JP6121317B2 - 船速制御装置、船速制御システム、船速制御方法及び船速制御用プログラム - Google Patents

Description

本発明は、所定距離の航路を所定時間で航行する運航計画に従って航行する電気推進船の船速制御に関する船速制御装置、船速制御システム、船速制御方法及び船速制御用プログラムに関するものである。

船舶の燃費は、船速及び航路の条件（例えば気象、海象等）によって変化する。よって、航路の条件に応じて船速を調整することで、航行距離あたりの燃費を良くすることができる。しかしながら、運航計画に従って所定時間で所定距離の航路を航行することを要求される船舶は、必ずしも最も燃費の良い航行速度で全航路を航行することができない。

また、運航計画に従った船速の制御を人力で行った場合、各人の判断によって燃費が必要以上に悪化することがあるという問題が生じる。この問題の解決のため、予め判明している航路の情報に基づいて航路に適した船速を算出して提示する航海計画支援システムがある（例えば特許文献１）。

特許第３９５０９７５号公報

ここで、原動機で燃料を燃焼して推進力を発生しつつ、発電を行う船舶がある。このような船舶は、原動機で燃料を燃焼して発生したエネルギーを推進力としつつ、船内で使用する電力としている。例えば、船舶の推進方式として、電気推進方式が知られている。電気推進方式は、燃料を消費して駆動する発電機から得られた電力によって推進系（例えばスクリューを回転させる電動機等）を動作させて推進力を得る方式である。この電気推進方式の船舶（電気推進船）は、電力の一部を船内の機器（例えば照明、空調等）で利用する。このように、電気推進船は、推進力以外にもエネルギーを利用するため、特許文献１に記載の航海計画支援システムで決定した航海計画で航行しても、燃料の利用効率が計画とずれ、所望の燃費で航行ができない場合がある。

そこで、本発明は、より良い燃費で運航計画に従った航行を行うことができる船速制御装置、船速制御システム、船速制御方法及び船速制御用プログラムを提供することを課題とする。

本発明の船速制御装置は、所定距離の航路を所定時間で航行する運航計画に従って航行する電気推進船の船速制御を行う船速制御装置であって、前記所定時間を複数のゾーンに分割するゾーン分割部と、前記ゾーン毎に、前記電気推進船の推進による消費電力である推進消費電力を算出する推進消費電力算出部と、前記ゾーン毎に、船内の機器の稼働による消費電力である機器消費電力を算出する機器消費電力算出部と、前記推進消費電力及び前記機器消費電力に基づいて、前記ゾーン毎に、発電機の燃費が最も良い船速を選定する船速選定部と、前記船速選定部により選定された前記ゾーン毎の船速を再設定する船速再設定部とを備え、前記船速再設定部は、前記船速選定部により選定された前記ゾーン毎の船速で前記所定時間を航行した場合の航行距離が前記所定距離と一致しないとき、燃費の変動が最も小さいゾーンの船速を再設定する。

また、本発明の船速制御システムは、上記のような船速制御装置と、前記船速制御装置により設定された前記ゾーン毎の船速で前記電気推進船を航行させる自動操縦装置と、を備える。

また、本発明の船速制御方法は、所定距離の航路を所定時間で航行する運航計画に従って航行する電気推進船の船速制御を行う船速制御方法であって、前記所定時間を複数のゾーンに分割することと、前記ゾーン毎に、前記電気推進船の推進による消費電力である推進消費電力を算出することと、前記ゾーン毎に、船内の機器の稼働による消費電力である機器消費電力を算出することと、前記推進消費電力及び前記機器消費電力に基づいて、前記ゾーン毎に、発電機の燃費が最も良い船速を選定することと、選定された前記ゾーン毎の船速を再設定することとを含み、選定された前記ゾーン毎の船速で前記所定時間を航行した場合の航行距離が前記所定距離と一致しないとき、燃費の変動が最も小さいゾーンの船速を再設定する。

