CN117566061A - 基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法与系统 - Google Patents
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Abstract
基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法与系统中，首先监测采集船舶运行时的舵机运行数据，然后进行数据效验，接着进行预处理，获得统一运行数据，随后采用舵机能效计算模型进行数据计算，获得瞬时能效比，再对数据计算结果进行效验，并进行平均能效比计算，然后划分能效等级，对舵机设备能效水平进行展示；在应用中，通过实时数据的采集计算，及时获得船舶的能效比数据，使得工作人员可以第一时间获取船舶舵机的能耗状态，以便对船舶舵机的能耗异常进行评估调整，达到节能降耗的目的，并且在计算过程中，对数据进行效验，确保了计算结果的准确性。因此，本设计不仅可以及时对设备能耗进行判断，而且可以准确反馈设备能效水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种能效比计算方法，属于船舶设备领域，尤其涉及一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法与系统。
背景技术
船舶设备作为船舶主要能耗来源，对设备能耗的远程检测、分析与等级评估是实现碳减排量以及提高船舶管理水平的有效手段，开展船舶设备能效监测与评估对于降低碳排放和营运成本、提升船舶设备能效管理水平具有重要的意义。
船舶舵机设备工作时的做功效率在理想状态下即为额定功率，并不会出现做功损失，然而，在设备实际运行过程中，由于现场工况、航行状态等多种因素的影响，导致舵机的实际做功效率往往不能达到额定功率，存在不同程度的功率浪费，因此如何节能降耗是船舶舵机设备使用过程中的一个重要问题。
研究节能降耗需要知晓设备当前的能效，舵机设备的能效除了设备本身的制造水平外，还取决于船舶运行状态、转舵角度、电机等的运行工况，故对舵机设备的运行状态进行高频率监测，并对能效监测结果进行计算和分析，从而使用户可以根据能效计算分析结果对舵机进行调试或维护，以达到节能减排的目标。但是目前对于舵机设备的能耗异常主要依据人工判断，而人工判断存在一定的时效滞后，无法准确反馈设备能效水平，导致船舶设备节能效果不好。
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的能效异常判断存在滞后，无法准确反馈设备能效水平的缺陷与问题，提供一种不仅可以及时对能效能耗进行判断，而且可以准确反馈设备能效水平的一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法与系统。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法，所述方法包括：
S1、实时监测采集船舶运行时的舵机的运行数据；
S2、对运行数据进行数据效验；若运行数据存在异常，则反馈异常数据；若运行数据不存在异常，则对其进行预处理，获得统一运行数据；
S3、基于统一运行数据，采用舵机能效计算模型进行计算，获得瞬时能效比值；
S4、基于瞬时能效比值对数据计算结果进行效验；若计算结果存在异常，则反馈异常数据；若计算结果不存在异常，则进行步骤S5；
S5、基于瞬时能效比值，采用平均能效计算模型进行计算，获得平均能效比值；
S6、根据平均能效比值划分能效等级，并基于能效等级对舵机设备能效水平进行展示。
所述步骤S1中，所述船舶运行时的舵机的运行数据包括：流量、油缸压力、转舵角度、转舵时间与功率因子。
所述步骤S2中，所述对运行数据进行数据效验是指：
通过数据仓储手段，在接收过程中通过多线程机制，按照船舶设备的工作阈值效验运行数据有效范围；若运行数据处于船舶设备的工作阈值之内，则代表相关的船舶设备运行正常；若运行数据处于船舶设备的工作阈值之外或为空数据时，则代表相关的船舶设备运行存在异常或采集设备出现异常，并将该运行数据异常进行反馈。
所述步骤S2中，所述预处理是指：对运行数据进行取整、去重或归一化处理。
