CN212569540U - 一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统 - Google Patents
一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，属于船舶海洋工程技术领域。该系统包括：数据监测单元、信号收集处理单元、信息集成分析计算单元、应力和报警原因及建议对策显示单元、自动控制单元和报警器，不仅对船体关键位置的实际应力进行监测，应力实时显示及超标报警，还能摆脱人为因素的影响，系统自动给出应力原因分析和辅助决策建议，通过给自动控制单元发送控制指令，实现航向、转速及压载水的量的自动控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及船舶海洋工程技术领域，尤其涉及一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统。
背景技术
船舶在海上航行的海况环境复杂多变,船舶在海上航行时船体的变形和运动会产生较大的应力，如果应力超过标准值就会发生结构损伤，影响船舶安全。
传统的船舶都是依靠船员的经验对船舶安全进行判断。为了准确掌握船舶的实际应力，现有技术已经开发出“船体应力监测系统”，并已有许多实船应用实绩。该系统能通过布置在监测点的传感器监测实时应力(基本原理是通过监测该点结构的变形来计算出应力)，通过显示器显示。但仅仅具有监测功能，对于高应力是什么原因导致的没有判断，应力超标报警后采取何种有效的措施来降低应力以确保船舶航行安全，没有科学的参考数据和具体的原因分析，还是需要船员人为判断，需要依靠船员个人经验判断，人为因素起主导作用，极易造成判断错误和决策失误，为船舶安全带来隐患。
实用新型内容
针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，本实用新型可以在监测的基础上实现高应力的原因分析、辅助决策和自动控制功能。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，包括：数据监测单元、信号收集处理单元、信息集成分析计算单元、应力和报警原因及建议对策显示单元、自动控制单元和报警器；所述数据监测单元、信号收集处理单元、信息集成分析计算单元、应力和报警原因及建议对策显示单元、自动控制单元按顺序相互连接，进行信息交互；所述应力和报警原因及建议对策显示单元与报警器相互连接，当应力值超过预先设定的标准值时，通知报警器进行声光报警。
所述船舶安全应力辅助决策和自动控制系统还包括不间断动力电源，作为船舶断电情况下的应急电源。
所述数据监测单元包括：多个应变传感器、波浪雷达扫描仪、GPS、倾斜仪、风速风向仪、装载计算机、压载水舱液位计、船舶转向信号采集仪和移动气象站。其中多个应变传感器通过信号传输电缆将信号汇集到接线箱，再由接线箱与信号收集处理单元相连。
所述信号收集处理单元安装有信号处理模块，对收集的信号进行处理。
所述信息集成分析计算单元安装有数据库模块和数据分析与挖掘模块，将信号处理后的数据存储到数据库模块，所述数据分析与挖掘模块调用数据库模块中的历史数据进行分析与挖掘。
所述自动控制单元包括：自动舵控制模块、转速控制模块和压载水控制模块。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型不仅可以对船体关键位置的实际应力进行监测，应力实时显示及超标报警，还能摆脱人为因素的影响，系统自动给出应力原因分析和辅助决策建议，通过给自动控制单元发送控制指令，实现航向、转速及压载水的量的自动控制。
附图说明
图1为本实用新型实施例中船舶安全应力辅助决策和自动控制系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中应变传感器的安装位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
本实施例中，一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其结构如图1所示，包括：数据监测单元、信号收集处理单元、信息集成分析计算单元、应力和报警原因及建议对策显示单元、自动控制单元和报警器；所述数据监测单元、信号收集处理单元、信息集成分析计算单元、应力和报警原因及建议对策显示单元、自动控制单元按顺序相互连接，进行信息交互；所述应力和报警原因及建议对策显示单元与报警器相互连接，当应力值超过预先设定的标准值时，通知报警器进行声光报警。
所述船舶安全应力辅助决策和自动控制系统还包括不间断动力电源，作为船舶断电情况下的应急电源，确保决策系统的稳定运行。
所述数据监测单元包括：多个应变传感器、波浪雷达扫描仪、GPS、倾斜仪、风速风向仪、装载计算机、压载水舱液位计、船舶转向信号采集仪和移动气象站。
本实施例中采用了5个应变传感器，分别安装在首部上甲板、船中部左右两侧舷上甲板、船尾部上甲板和船首部的底部，用于监测局部应力、总纵弯曲应力及底部砰击应力，应变传感器布置如图2所示。本实例外，其他位置加装应变传感器原理与本实施例相同。
通过信号传输电缆将信号汇集到接线箱，再由接线箱与信号收集处理单元相连。
所述信号收集处理单元安装有信号处理模块，对收集的信号进行处理。
所述信息集成分析计算单元安装有数据库模块和数据分析与挖掘模块，将信号处理后的数据存储到数据库模块，所述数据分析与挖掘模块调用数据库模块中的历史数据进行分析与挖掘。
本实施例中应力数据与同时段的波浪数据、船位数据、船舶倾斜角度数据、风速风向数据、货物装载数据、压载舱液位数据、船舶转向数据相对应，形成一个数据单元。各种数据以数据单元形式按照时间序列进行存储，形成船舶航行安全大数据库。信息集成反洗计算单元对大数据进行统计分析与挖掘。
所述自动控制单元包括：自动舵控制模块、转速控制模块和压载水控制模块。
本实施例所述船舶安全应力辅助决策和自动控制系统的运行过程如下：