また、本発明の船速制御用プログラムは、所定距離の航路を所定時間で航行する運航計画に従って航行する電気推進船の船速制御用プログラムであって、前記所定時間を複数のゾーンに分割するステップと、前記ゾーン毎に、前記電気推進船の推進による消費電力である推進消費電力を算出するステップと、前記ゾーン毎に、船内の機器の稼働による消費電力である機器消費電力を算出するステップと、前記推進消費電力及び前記機器消費電力に基づいて、前記ゾーン毎に、発電機の燃費が最も良い船速を選定するステップと、選定された前記ゾーン毎の船速を再設定するステップとを電子機器に実行させ、選定された前記ゾーン毎の船速で前記所定時間を航行した場合の航行距離が前記所定距離と一致しないとき、燃費の変動が最も小さいゾーンの船速を再設定する。

この構成によれば、ゾーン毎に選定された発電機の燃費が最も良い船速、すなわち最も燃費が良い船速を前提として、係る船速で航行した場合の航行距離と運航計画により定められた所定距離とが一致しない場合に、燃費の変動が最も小さいゾーンの船速を再設定する。これによって、航行距離を所定距離とするための船速の調整に伴う燃料消費を最小限に抑えることができる。また、電気推進船の推進による消費電力だけでなく、船内の機器の稼働による消費電力も考慮されるので、船における全消費電力をより高い精度で求めることができることから、より良い燃費となる船速の選定及び再設定を行うことができる。よって、この構成によれば、より良い燃費で運航計画に従った航行を行うことができる。

また、船速制御装置は、前記船速再設定部は、船速を所定単位船速だけ変更した場合に燃費の変動量が最も小さいゾーンの船速を前記所定単位船速だけ変更する処理を前記航行距離と前記所定距離とが一致するまで繰り返すのが好ましい。

この構成によれば、船速の再設定に関する処理をより簡易な処理とすることができるので、より簡易な仕組みによる船速制御装置を提供することができることから、低コスト化等が容易となる。

また、船速制御装置は、前記機器消費電力算出部は、運航中の船内の機器の稼働の有無及び稼働する機器の稼働予定時間帯を示す情報を含む機器稼働予定情報を用いて前記機器消費電力を算出するのが好ましい。

この構成によれば、航行中の機器の稼働の有無等に応じて変化する消費電力需要に応じた船速の選定及び再設定を行うことができるので、機器による消費電力の相対的な変化に応じて全体の消費電力が平均化するように推進に関する消費電力、すなわち船速の調整を行うことで全体の消費電力をより平均化することができる。よって、発電機に要求される発電量の需給変動をより小さくすることができる。すなわち機器の稼働の有無等による電力の需給変動に伴う燃費の悪化を抑制することができることから、より良い燃費で運航計画に従った航行を行うことができる。

また、船速制御装置は、前記推進消費電力算出部は、前記航路の気象海象情報を含む現場情報に基づいて前記推進消費電力を算出するのが好ましい。

この構成によれば、運航計画により定められた日時における航路の気象や海象が考慮された推進消費電力を算出することができるので、より高い精度で船速と消費電力との関係を得られることから、より良い燃費で運航計画に従った航行を行うことができる。

また、船速制御装置は、前記推進消費電力算出部は、再設定後の船速で前記航路を航行した場合におけるゾーン毎の気象海象情報に基づいて前記推進消費電力を再度算出し、前記船速選定部は、前記機器消費電力及び前記推進消費電力算出部により再度算出された前記推進消費電力に基づいて、前記ゾーン毎に、発電機の燃費が最も良い船速を選定するのが好ましい。

この構成によれば、再設定後の船速で航路を航行した場合におけるゾーン毎の気象海象情報に基づいて推進消費電力を再度算出することから、より高い精度で消費電力を算出することができる。よって、より良い燃費で運航計画に従った航行を行うことができる。

