计数器即记下螺旋桨转动了一圈；同时，测油耗组件记下消耗的油量，因此，本申请可以实时记录螺旋桨转动的圈数和对应的油耗，有助于分析船舶的行驶情况。
可选的，所述喷射水枪连接有水箱，所述水箱上连接有吸水管，所述吸水管的一端插设于水箱内，所述吸水管上安装有用于泵送水流的压力泵，所述吸水管上安装有自动阀。
通过采用上述技术方案，压力泵可以通过吸水管，将船舶所在水域中的水输入水箱中储存起来，供喷射水枪随时使用，而且，由于可以随时从船舶所在水域中取水，使得船舶不需要预先储备大量的水，有助于减少船舶的载重，有利于降低船舶的油耗。
可选的，所述吸水管远离水箱的一端设有过滤件，所述水箱内安装有液位计，所述液位计与数据采集模块电连接。
通过采用上述技术方案，过滤件可以过滤水中的杂质，有助于减少压力泵和吸水管堵塞，液位计有助于实时监控水箱内的水量，便于及时补水。
可选的，船舶上安装有自清洁水枪，所述自清洁水枪与过滤件相对，所述自清洁水枪连接有输水管，所述输水管与水箱相连。
通过采用上述技术方案，输水管将水箱内干净的水输送给自清洁水枪，有助于减少输水管和自清洁水枪堵塞，自清洁水枪可以向过滤件喷水，有助于冲洗掉过滤件表面的粘附的杂质，有助于保持过滤件清洁。
可选的，船舶上安装有用于保护喷射水枪和压力感应器的密封外壳，所述喷射水枪和压力感应器均设于密封外壳内，所述密封外壳上设有凹槽，所述凹槽的侧壁上设有通孔，所述喷射水枪插设于通孔内，所述压力感应器安装在与喷射水枪相对的凹槽的侧壁上，所述通孔的孔壁上固定连接有用于密封通孔的密封层，所述挡块插设于凹槽内。
通过采用上述技术方案，密封外壳可以减少外物撞击喷射水枪和压力感应器，密封层可以减少水进入密封外壳内，有助于减少密封外壳内的设备受到水的侵蚀。
可选的，所述密封外壳上安装有隔离环网，所述隔离环网套设在螺旋桨上，所述隔离环网的内周壁上设有环槽，所述挡块插设于环槽内，所述挡块上安装有用于封堵环槽的环板，所述环板套设在螺旋桨上。
通过采用上述技术方案，隔离环网和环板配合，有助于减少水中的杂物缠绕在螺旋桨和挡块上，有助于螺旋桨和挡块正常转动。
可选的，所述测油耗组件包括输油管、流量计和控制阀，所述输油管连接在船舶的油箱上，所述流量计和控制阀均安装在输油管上，所述流量计和控制阀均与数据采集模块电连接。
通过采用上述技术方案，流量计有助于测出船舶的油耗，控制阀有助于减少漏油。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请的分析方法可以自动采集船舶的螺旋桨的运转数据和油耗量，分析在船舶行驶的不同时间段，螺旋桨每转动设定的圈数下油耗为多少，改善了对船舶的行驶情况的分析效果；
2.本申请的分析装置通过设置数据采集模块、单片机、计数组件和测油耗组件，可以实时记录螺旋桨转动的圈数和对应的油耗，有助于分析船舶的行驶情况；
3.本申请通过设置密封外壳，可以保护喷射水枪和压力感应器。
附图说明
图1是本申请实施例的船舶的俯视图。
图2是沿图1中A-A线的剖视图。
图3是图2中的B向视图。
图4是图2中的C向视图。
图5是本申请实施例的基于采集大数据的船舶油耗分析装置的结构示意图。
图6是本申请实施例的隔离环网与环板的爆炸结构示意图。
附图标记说明：
1、数据采集模块；2、单片机；3、计数组件；31、喷射水枪；311、进水管；32、压力感应器；33、挡块；331、环板；34、计数器；35、水箱；351、吸水管；3511、过滤件；352、压力泵；353、自动阀；354、液位计；4、测油耗组件；41、输油管；42、流量计；43、控制阀；5、船舶；51、螺旋桨；511、转轴；512、桨叶；52、自清洁水枪；521、输水管；53、密封外壳；531、凹槽；532、通孔；5321、密封层；54、隔离环网；541、环槽；55、发动机；56、动力腔室。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种基于采集大数据的船舶油耗分析装置。
参照图1和图2，上述分析装置包括数据采集模块1、单片机2、计数组件3和测油耗组件4；数据采集模块1和单片机2均安装在船舶5的中央控制室内，船舶5的尾端设有螺旋桨51，计数组件3安装在船舶5的螺旋桨51上，测油耗组件4安装在船舶5的油箱上，单片机2、计数组件3和测油耗组件4均与数据采集模块1电连接；船舶5的外壁上安装有密封外壳53，密封外壳53是不透水的箱子，密封外壳53与船舶5的外壁一体成型，计数组件3设于密封外壳53内。
