CN116593657B - 一种船舶尾气监测数据处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船舶尾气监测技术领域，且公开了一种船舶尾气监测数据处理方法及系统，步骤S1、采集单元内的船载模块与无人机模块分别进行尾气数据采集，且二者将采集到的数据发送给处理单元；步骤S2、处理单元接收采集到的数据，差值在20%及以上发送问题指令给管理单元，差值在20%以内时将数据发送给计算模块；步骤S3、计算模块接收数据并进行平均后计算出二氧化碳信息ET与二氧化硫信息EL；本发明通过船载模块与无人机模块进行船舶尾气监测，当船舶离港后，也可正常进行数据采集，因此尾气监测过程不受距离影响，且采用两种方式进行尾气监测，避免单一检测时出现问题，并且可避免船舶离港后，尾气处理装置不用而无法被发现的问题。

Description

一种船舶尾气监测数据处理方法及系统

技术领域

本发明涉及船舶尾气监测技术领域，更具体地涉及一种船舶尾气监测数据处理方法及系统。

背景技术

船舶作为海洋交通的基础，在营运的过程中就必然且不可避免地造成海洋环境污染，随着现代船舶实业的飞速发展，对船舶尾气排放造成的环境污染越来越重视；

为了保证船舶实业的可持续发展，因此需要对船舶尾气进行监测，传统的船舶监管手段有：登船对燃油进行取样，然后用燃油硫含量监测设备进行分析，以及登船将尾气监测设备放入船舶尾气排放口中，通过监测船舶尾气中的硫含量判断船舶燃油硫含量，但是传统的船舶尾气监测方式存在以下问题：

对船舶尾气进行检测时，一般需要进行登船的方式进行监测，但是登船的难度较大，并且船只数量众多，无法对每一艘船舶均进行登录操作，工作效率较低，并且当船舶驶离岸边后，此时与船舶之间的距离较大，难以对其自身的尾气排放情况进行查看；

单独对船舶尾气内的含硫量进行检测，无法准确的反应船舶尾气的危害，船舶尾气内还含有二氧化碳等其他气体也会起到破坏环境的危害，并且进行尾气检测时，当外界的风力较大时，此时会对检测结果造成影响，从而降低检测的准确程度。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施条例提供一种船舶尾气监测数据处理方法及系统，以解决背景技术中所提出的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种船舶尾气监测数据处理方法，包括以下步骤：

步骤S1、采集单元内的船载模块与无人机模块分别进行尾气数据采集，且二者将采集到的数据发送给处理单元；

步骤S2、处理单元接收采集到的数据，差值在20%及以上发送问题指令给管理单元，差值在20%以内时将数据发送给计算模块；

步骤S3、计算模块接收数据并进行平均后计算出二氧化碳信息ET与二氧化硫信息EL，发送给分析单元；

步骤S4、分析单元接收采集单元内气象模块所采集的信息并计算出风力影响值FL，分析单元接收计算模块计算出的结果并结合风力影响值FL计算出尾气值W；

步骤S5、中控单元接收尾气值W与阈值进行对比后发送指令给管理单元，管理单元接收指令对排放尾气的船舶进行管理。

一种船舶尾气监测数据处理系统，包括采集单元、处理单元、分析单元、中控单元以及管理单元，所述采集单元采集船舶的尾气数据并发送给处理单元，所述处理单元将采集单元所采集到的数据进行处理后发送给分析单元，所述分析单元接收处理单元处理后的处理并计算出尾气值W，所述中控单元接收尾气值W与阈值进行对比后发送指令给管理单元，所述管理单元接收指令并对排放尾气的船舶进行管理；

所述采集单元包括船载模块、无人机模块以及气象模块，所述船载模块通过船载尾气遥测仪采集船舶尾气内的二氧化碳含量以及二氧化硫含量，并转化为第一二氧化碳信息ET1与第一二氧化硫信息EL1，所述无人机模块通过无人机采集船舶尾气内的二氧化碳含量以及二氧化硫含量，并转化为第二二氧化碳信息ET2与第二二氧化硫信息EL2，所述气象模块采集水上的风向以及风速，且采集单元将采集到的数据信息发送给处理单元。

在一个优选的实施方式中，所述处理单元包括预处理模块以及计算模块，所述预处理模块接收第一二氧化碳信息ET1、第一二氧化硫信息EL1、第二二氧化碳信息ET2以及第二二氧化硫信息EL2，且预处理模块分别计算第一二氧化碳信息ET1与第二二氧化碳信息ET2以及第一二氧化硫信息EL1与第二二氧化硫信息EL2之间的差值，其差值在20%以内时，所述预处理模块将第一二氧化碳信息ET1、第一二氧化硫信息EL1、第二二氧化碳信息ET2以及第二二氧化硫信息EL2发送给计算模块。