所述步骤S3中，所述舵机能效计算模型如下：
其中：Pin为输入功率，Pout为输出有用功率；
其中：nin为工作电机的数量，Uin为电机输入电压，Iin为电流，为功率因子；
Δθ＝|θ1-θ2|；
其中：p1、p2、p3、p4为多个油缸的实时油压值，Sram为柱塞的横截面积，Rtiller为舵柄臂的半径，Δθ为监测时段内从θ1到θ2舵角的变化弧度，Δt为监测时段内从θ1到θ2变化舵角的时间，θ1、θ2为任意一次操舵起始舵角弧度。
所述S4中，基于瞬时能效比值对数据计算结果进行效验是指：
基于瞬时能效比值对计算结果的数据范围进行效验；若数据范围处于船舶设备的工作阈值百分比之外，则代表计算结果存在异常；若数据范围处于船舶设备的工作阈值百分比之内，则代表计算结果不存在异常。
所述步骤S5、基于瞬时能效比值，采用平均能效计算模型进行计算，获得平均能效比值是指：
首先，监测舵机舵角，当舵角出现变化时，开始计时，并根据计算频率持续获取舵角的电流数据Iin；若计算周期内电流数据Iin＞0，则分别计算输入功率Pin与输出有用功率Pout，并循环累加获得平均输入功率与平均输出有用功率，直至计算周期内Iin≤0，则停止计时，随后根据平均能效计算模型进行计算，获得平均能效比；
所述平均能效计算模型如下：
ηevg＝(∑Pout)/(∑Pin)；
其中：∑Pin为平均输入功率，∑Pout为平均输出有用功率。
所述步骤S6、根据平均能效比值划分能效等级，并基于能效等级对舵机设备能效水平进行展示是指：
将不同数值的平均能效比划分为不同的能效等级，根据能效等级对舵机设备的能效水平进行展示，同时对达到预警阈值的能效等级进行异常预警。
所述能效等级包括：一级能效、二级能效与三级能效；
所述一级能效为：平均能效比值＞80％；所述二级能效为：60％＜平均能效比值＜80％；所述三级能效为：平均能效比值＜60％。
一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的系统，所述系统包括：
船舶数据采集模块，用于实时监测采集船舶运行时的舵机运行数据；
船舶运行数据效验模块，用于对采集的舵机运行数据的有效性进行效验与预处理；
船舶瞬时能效计算模块，用于基于舵机能效计算模型进行数据计算，获得船舶的瞬时能效比值；
船舶数据计算效验模块，用于计算结果的有效性进行效验；
船舶平均能效计算模块，用于基于平均能效计算模型进行数据计算，获得船舶的平均能效比值；
船舶能效展示模块，用于划分船舶的能效等级，并基于能效等级对舵机设备能效水平进行展示；
船舶交互模块，用于展示船舶的能效数据与异常数据，提供可视化人机交互。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法中，首先监测采集船舶运行时的舵机运行数据，然后对其进行数据效验，接着进行预处理，获得统一运行数据，随后基于统一运行数据，采用舵机能效计算模型进行数据计算，获得瞬时能效比，再对数据计算结果进行效验，并监测舵机舵角的变化周期，进行平均能效比计算，获得平均能效比值，然后根据平均能效比值划分异常等级，对舵机设备能效水平进行评估；本设计在应用中，通过实时数据的采集计算，及时获得船舶的能效比数据，使得船上工作人员可以第一时间获取船舶舵机的能耗状态，以便对船舶舵机的能耗异常进行评估调整，达到节能降耗的目的，并且在能效比计算过程中，对数据进行效验，确保了计算结果的准确性。因此，本发明不仅可以及时对设备能耗进行判断，而且可以准确反馈设备能效水平。
2、本发明基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法中，不仅对运行数据进行数据效验，并且对数据计算结果进行效验；本设计在应用中，通过对运行数据的效验保证了采集数据的准确性，并且对数据计算结果再次进行效验，确保了计算结果的合理性，保证了设备能耗水平的准确反馈。因此，本发明可以准确反馈设备能效水平。