将数据监测单元的5个应变传感器安装在船舶需要监控的高应力位置：首部上甲板、船中部左右两侧舷上甲板、船尾部上甲板和船首部的底部，用于实时监测船体结构局部应力、总纵弯曲应力及底部砰击应力，并通过信号传输电缆将不同的应变传感器监测的实时信号汇集到接线箱，由接线箱与信号收集处理单元连接，进行信息交互；
波浪雷达扫描仪、GPS、倾斜仪、风速风向仪、装载计算机、压载水舱液位计和转向信号采集仪分别采集波浪数据、船位数据、船舶倾斜角度数据、风速风向数据、货物装载数据、压载舱液位数据和船舶转向数据，传输给信号收集处理单元；
信号收集处理单元安装有信号处理模块，对收集的信号进行处理，并将处理好的信号传输给信息集成分析计算单元；
信息集成分析计算单元安装有数据库模块和数据分析与挖掘模块，将信号处理后的数据存储到数据库模块中，再由数据分析与挖掘模块调用数据库模块中的历史数据进行分析与挖掘，找到实时应力单元各项数据与历史单元序列数据的异常，传输给应力和报警原因及建议对策显示单元；
本实施例中应力数据与同时段的波浪数据、船位数据、船舶倾斜角度数据、风速风向数据、货物装载数据、压载舱液位数据、船舶转向数据相对应，形成一个数据单元。各种数据以数据单元形式按照时间序列进行存储，形成船舶航行安全大数据库。信息集成反洗计算单元对大数据进行统计分析与挖掘。
应力和报警原因及建议对策显示单元，将异常的实时应力值与预先设定的标准值进行比较，若大于标准值则通知报警器进行声光报警；
应力和报警原因及建议对策显示单元中的数据分析处理软件分析得到应力超标的异常原因，并基于历史单元序列数据和移动气象站提供的天气预报，利用决策建议软件给出降低应力对策的辅助决策建议，将决策信号传输给自动控制单元；
自动控制单元接受到决策信号后，向自动舵控制模块、转速控制模块和压载水控制模块发送自动控制指令；
自动舵控制模块根据自动控制指令调整船舶上自动舵的航向，转速控制模块根据自动控制指令给船舶上的主机集控单元发送调整转速的指令，压载水控制模块根据自动控制指令给船舶上的压载水控制单元发送调整压载或排放水的目标值。
本实施例中当系统给出应力超标报警时，信息集成分析计算单元将当前应力所对应的各种数据与历史数据进行比对，发现历史数据在同等状态下的应力值正常，仅航速较历史数据高，则系统经过分析可以得出本次应力过高的原因是由于航速太高，同时给出将航速降低到合适水平的辅助决策建议，并进一步将决策建议通过自动控制单元发送给船舶上的主机集控单元，进行降速的自动控制。
通过自动舵的航向自动控制和压载水控制单元的压载/排放自动控制原理与本实施例相同。
本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (7)
1.一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其特征在于，包括：数据监测单元、信号收集处理单元、信息集成分析计算单元、应力和报警原因及建议对策显示单元、自动控制单元和报警器；所述数据监测单元、信号收集处理单元、信息集成分析计算单元、应力和报警原因及建议对策显示单元、自动控制单元按顺序相互连接，进行信息交互；所述应力和报警原因及建议对策显示单元与报警器相互连接，当应力值超过预先设定的标准值时，通知报警器进行声光报警，并能分析报警原因给出辅助决策。
2.根据权利要求1所述的一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其特征在于，还包括不间断动力电源，作为船舶断电情况下的应急电源。
3.根据权利要求1所述的一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其特征在于，所述数据监测单元包括：多个应变传感器、波浪雷达扫描仪、GPS、倾斜仪、风速风向仪、装载计算机、压载水舱液位计、船舶转向信号采集仪和移动气象站。
4.根据权利要求3所述的一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其特征在于，所述多个应变传感器通过信号传输电缆将信号汇集到接线箱，再由接线箱与信号收集处理单元相连。
5.根据权利要求1所述的一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其特征在于，所述信号收集处理单元安装有信号处理模块，对收集的信号进行处理。
6.根据权利要求1所述的一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其特征在于，所述应力和报警原因及建议对策显示单元安装有数据库模块和数据分析与挖掘模块，将信号处理后的数据存储到数据库模块，所述数据分析与挖掘模块调用数据库模块中的历史数据进行分析与挖掘。
7.根据权利要求1所述的一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统，其特征在于，所述自动控制单元包括：自动舵控制模块、转速控制模块和压载水控制模块。
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| CN202021043223.3U CN212569540U (zh) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | 一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111665841A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-15 | 大连中远海运川崎船舶工程有限公司 | 一种船舶安全应力辅助决策和自动控制系统及方法 |
| CN114313148A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-12 | 哈尔滨工程大学 | 一种船体结构状态长期监测系统 |
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