在一个优选的实施方式中，所述预处理模块计算出第一二氧化碳信息ET1与第二二氧化碳信息ET2以及第一二氧化硫信息EL1与第二二氧化硫信息EL2的差值在20%及以上，重新进行取值次数达十次，且无人机模块所采集的数据信息波动误差在5%及以内时，所述预处理模块发送问题指令给管理单元。

在一个优选的实施方式中，所述计算模块接收第一二氧化碳信息ET1与第二二氧化碳信息ET2，将其各取十次，并进行平均值计算后得出二氧化碳信息ET，且计算模块接收第一二氧化硫信息EL1与第二二氧化硫信息EL2，将其各取十次，并进行平均值计算后得出二氧化硫信息EL，所述计算模块将处理后的数据发送给分析单元。

在一个优选的实施方式中，所述分析单元包括取值模块与尾气模块，所述取值模块接收风向信息FX以及被检测船舶的航向信息HX，并计算出风力影响值FL，其风力影响值FL的计算公式为，当风向信息FX与航向信息HX的内角在180°及以内时风力影响值FL公式内取正号，当风向信息FX与航向信息HX的内角在180°及以上时风力影响值FL公式内取负号，BZ为设定的风速值，FS为当前的风速信息，θ为风向与航线之间的角度。

在一个优选的实施方式中，所述尾气模块接收处理单元处理后的数据以及取值模块所计算出的风力影响值FL，进行关联处理后计算出尾气值W，其计算公式为，k1与k2为权重，且0≤k1≤1，0≤k2≤1，k1+k2=1，C为船舶尾气内二氧化碳含量与二氧化硫含量之间的相关系数，C为常数修正系数，ET为二氧化碳信息，EL为二氧化硫信息，其具体值可由用户进行设置，所述尾气模块将计算出的尾气值W发送给中控单元。

在一个优选的实施方式中，所述中控单元接收尾气值W并与阈值Y进行对比，尾气值W＜阈值Y时，此时中控单元处于待机状态，尾气值W≥阈值Y时，此时中控单元发送警报指令给管理单元，且中控单元将船舶信息与其所计算出的尾气值W进行绑定，中控单元将警报指令与船舶信息共同发送给管理单元。

在一个优选的实施方式中，所述管理单元接收问题指令，通知该船舶进行手动尾气检测，且将监测数据发送给管理单元，管理单元将手动尾气监测数据信息传输给处理单元并替换处理单元内所接收船载模块的数据，当处理单元检测的差值仍在20%及以上，此时管理人员登陆该船舶进行检查，所述管理单元接收警报指令以及该船舶信息，向该船舶发送警报，并登录该船舶进行检查。

本发明的技术效果和优点：

本发明通过船载模块与无人机模块进行船舶尾气监测，当船舶离港后，也可正常进行数据采集，因此尾气监测过程不受距离影响，且采用两种方式进行尾气监测，避免单一检测时出现问题，并且可避免船舶离港后，尾气处理装置不用而无法被发现的问题；

本发明通过设有预处理模块，预处理模块将船载模块与无人机模块所采集到的二氧化碳信息以及二氧化碳信息进行对比，当其误差在20%及以上，表示此时船载模块或者无人机模块二者之间存在检测错误，而当反复进行十次检测，且无人机模块所采集的数据一直保持稳定时，则表示此时船载模块所进行的检测出现问题，保证船舶尾气达标排放；

本发明通过考虑风向与船舶行驶方向之间的角度，所计算出的风力影响值FL能够更加准确的反映出船舶尾气检测的实际情况，减少风力因素对其的影响，并且将BZ±FS的结果进行绝对值选取，避免计算出负数，保证检测结果的准确程度；

本发明通过将二氧化碳信息ET、二氧化硫信息EL以及风力影响值FL进行综合考虑，所计算出的尾气值W能够精准的反映出船舶所排放的尾气情况，当尾气值W≥阈值Y时，表示此时船舶存在尾气违法排放的情况，此时管理人员对其进行检测，从而保证航行的船舶均需尾气达标处理后再进行排放，对环境起到保护的作用。

附图说明

图1为本发明的监测数据处理方法流程示意图。

图2为本发明的整体系统组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的一种船舶尾气监测数据处理方法及系统并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。