本発明によれば、より良い燃費で運航計画に従った航行を行うことができる船速制御装置、船速制御システム、船速制御方法及び船速制御用プログラムを提供することができる。

図１は、本実施例に係る船速制御システムの主要構成を示すブロック図である。 図２は、船速制御装置の主要機能を示すブロック図である。 図３は、現場情報に含まれる気象海象情報のフォーマットの一例を示す図である。 図４は、一台の発電機の発電能力に対する発電出力の割合と燃料消費効率との関係の一例を示すグラフである。 図５は、四台の発電機による発電出力と燃料消費効率との関係の一例を示すグラフである。 図６は、ゾーン毎の船速別燃費の一例を示すグラフである。 図７は、最も燃料消費量が少ない船速別燃費に対応する船速が選定された船速計画の一例を示す模式図である。 図８は、船速が再設定されるゾーンの決定に係る処理の一例を示す模式図である。 図９は、船速制御装置による最適船速計画の決定に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施例に係る船速制御システム１の主要構成を示すブロック図である。船速制御システム１は、所定距離の航路を所定時間で航行する運航計画に従って航行する電気推進船の船速制御システムである。本実施例に係る船速制御システム１は、例えば船速制御装置１０と、自動操縦装置２０と、ディスプレイ３０とを備える。

図２は、船速制御装置１０の主要機能を示すブロック図である。船速制御装置１０は、ゾーン分割部１１と、推進消費電力算出部１２と、機器消費電力算出部１３と、発電最適化部１４と、船速選定部１５と、船速再設定部１６と、発電機制御部１７とを備える。

船速制御装置１０は、例えば図示しないＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等を備える情報処理装置（コンピューター）である。ＣＰＵは、ＲＯＭや図示しない記憶装置（例えばハードディスクドライブやフラッシュメモリー等）に記憶されたソフトウェア・プログラムを読み出して実行処理する。これによって、船速制御装置１０は、ゾーン分割部１１、推進消費電力算出部１２、機器消費電力算出部１３、発電最適化部１４、船速選定部１５、船速再設定部１６、発電機制御部１７として機能する。

本発明に係る船速制御システム１が用いられる船舶には、燃料を消費して駆動する図示しない発電機が搭載される。以下の説明では、発電機の駆動に用いられる図示しない複数のエンジンが船舶に搭載されているものとする。

ゾーン分割部１１は、運航計画によって定められた航行開始（出航）時刻から航行終了（目的地到着）時刻の間の所定時間を複数のゾーンに分割する。具体的には、ゾーン分割部１１は、所定の時間単位（例えば一時間単位）で所定時間を分割する。

推進消費電力算出部１２は、ゾーン毎に、電気推進船の推進による消費電力である推進消費電力を算出する。具体的には、推進消費電力算出部１２は、例えば現場情報と推進モデルとを利用して、ゾーン毎に、所定の船速で航行する場合に必要となる推進出力に応じた消費電力を算出する。係る消費電力が推進消費電力として扱われる。

図３は、現場情報に含まれる気象海象情報のフォーマットの一例を示す図である。現場情報は、航路において変化する事象であって、船速と消費電力との関係に影響を与える事象（例えば気象、海象等）に関する情報である。すなわち現場情報は、気象海象情報を含む。具体的には、現場情報は、気象海象等の予報・予測情報を含み、航路の各座標（位置）における航海中の各時刻の予報・予測情報である。現場情報には、例えば図３に示すように、各座標の予報・予測情報が所定の時間（例えば一時間）刻みで記録されている。図３に示す例において各座標に対応する小数点以下３桁の値（例えば、１．０００等）が記載されている箇所には、実際には、各時刻の各座標における各種の事項（例えば風向、風速、潮流の流向、流速、気温、湿度、波高、波向、波周期等）を示す情報が記録される。現場情報は、これらの事項について個別にデータが設けられた情報であってもよいし、複数の事項が一つのデータに含まれている情報であってもよい。

推進モデルは、船舶の推進速度と消費電力との関係を示すモデルである。推進モデルは、航行中に基本的に変化しない固定条件（例えば機関の出力等）及び現場情報の変化に応じた推進速度と消費電力との関係が考慮されたモデルである。推進消費電力算出部１２は、複数パターンの船速に関して個別に推進消費電力を算出する。具体的には、推進消費電力算出部１２は、例えば１０〜１８ノット（ｋｎ）の速度域に関して１ノット刻みで個別に推進消費電力を算出する。