3、本发明基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的系统中，包括船舶数据采集模块、船舶运行数据效验模块、船舶瞬时能效计算模块、船舶数据计算效验模块、船舶平均能效计算模块、船舶能效展示模块与船舶交互模块；本发明在应用中，通过各模块的配合，对船舶的运行状态、能效比等信息进行实时运行计算，并实时反馈结果，以便及时了解船舶舵机的能效状态，同时可以对异常数据与能效比数据进行展示，具有良好的易用性。因此，本发明不仅可以及时对设备能耗进行判断，而且易用性较好。
附图说明
图1是本发明的评估流程示意图。
图2是本发明实施例1中的舵机转舵受力模型示意图。
图3是本发明的系统结构示意图。
图中：船舶数据采集模块1、船舶运行数据效验模块2、船舶瞬时能效计算模块3、船舶数据计算效验模块4、船舶平均能效计算模块5、船舶能效展示模块6、船舶交互模块7。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1—图3，一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法，所述方法包括：
S1、实时监测采集船舶运行时的舵机的运行数据；
S2、对运行数据进行数据效验；若运行数据存在异常，则反馈异常数据；若运行数据不存在异常，则对其进行预处理，获得统一运行数据；
S3、基于统一运行数据，采用舵机能效计算模型进行计算，获得瞬时能效比值；
S4、基于瞬时能效比值对数据计算结果进行效验；若计算结果存在异常，则反馈异常数据；若计算结果不存在异常，则进行步骤S5；
S5、基于瞬时能效比值，采用平均能效计算模型进行计算，获得平均能效比值；
S6、根据平均能效比值划分能效等级，并基于能效等级对舵机设备能效水平进行展示。
所述步骤S1中，所述船舶运行时的舵机的运行数据包括：流量、油缸压力、转舵角度、转舵时间与功率因子。
所述步骤S2中，所述对运行数据进行数据效验是指：
通过数据仓储手段，在接收过程中通过多线程机制，按照船舶设备的工作阈值效验运行数据有效范围；若运行数据处于船舶设备的工作阈值之内，则代表相关的船舶设备运行正常；若运行数据处于船舶设备的工作阈值之外或为空数据时，则代表相关的船舶设备运行存在异常或采集设备出现异常，并将该运行数据异常进行反馈。
所述步骤S2中，所述预处理是指：对运行数据进行取整、去重或归一化处理。
所述步骤S3中，所述舵机能效计算模型如下：
其中：Pin为输入功率，Pout为输出有用功率；
其中：nin为工作电机的数量，Uin为电机输入电压，Iin为电流，为功率因子；
Δθ＝|θ1-θ2|；
其中：p1、p2、p3、p4为多个油缸的实时油压值，Sram为柱塞的横截面积，Rtiller为舵柄臂的半径，Δθ为监测时段内从θ1到θ2舵角的变化弧度，Δt为监测时段内从θ1到θ2变化舵角的时间，θ1、θ2为任意一次操舵起始舵角弧度。
所述S4中，基于瞬时能效比值对数据计算结果进行效验是指：
基于瞬时能效比值对计算结果的数据范围进行效验；若数据范围处于船舶设备的工作阈值百分比之外，则代表计算结果存在异常；若数据范围处于船舶设备的工作阈值百分比之内，则代表计算结果不存在异常。
所述步骤S5、基于瞬时能效比值，采用平均能效计算模型进行计算，获得平均能效比值是指：
首先，监测舵机舵角，当舵角出现变化时，开始计时，并根据计算频率持续获取舵角的电流数据Iin；若计算周期内电流数据Iin＞0，则分别计算输入功率Pin与输出有用功率Pout，并循环累加获得平均输入功率与平均输出有用功率，直至计算周期内Iin≤0，则停止计时，随后根据平均能效计算模型进行计算，获得平均能效比；
所述平均能效计算模型如下：
ηevg＝(∑Pout)/(∑Pin)；
其中：∑Pin为平均输入功率，∑Pout为平均输出有用功率。
所述步骤S6、根据平均能效比值划分能效等级，并基于能效等级对舵机设备能效水平进行展示是指：
将不同数值的平均能效比划分为不同的能效等级，根据能效等级对舵机设备的能效水平进行展示，同时对达到预警阈值的能效等级进行异常预警。
所述能效等级包括：一级能效、二级能效与三级能效；
所述一级能效为：平均能效比值＞80％；所述二级能效为：60％＜平均能效比值＜80％；所述三级能效为：平均能效比值＜60％。
一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的系统，所述系统包括：
船舶数据采集模块1，用于实时监测采集船舶运行时的舵机运行数据；