参照图1，本发明提供了一种船舶尾气监测数据处理方法，包括以下步骤：

步骤S1、采集单元内的船载模块与无人机模块分别进行尾气数据采集，且二者将采集到的数据发送给处理单元；

步骤S2、处理单元接收采集到的数据，差值在20%及以上发送问题指令给管理单元，差值在20%以内时将数据发送给计算模块；

步骤S3、计算模块接收数据并进行平均后计算出二氧化碳信息ET与二氧化硫信息EL，发送给分析单元；

步骤S4、分析单元接收采集单元内气象模块所采集的信息并计算出风力影响值FL，分析单元接收计算模块计算出的结果并结合风力影响值FL计算出尾气值W；

步骤S5、中控单元接收尾气值W与阈值进行对比后发送指令给管理单元，管理单元接收指令对排放尾气的船舶进行管理。

参照图2，一种船舶尾气监测数据处理系统，包括采集单元、处理单元、分析单元、中控单元以及管理单元，所述采集单元采集船舶的尾气数据并发送给处理单元，所述处理单元将采集单元所采集到的数据进行处理后发送给分析单元，所述分析单元接收处理单元处理后的处理并计算出尾气值W，所述中控单元接收尾气值W与阈值进行对比后发送指令给管理单元，所述管理单元接收指令并对排放尾气的船舶进行管理；

所述采集单元包括船载模块、无人机模块以及气象模块，所述船载模块通过船载尾气遥测仪采集船舶尾气内的二氧化碳含量以及二氧化硫含量，并转化为第一二氧化碳信息ET1与第一二氧化硫信息EL1，所述无人机模块通过无人机采集船舶尾气内的二氧化碳含量以及二氧化硫含量，并转化为第二二氧化碳信息ET2与第二二氧化硫信息EL2，所述气象模块采集水上的风向以及风速，且采集单元将采集到的数据信息发送给处理单元。

本申请实施例中，通过船载模块与无人机模块进行船舶尾气监测，当船舶离港后，也可正常进行数据采集，因此尾气监测过程不受距离影响，且采用两种方式进行尾气监测，避免单一检测时出现问题，并且可避免船舶离港后，尾气处理装置不用而无法被发现的问题，并且将风力影响因素进行考虑，因此进行尾气监测时更加精确，此外，需要说明的是，本申请的船载模块采用尾气遥测仪进行尾气监测时，所监测出的尾气数值通过遥感传输的方式进行传输，而无人机模块采用无人机进行监测时，其数值也采用遥感传输的方式进行传输，且无人机同样采用遥感进行控制，因为遥感的方式控制距离较远，当船舶驶离岸边较远的距离后，也可正常进行检测。

进一步的，所述处理单元包括预处理模块以及计算模块，所述预处理模块接收第一二氧化碳信息ET1、第一二氧化硫信息EL1、第二二氧化碳信息ET2以及第二二氧化硫信息EL2，且预处理模块分别计算第一二氧化碳信息ET1与第二二氧化碳信息ET2以及第一二氧化硫信息EL1与第二二氧化硫信息EL2之间的差值，其差值在20%以内时，所述预处理模块将第一二氧化碳信息ET1、第一二氧化硫信息EL1、第二二氧化碳信息ET2以及第二二氧化硫信息EL2发送给计算模块，所述预处理模块计算出第一二氧化碳信息ET1与第二二氧化碳信息ET2以及第一二氧化硫信息EL1与第二二氧化硫信息EL2的差值在20%及以上，重新进行取值次数达十次，且无人机模块所采集的数据信息波动误差在5%及以内时，所述预处理模块发送问题指令给管理单元。

本申请实施例中，预处理模块将船载模块与无人机模块所采集到的二氧化碳信息以及二氧化碳信息进行对比，当其误差在20%及以上，表示此时船载模块或者无人机模块二者之间存在检测错误，而当反复进行十次检测，且无人机模块所采集的数据一直保持稳定时，则表示此时船载模块所进行的检测出现问题，因此需要在船舶上进行排查，从而进行问题指令发送，而当其在20%及以下时，表示船载模块与无人机模块均可正常进行检测功能，此时可将采集到的数据发送给计算模块进行正式的计算工作。