本实施例的数据采集模块1为安装有PIC数据采集系统的计算机，单片机2为ATMEGA16单片机；螺旋桨51包括转轴511和桨叶512，桨叶512焊接在转轴511上，转轴511插入船舶5内，船舶5内设有发动机55，转轴511与发动机55的输出轴固定连接，转轴511位于密封外壳53的下方。
参照图2和图3，计数组件3包括喷射水枪31、压力感应器32、挡块33和计数器34；挡块33是矩形块，挡块33焊接在转轴511上，密封外壳53的底壁上设有凹槽531，挡块33插入凹槽531内；凹槽531的一个槽壁上设有通孔532；喷射水枪31和压力感应器32均位于密封外壳53内，喷射水枪31插入通孔532内，压力感应器32焊接在凹槽531的槽壁上，喷射水枪31与压力感应器32相对。
通孔532的孔壁上焊接有密封层5321，密封层5321封堵通孔532，喷射水枪31的外壁均与密封层5321焊接，本实施例的密封层5321是金属环，本实施例的喷射水枪31是高压水枪，压力感应器32是水压压力传感器，喷射水枪31和压力感应器32的外壁均由合金制成。
计数器34安装在船舶5的中央控制室内，压力传感器和数据采集模块1均与计数器34电连接；当转轴511转动时，挡块33跟随转轴511同步转动，转轴511每转动一圈，挡块33从两个通孔532之间经过一次。
参照图2，船舶5的内部设有动力腔室56，船舶5的油箱和发动机55均安装在动力腔室56内，测油耗组件4设于动力腔室56内；测油耗组件4包括输油管41、流量计42和控制阀43，输油管41的一端与油箱固定连接，同时，输油管41插入油箱内，输油管41的另一端与发动机55的进油端固定连接；流量计42和控制阀43均安装在输油管41上，控制阀43有两个，流量计42位于两个流量计42之间；本实施例的流量计42为电子数显式流量计42，控制阀43为电磁阀，流量计42与数据采集模块1电连接，控制阀43与单片机2电连接。
参照图3和图4，密封外壳53内设有水箱35，水箱35铆接在密封外壳53的内壁上，喷射水枪31连接有进水管311，进水管311与水箱35焊接并与水箱35内部相通；水箱35上焊接有吸水管351，密封外壳53的底壁上设有管孔，吸水管351穿设于管孔内，吸水管351远离水箱35的一端通过管孔伸出密封外壳53外；吸水管351上安装有压力泵352，压力泵352的外壁与水箱35的顶壁铆接；吸水管351上安装有自动阀353，自动阀353是电磁阀，压力泵352和自动阀353均位于密封外壳53内。
吸水管351伸出密封外壳53的一端设有过滤件3511，本实施例的过滤件3511为金属过滤网，过滤件3511焊接在吸水管351的外壁上；船舶5的外壁上安装有自清洁水枪52，船舶5的外壁上设有水枪孔，自清洁水枪52插设于水枪孔内，水枪孔的孔壁上焊接密封层5321，密封层5321与自清洁水枪52的外壁焊接；本实施例的自清洁水枪52是高压水枪，自清洁水枪52的外壁由合金制成。
自清洁水枪52伸出水枪孔的一端朝向过滤件3511，自清洁水枪52的另一端焊接有输水管521，输水管521远离自清洁水枪52的一端与水箱35焊接并与水箱35内部连通。
参照图4，水箱35内设有液位计354，液位计354与水箱35的内壁粘接，本实施例的液位计354为PTL601投入式液位变送器，液位计354与数据采集模块1电连接。
参照图5和图6，密封外壳53的底壁上焊接有隔离环网54，隔离环网54是圆环形的网，转轴511穿设于隔离环网54内，隔离环网54的轴线与转轴511的轴线在同一直线上，隔离环网54的内半径大于转轴511的半径，隔离环网54的外半径大于挡块33的长度与转轴511的半径之和。
隔离环网54的内周壁上设有环槽541，挡块33插入环槽541内，挡块33上一体连接有环板331，环板331是圆环形的板，环板331设于环槽541内，环板331的半径等于或大于隔离环网54的内半径，环板331与环槽541的槽壁抵接。
本申请实施例还公开一种基于采集大数据的船舶油耗分析方法。
上述分析方法包括如下步骤：
启动船舶5上搭载的数据采集模块1、单片机2、喷射水枪31、压力感应器32、计数器34、流量计42和控制阀43，喷射水枪31向压力传感器持续喷水，压力感应器32感应到水流的冲击力，压力感应器32将测得的数据传输到数据采集模块1。