船舶运行数据效验模块2，用于对采集的舵机运行数据的有效性进行效验与预处理；
船舶瞬时能效计算模块3，用于基于舵机能效计算模型进行数据计算，获得船舶的瞬时能效比值；
船舶数据计算效验模块4，用于计算结果的有效性进行效验；
船舶平均能效计算模块5，用于基于平均能效计算模型进行数据计算，获得船舶的平均能效比值；
船舶能效展示模块6，用于划分船舶的能效等级，并基于能效等级对舵机设备能效水平进行展示；
船舶交互模块7，用于展示船舶的能效数据与异常数据，提供可视化人机交互。
实施例1：
参见图1，一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法，所述方法包括：
S1、实时监测采集船舶运行时的舵机的运行数据；所述数据包括流量、油缸压力、转舵角度、转舵时间与功率因子；
S2、对运行数据进行数据效验；若运行数据存在异常，则反馈异常数据；若运行数据不存在异常，则对其进行预处理，获得统一运行数据；
进一步的，通过数据仓储手段，在接收过程中通过多线程机制，按照船舶设备的工作阈值效验运行数据有效范围；若运行数据处于船舶设备的工作阈值之内，则代表相关的船舶设备运行正常，并对其进行取整、去重或归一化处理；若运行数据处于船舶设备的工作阈值之外或为空数据时，则代表相关的船舶设备运行存在异常或采集设备出现异常，并将该运行数据异常进行反馈；
优选的，船舶设备中的工作阈值有效范围可以按照船舶设备供应商的建议进行定义；例如电机电压处于440v，电流一定大于0。
S3、基于统一运行数据，采用舵机能效计算模型进行数据计算，获得瞬时能效比；
所述舵机能效计算模型如下：
其中：Pin为输入功率，Pout为输出有用功率；
优选的，为了在满足工程应用基础上简化计算，认为目标船舵机在工作时，输入电源电压始终为交流440V保持不变，功率因子参考船舶泵站电机功率因子并设置成固定值0.8，故计算中只测量泵站电机工作电流，就可以实现舵机泵组电机的输入功率Pin的测量；
其中：nin为工作电机的数量，Uin为电机输入电压，Iin为电流，为功率因子；
Δθ＝|θ1-θ2|；
其中：p1、p2、p3、p4为多个油缸的实时油压值(实际检测值)，Sram为柱塞的横截面积，Rtiller为舵柄臂的半径，Δθ为监测时段内从θ1到θ2舵角的变化弧度，Δt为监测时段内从θ1到θ2变化舵角的时间，θ1、θ2为任意一次操舵起始舵角弧度。
优选的，参见图2，图2为舵机转舵受力模型示意图，油缸中的高压油推动柱塞F2，柱塞上的柱塞销推动舵柄与舵杆转舵F1，作用力臂为柱塞销中心到舵杆中心的距离R/cosθ，从受力模型示意图中可看出，转舵角度的越大，舵机输出扭矩能力越强；参照柱塞式舵机设计要求，目标船舵机的输出有用功率Pout可以根据扭矩与转舵速度换算获得；其中：扭矩通过操舵力与力臂计算获得，操舵力通过油缸的压力与油缸面积获得，力臂通过舵柄的回转半径与舵角获得，转舵速度可以用单位时间与实时舵角获得。
S4、基于瞬时能效比值对数据计算结果进行效验；若计算结果存在异常，则反馈异常数据；若计算结果不存在异常，则进行步骤S5；
进一步的，不同状态下的瞬时能效比的阈值在0％-100％之间，比如不同速度，不同航行状态，舵机开启情况下，计算出来的瞬时能效比值是在参数阈值内的，就可以保证公式与数据是正确的。
在计算过程当中，如果出现违反了数学定律的数据(例如被除数为0)等，会导致数据计算结果出现明显的数学意义上的错误，例如：舵机启动后，瞬时能效比却为0％，此时则可以认为该数据在计算过程中出现了计算异常，需要进行反馈，并显示具体哪个数据变量出现异常，从而进行进一步的异常排查。
S5、基于瞬时能效比值，采用平均能效计算模型进行计算，获得平均能效比值；
进一步的，首先，监测舵机舵角，当舵角出现变化时，开始计时，并根据计算频率持续获取舵角的电流数据Iin；若计算周期内电流数据Iin＞0，则分别计算输入功率Pin与输出有用功率Pout，并循环累加获得平均输入功率与平均输出有用功率，直至计算周期内Iin≤0，则停止计时，随后根据平均能效比计算公式，获得平均能效比；
所述平均能效计算模型如下：
ηevg＝(∑Pout)/(∑Pin)；
其中：∑Pin为平均输入功率，∑Pout为平均输出有用功率。