进一步的，所述计算模块接收第一二氧化碳信息ET1与第二二氧化碳信息ET2，将其各取十次，并进行平均值计算后得出二氧化碳信息ET，且计算模块接收第一二氧化硫信息EL1与第二二氧化硫信息EL2，将其各取十次，并进行平均值计算后得出二氧化硫信息EL，所述计算模块将处理后的数据发送给分析单元，计算模块将船载模块与无人机模块各取十次，将其十次结果进行平均后，最后计算出的二氧化碳信息ET与二氧化硫信息EL可以避免单次检测时所造成的误差，最后所进行出的尾气值更加准确，计算出的结果更具有代表性。

进一步的，所述分析单元包括取值模块与尾气模块，所述取值模块接收风向信息FX以及被检测船舶的航向信息HX，并计算出风力影响值FL，其风力影响值FL的计算公式为，当风向信息FX与航向信息HX的内角在180°及以内时风力影响值FL公式内取正号，当风向信息FX与航向信息HX的内角在180°及以上时风力影响值FL公式内取负号，BZ为设定的风速值，FS为当前的风速信息，θ为风向与航线之间的角度，取值模块进行风力影响值FL的计算，在检测船舶尾气时，当风向与船舶行驶方向相反时，此时自然风会将船舶尾气吹离无人机，因此会造成检测结果偏小的问题，而当风向与船舶行驶方向相同时，此时会将船舶的尾气均吹向无人机，因此易造成检测结果偏大的问题，因此本申请考虑风向与船舶行驶方向之间的角度，所计算出的风力影响值FL能够更加准确的反映出船舶尾气检测的实际情况，减少风力因素对其影响，并且将BZ±FS的结果进行绝对值选取，避免计算出负数。

进一步的，所述尾气模块接收处理单元处理后的数据以及取值模块所计算出的风力影响值FL，进行关联处理后计算出尾气值W，其计算公式为，k1与k2为权重，且0≤k1≤1，0≤k2≤1，k1+k2=1，C为船舶尾气内二氧化碳含量与二氧化硫含量之间的相关系数，C为常数修正系数，其具体值可由用户进行设置，ET为二氧化碳信息，EL为二氧化硫信息，所述尾气模块将计算出的尾气值W发送给中控单元，所述中控单元接收尾气值W并与阈值Y进行对比，尾气值W＜阈值Y时，此时中控单元处于待机状态，尾气值W≥阈值Y时，此时中控单元发送警报指令给管理单元，且中控单元将船舶信息与其所计算出的尾气值W进行绑定，中控单元将警报指令与船舶信息共同发送给管理单元。

本申请实施例中，通过将二氧化碳信息ET、二氧化硫信息EL以及风力影响值FL进行综合考虑，所计算出的尾气值W能够精准的反映出船舶所排放的尾气情况，当尾气值W≥阈值Y时，表示此时船舶存在尾气违法排放的情况，此时管理人员对其进行检测，从而保证航行的船舶均需尾气达标处理后再进行排放，对环境起到保护的作用。

进一步的，所述管理单元接收问题指令，通知该船舶进行手动尾气检测，且将监测数据发送给管理单元，管理单元将手动尾气监测数据信息传输给处理单元并替换处理单元内所接收船载模块的数据，当处理单元检测的差值仍在20%及以上，此时管理人员登陆该船舶进行检查，所述管理单元接收警报指令以及该船舶信息，向该船舶发送警报，并登录该船舶进行检查，管理单元接收问题指令时，表示此时船舶的检测存在问题，为了避免是船舶上工作人员操作失误，因此采用船舶内工作人员的手动监测数据，而为了避免船舶内工作人员进行数据作假，因此将手动检测出的数据发送给处理单元，使其与无人机所检测出的数值进行对比，当船舶进行非法尾气排放时，可及时进行了解，当管理单元接收警报指令时，表示其存在非法排放尾气的情况，及时进行处理，从而对环境起到保护的作用。

上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种船舶尾气监测数据处理系统，其特征在于：包括采集单元、处理单元、分析单元、中控单元以及管理单元，所述采集单元采集船舶的尾气数据并发送给处理单元，所述处理单元将采集单元所采集到的数据进行处理后发送给分析单元，所述分析单元接收处理单元处理后的处理并计算出尾气值W，所述中控单元接收尾气值W与阈值进行对比后发送指令给管理单元，所述管理单元接收指令并对排放尾气的船舶进行管理；

所述采集单元包括船载模块、无人机模块以及气象模块，所述船载模块通过船载尾气遥测仪采集船舶尾气内的二氧化碳含量以及二氧化硫含量，并转化为第一二氧化碳信息ET1与第一二氧化硫信息EL1，所述无人机模块通过无人机采集船舶尾气内的二氧化碳含量以及二氧化硫含量，并转化为第二二氧化碳信息ET2与第二二氧化硫信息EL2，所述气象模块采集水上的风向以及风速，且采集单元将采集到的数据信息发送给处理单元；