在船舶5行驶的过程中，发动机55驱动转轴511转动，挡块33跟随转轴511同步转动，转轴511每转动一圈，挡块33从喷射水枪31和压力感应器32之间经过一次，当挡块33位于喷射水枪31和压力感应器32之间时，喷射水枪31喷出的水流冲击在挡块33上，压力感应器32感应到水流的冲击力消失，传输到数据采集模块1的数据即发生变化。
数据采集模块1将采集到的数据实时传输到单片机2中，单片机2控制计数器34记下压力感应器32的数据变化的次数，作为螺旋桨51转动的次数。
流量计42持续监测输油管41中燃油的实时流量，流量计42将数据传输到数据采集模块1中，数据采集模块1将数据传输到单片机2中，单片机2自动分析螺旋桨51转动相同圈数的情况下的油耗，本实施例中，单片机2自动分析螺旋桨51每转动100圈的情况下的油耗。
船舶5的操作者根据单片机2的分析结果，了解船舶5的发动机55运转情况与油耗量之间的关系。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于采集大数据的船舶油耗分析装置，包括数据采集模块(1)和单片机(2)，其特征在于：还包括计数组件(3)和测油耗组件(4)，所述数据采集模块(1)、单片机(2)、计数组件(3)和测油耗组件(4)均安装在用于配合分析装置的船舶(5)上，所述计数组件(3)包括喷射水枪(31)、压力感应器(32)、挡块(33)和计数器(34)，所述喷射水枪(31)、压力感应器(32)和计数器(34)均安装在船舶(5)上，所述喷射水枪(31)与压力感应器(32)相对，船舶(5)上设有用于配合船舶(5)的螺旋桨(51)，所述挡块(33)安装在螺旋桨(51)上，所述挡块(33)插设于喷射水枪(31)和压力感应器(32)之间，所述压力感应器(32)与计数器(34)电连接，所述计数器(34)、测油耗组件(4)和单片机(2)均与数据采集模块(1)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于采集大数据的船舶油耗分析装置，其特征在于：所述喷射水枪(31)连接有水箱(35)，所述水箱(35)上连接有吸水管(351)，所述吸水管(351)的一端插设于水箱(35)内，所述吸水管(351)上安装有用于泵送水流的压力泵(352)，所述吸水管(351)上安装有自动阀(353)。
3.根据权利要求2所述的一种基于采集大数据的船舶油耗分析装置，其特征在于：所述吸水管(351)远离水箱(35)的一端设有过滤件(3511)，所述水箱(35)内安装有液位计(354)，所述液位计(354)与数据采集模块(1)电连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于采集大数据的船舶油耗分析装置，其特征在于：船舶(5)上安装有自清洁水枪(52)，所述自清洁水枪(52)与过滤件(3511)相对，所述自清洁水枪(52)连接有输水管(521)，所述输水管(521)与水箱(35)相连。
5.根据权利要求1所述的一种基于采集大数据的船舶油耗分析装置，其特征在于：船舶(5)上安装有用于保护喷射水枪(31)和压力感应器(32)的密封外壳(53)，所述喷射水枪(31)和压力感应器(32)均设于密封外壳(53)内，所述密封外壳(53)上设有凹槽(531)，所述凹槽(531)的侧壁上设有通孔(532)，所述喷射水枪(31)插设于通孔(532)内，所述压力感应器(32)安装在与喷射水枪(31)相对的凹槽(531)的侧壁上，所述通孔(532)的孔壁上固定连接有用于密封通孔(532)的密封层(5321)，所述挡块(33)插设于凹槽(531)内。
6.根据权利要求5所述的一种基于采集大数据的船舶油耗分析装置，其特征在于：所述密封外壳(53)上安装有隔离环网(54)，所述隔离环网(54)套设在螺旋桨(51)上，所述隔离环网(54)的内周壁上设有环槽(541)，所述挡块(33)插设于环槽(541)内，所述挡块(33)上安装有用于封堵环槽(541)的环板(331)，所述环板(331)套设在螺旋桨(51)上。
7.根据权利要求1所述的一种基于采集大数据的船舶油耗分析装置，其特征在于：所述测油耗组件(4)包括输油管(41)、流量计(42)和控制阀(43)，所述输油管(41)连接在船舶(5)的油箱上，所述流量计(42)和控制阀(43)均安装在输油管(41)上，所述流量计(42)和控制阀(43)均与数据采集模块(1)电连接。
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