优选的，计算频率与数据的接收频率可以根据舵机的运行状况设定为不同的值，(例如：舵角连续2s不变视为周期结束或者舵角数据异常同样也视为周期结束，计算周期内每0.5s获取一次数据)，从舵角开始出现变化时开始计时，当监测到舵角两秒不发生变化，即连续4次不变发生变化，视为周期结束，计算平均能效，若∑Pin＝0，则ηevg＝0。
S6、根据平均能效比值划分能效等级，并基于能效等级对舵机设备能效水平进行展示。
进一步的，将不同数值的平均能效比划分为不同的能效等级，根据能效等级对舵机设备的能效水平进行评估，同时对达到预警阈值的能效等级进行预警展示；能效等级包括：一级能效、二级能效与三级能效；所述一级能效为：平均能效比值＞80％；所述二级能效为：60％＜平均能效比值＜80％；所述三级能效为：平均能效比值＜60％；其中二级能效和三级能效为可能出现异常，当能效比值较低时，即二级能效和三级能效时，说明耗能比较高，利用率不高，此时则需要对舵机设备进行相应调整。
实施例2：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
舵机设备内安装有若干传感器，在此结合传感器对舵机设备能效评估进行说明。
首先将电流传感器安装在电机电源输入端，将压力传感器安装在舵机泵机的进口和出口处，将流量计安装在泵出口管路，通过电流传感器、压力传感器、流量计分别采集得到电机监测数据和相关的舵机监测数据；然后通过船舶局域网，以application/json的形式，通过TCP/IP接受船舶泵类设备采集信息，并对采集数据以设定频率进行接收，将泵类设备监测数据和维护参数同步至工况服务器，并对其进行校验与计算瞬时能效比，得到该待检测泵类设备的瞬时能效比值，接着，通过连接MYSQL数据库将设备数据、异常数据、瞬时能效比值等数据进行存储。
通过连接MYSQL数据库，在接受舵机数据时，记录舵角变化的时间戳，按照设定的舵角变化时间，当舵角变化时间超过两秒后视为计算周期结束，查询需要参与平均能效比计算的数据范围，通过平均能效计算模型计算出这些范围内泵类数据的输入功率和输出功率之和，获得泵类设备的平均能效比值，最后根据平均能效比值划分能效等级，并基于能效等级对舵机设备能效水平进行展示。
实施例3：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
参见图3，一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的系统，所述系统包括：
船舶数据采集模块1，用于实时监测采集船舶运行时的舵机运行数据；所述采集的数据包括流量、油缸压力、转舵角度、转舵时间与功率因子；
船舶运行数据效验模块2，用于对采集的舵机运行数据的有效性进行效验与预处理：
进一步的，所述船舶运行数据效验模块2通过以下方式进行运行数据的有效性进行效验与预处理：
通过数据仓储手段，在接收过程中通过多线程机制，按照船舶设备的工作阈值效验运行数据有效范围；若运行数据处于船舶设备的工作阈值之内，则代表相关的船舶设备运行正常；若运行数据处于船舶设备的工作阈值之外或为空数据时，则代表相关的船舶设备运行存在异常或采集设备出现异常，并将该运行数据异常进行反馈。
所述预处理是指：对运行数据进行取整、去重或归一化处理；
船舶瞬时能效计算模块3，用于基于舵机能效计算模型进行数据计算，获得船舶的瞬时能效比值；
进一步的，所述舵机能效计算模型如下：
其中：Pin为输入功率，Pout为输出有用功率；
其中：nin为工作电机的数量，Uin为电机输入电压，Iin为电流，为功率因子；
Δθ＝|θ1-θ2|；
其中：p1、p2、p3、p4为多个油缸的实时油压值实际检测值，Sram为柱塞的横截面积，Rtiller为舵柄臂的半径，Δθ为监测时段内从θ1到θ2舵角的变化弧度，Δt为监测时段内从θ1到θ2变化舵角的时间，θ1、θ2为任意一次操舵起始舵角弧度。
船舶数据计算效验模块4，用于对计算结果的有效性进行效验；
进一步的，所述船舶数据计算效验模块4通过以下方式进行计算结果的有效性效验：
基于瞬时能效比值对数据计算结果进行效验；若数据范围处于船舶设备的工作阈值百分比之外，则代表计算结果存在异常；若数据范围处于船舶设备的工作阈值百分比之内，则代表计算结果不存在异常。