所述处理单元包括预处理模块以及计算模块，所述预处理模块接收第一二氧化碳信息ET1、第一二氧化硫信息EL1、第二二氧化碳信息ET2以及第二二氧化硫信息EL2，且预处理模块分别计算第一二氧化碳信息ET1与第二二氧化碳信息ET2以及第一二氧化硫信息EL1与第二二氧化硫信息EL2之间的差值，其差值在20%以内时，所述预处理模块将第一二氧化碳信息ET1、第一二氧化硫信息EL1、第二二氧化碳信息ET2以及第二二氧化硫信息EL2发送给计算模块；

所述分析单元包括取值模块与尾气模块，所述取值模块接收风向信息FX以及被检测船舶的航向信息HX，并计算出风力影响值FL，其风力影响值FL的计算公式为，当风向信息FX与航向信息HX的内角在180°及以内时风力影响值FL公式内取正号，当风向信息FX与航向信息HX的内角在180°及以上时风力影响值FL公式内取负号，BZ为设定的风速值，FS为当前的风速信息，θ为风向与航线之间的角度；

所述尾气模块接收处理单元处理后的数据以及取值模块所计算出的风力影响值FL，进行关联处理后计算出尾气值W，其计算公式为，k1与k2为权重，且0≤k1≤1，0≤k2≤1，k1+k2=1，C为船舶尾气内二氧化碳含量与二氧化硫含量之间的相关系数，C为常数修正系数，其具体值可由用户进行设置，ET为二氧化碳信息，EL为二氧化硫信息，所述尾气模块将计算出的尾气值W发送给中控单元；

所述中控单元接收尾气值W并与阈值Y进行对比，尾气值W＜阈值Y时，此时中控单元处于待机状态，尾气值W≥阈值Y时，此时中控单元发送警报指令给管理单元，且中控单元将船舶信息与其所计算出的尾气值W进行绑定，中控单元将警报指令与船舶信息共同发送给管理单元。

2.根据权利要求1所述的一种船舶尾气监测数据处理系统，其特征在于：所述预处理模块计算出第一二氧化碳信息ET1与第二二氧化碳信息ET2以及第一二氧化硫信息EL1与第二二氧化硫信息EL2的差值在20%及以上，重新进行取值次数达十次，且无人机模块所采集的数据信息波动误差在5%及以内时，所述预处理模块发送问题指令给管理单元。

3.根据权利要求1所述的一种船舶尾气监测数据处理系统，其特征在于：所述计算模块接收第一二氧化碳信息ET1与第二二氧化碳信息ET2，将其各取十次，并进行平均值计算后得出二氧化碳信息ET，且计算模块接收第一二氧化硫信息EL1与第二二氧化硫信息EL2，将其各取十次，并进行平均值计算后得出二氧化硫信息EL，所述计算模块将处理后的数据发送给分析单元。

4.根据权利要求1所述的一种船舶尾气监测数据处理系统，其特征在于：所述管理单元接收问题指令，通知该船舶进行手动尾气检测，且将监测数据发送给管理单元，管理单元将手动尾气监测数据信息传输给处理单元并替换处理单元内所接收船载模块的数据，当处理单元检测的差值仍在20%及以上，此时管理人员登陆该船舶进行检查，所述管理单元接收警报指令以及该船舶信息，向该船舶发送警报，并登录该船舶进行检查。

5.一种船舶尾气监测数据处理方法，其方法采用权利要求1所述的一种船舶尾气监测数据处理系统，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1、采集单元内的船载模块与无人机模块分别进行尾气数据采集，且二者将采集到的数据发送给处理单元；

步骤S2、处理单元接收采集到的数据，差值在20%及以上发送问题指令给管理单元，差值在20%以内时将数据发送给计算模块；

步骤S3、计算模块接收数据并进行平均后计算出二氧化碳信息ET与二氧化硫信息EL，发送给分析单元；

步骤S4、分析单元接收采集单元内气象模块所采集的信息并计算出风力影响值FL，分析单元接收计算模块计算出的结果并结合风力影响值FL计算出尾气值W；

步骤S5、中控单元接收尾气值W与阈值进行对比后发送指令给管理单元，管理单元接收指令对排放尾气的船舶进行管理。