船舶平均能效计算模块5，用于基于平均能效计算模型进行数据计算，获得船舶的平均能效比值；
进一步的，所述船舶平均能效计算模块5通过以下方式进行数据计算，获得船舶的平均能效比值：
首先，监测舵机舵角，当舵角出现变化时，开始计时，并根据计算频率持续获取舵角的电流数据Iin；若计算周期内电流数据Iin＞0，则分别计算输入功率Pin与输出有用功率Pout，并循环累加获得平均输入功率与平均输出有用功率，直至计算周期内Iin≤0，则停止计时，随后根据平均能效计算模型进行计算，获得平均能效比；
所述平均能效计算模型如下：
ηevg＝(∑Pout)/(∑Pin)；
其中：∑Pin为平均输入功率，∑Pout为平均输出有用功率。
船舶能效展示模块6，用于划分船舶的能效等级，并基于能效等级对舵机设备能效水平进行展示；
进一步的，所述船舶能效展示模块6通过以下方式进行划分船舶的能效等级，并基于能效等级对舵机设备能效水平进行展示：
将不同数值的平均能效比划分为不同的能效等级，根据能效等级对舵机设备的能效水平进行展示，同时对达到预警阈值的能效等级进行预警展示；
所述能效等级包括：一级能效、二级能效与三级能效；
所述一级能效为：平均能效比值＞80％；所述二级能效为：60％＜平均能效比值＜80％；所述三级能效为：平均能效比值＜60％。
船舶交互模块7，用于展示船舶的能效数据与异常数据，提供可视化人机交互。
进一步的，所述船舶交互模块7通过计算设备、显示设备、数据交换设备等形式，将包括瞬时能耗比值、平均能耗比值、异常数据等在内的可读数据进行展示，并提供输入、响应、报警等形式的可视化人机交互功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、实时监测采集船舶运行时的舵机的运行数据；
S2、对运行数据进行数据效验；若运行数据存在异常，则反馈异常数据；若运行数据不存在异常，则对其进行预处理，获得统一运行数据；
S3、基于统一运行数据，采用舵机能效计算模型进行计算，获得瞬时能效比值；
S4、基于瞬时能效比值对数据计算结果进行效验；若计算结果存在异常，则反馈异常数据；若计算结果不存在异常，则进行步骤S5；
S5、基于瞬时能效比值，采用平均能效计算模型进行计算，获得平均能效比值；
S6、根据平均能效比值划分能效等级，并基于能效等级对舵机设备能效水平进行展示。
2.根据权利要求1所述的一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法，其特征在于：
所述步骤S1中，所述船舶运行时的舵机的运行数据包括：流量、油缸压力、转舵角度、转舵时间与功率因子。
3.根据权利要求1所述的一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法，其特征在于：
所述步骤S2中，所述对运行数据进行数据效验是指：
通过数据仓储手段，在接收过程中通过多线程机制，按照船舶设备的工作阈值效验运行数据有效范围；若运行数据处于船舶设备的工作阈值之内，则代表相关的船舶设备运行正常；若运行数据处于船舶设备的工作阈值之外或为空数据时，则代表相关的船舶设备运行存在异常或采集设备出现异常，并将该运行数据异常进行反馈。
4.根据权利要求1所述的一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法，其特征在于：
所述步骤S2中，所述预处理是指：对运行数据进行取整、去重或归一化处理。
5.根据权利要求1所述的一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法，其特征在于：
所述步骤S3中，所述舵机能效计算模型如下：
其中：Pin为输入功率，Pout为输出有用功率；
其中：nin为工作电机的数量，Uin为电机输入电压，Iin为电流，为功率因子；
Δθ＝|θ1-θ2|；
其中：p1、p2、p3、p4为多个油缸的实时油压值，Sram为柱塞的横截面积，Rtiller为舵柄臂的半径，Δθ为监测时段内从θ1到θ2舵角的变化弧度，Δt为监测时段内从θ1到θ2变化舵角的时间，θ1、θ2为任意一次操舵起始舵角弧度。
6.根据权利要求1所述的一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法，其特征在于：
所述S4中，基于瞬时能效比值对数据计算结果进行效验是指：
基于瞬时能效比值对计算结果的数据范围进行效验；若数据范围处于船舶设备的工作阈值百分比之外，则代表计算结果存在异常；若数据范围处于船舶设备的工作阈值百分比之内，则代表计算结果不存在异常。
7.根据权利要求1所述的一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法，其特征在于：
所述步骤S5、基于瞬时能效比值，采用平均能效计算模型进行计算，获得平均能效比值是指：
首先，监测舵机舵角，当舵角出现变化时，开始计时，并根据计算频率持续获取舵角的电流数据Iin；若计算周期内电流数据Iin＞0，则分别计算输入功率Pin与输出有用功率Pout，并循环累加获得平均输入功率与平均输出有用功率，直至计算周期内Iin≤0，则停止计时，随后根据平均能效计算模型进行计算，获得平均能效比；
所述平均能效计算模型如下：
ηevg＝(∑Pout)/(∑Pin)；
其中：∑Pin为平均输入功率，∑Pout为平均输出有用功率。
8.根据权利要求1所述的一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法，其特征在于：
所述步骤S6、根据平均能效比值划分能效等级，并基于能效等级对舵机设备能效水平进行展示是指：
将不同数值的平均能效比划分为不同的能效等级，根据能效等级对舵机设备的能效水平进行展示，同时对达到预警阈值的能效等级进行异常预警。
9.根据权利要求8所述的一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法，其特征在于：
所述能效等级包括：一级能效、二级能效与三级能效；
所述一级能效为：平均能效比值＞80％；所述二级能效为：60％＜平均能效比值＜80％；所述三级能效为：平均能效比值＜60％。
10.一种基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的系统，其特征在于，所述系统包括：
船舶数据采集模块(1)，用于实时监测采集船舶运行时的舵机运行数据；
船舶运行数据效验模块(2)，用于对采集的舵机运行数据的有效性进行效验与预处理；
船舶瞬时能效计算模块(3)，用于基于舵机能效计算模型进行数据计算，获得船舶的瞬时能效比值；
船舶数据计算效验模块(4)，用于计算结果的有效性进行效验；
船舶平均能效计算模块(5)，用于基于平均能效计算模型进行数据计算，获得船舶的平均能效比值；
船舶能效展示模块(6)，用于划分船舶的能效等级，并基于能效等级对舵机设备能效水平进行展示；
船舶交互模块(7)，用于展示船舶的能效数据与异常数据，提供可视化人机交互。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311283995.2A CN117566061A (zh) | 2023-10-07 | 2023-10-07 | 基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法与系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN117566061A true CN117566061A (zh) | 2024-02-20 |
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| CN202311283995.2A Pending CN117566061A (zh) | 2023-10-07 | 2023-10-07 | 基于船舶舵机设备数据评估舵机设备能效的方法与系统 |
Country Status (1)
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- 2023-10-07 CN CN202311283995.2A patent/CN117566061A/zh active Pending
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