機器消費電力算出部１３は、ゾーン毎に、電気推進船の推進による消費電力である推進消費電力を算出する。具体的には、機器消費電力算出部１３は、例えば機器稼働予定情報と負荷予測モデルとを利用して、ゾーン毎に、船内の機器の稼働により消費されることが予想される消費電力を算出する。係る消費電力が機器消費電力として扱われる。機器稼働予定情報は、運航中の船内の機器の稼働の有無及び稼働する機器の稼働予定時間帯を示す情報である。負荷予測モデルは、船内の機器の稼働状況と消費される電力量との関係を示すモデルである。船内の機器は、照明、空調等の推進以外の用途に使用される機器を含む。

発電最適化部１４は、発電モデルを利用して、要求される電力量に対する発電効率が最良となるエンジンの動作状態の組み合わせ及び当該組み合わせによる燃料消費量（発電燃料消費量）を算出する。発電モデルは、エンジン及び排熱回収機器の運転状況と発電出力（発電量）の関係を示すモデルである。すなわち発電モデルは発電機の特性を示す。

図４は、一台の発電機の発電能力に対する発電出力の割合と燃料消費効率との関係の一例を示すグラフである。図５は、四台の発電機による発電出力と燃料消費効率との関係の一例を示すグラフである。図４及び図５における燃料消費効率は、所定の発電出力に対する燃料消費量を示す。一般的に、発電機は、図４に示すように、約８０％負荷の時の効率が最良となるように設計されている。複数の発電機を組み合わせて使用する場合、使用する発電機の組み合わせを最適化することで、より良い燃費が得られる。例えば、四台の発電機を組み合わせて使用する場合、図５に示すように、複数の発電機による発電出力に対する均等負荷運転（ア）を行うよりも、燃費に鑑みて各々の発電負荷を最適化した調整運転（イ）を行うほうが、発電出力に対する燃料消費効率が良くなる。なお、均等負荷運転（ア）は、必要な発電出力の増大により複数の発電機の動作が必要となった場合に動作する全ての発電機の負荷を均等にし、発電出力が増加するにつれて、各々の発電機の負荷を均等に上げていく運転である。また、調整運転（イ）は、必要な発電出力の増大により複数の発電機の動作が必要となった場合に、それまで動作していた発電機の負荷を最良効率（例えば約８０％負荷）で維持したまま、新たに起動した発電機の負荷を要求される発電出力に応じた負荷とし、発電出力の増大に応じて最後に起動した発電機の負荷を最良効率まで上げていく運転である。

図６は、ゾーン毎の船速別燃費の一例を示すグラフである。図７は、最も燃料消費量が少ない船速別燃費に対応する船速が選定された船速計画の一例を示す模式図である。船速選定部１５は、推進消費電力及び機器消費電力に基づいて、ゾーン毎に、発電機の燃費が最も良い船速を選定する。具体的には、船速選定部１５は、例えば推進消費電力算出部１２、機器消費電力算出部１３及び発電最適化部１４の算出結果並びに数値モデルに基づいて、ゾーン毎に、燃費が最も良い船速を選定する。船速選定部１５は、ゾーン毎に、算出された推進消費電力及び機器消費電力に基づいた全消費電力を算出する。ここで、推進消費電力が複数パターンの船速に関して個別に算出されていることから、全消費電力も、複数パターンの船速に関して個別に算出される。船速選定部１５は、複数パターンの船速に関して個別に算出された全消費電力と発電燃料消費量に基づいて、図６に示すように、複数パターンの船速の各々で航行した場合に結果的に消費される燃料の量（船速別燃費）をゾーン毎に算出する。船速選定部１５は、図７に示すように、ゾーン毎に、算出された全ての船速別燃費を比較し、最も燃料消費量が少ない船速別燃費に対応する船速を選定する。

図６に示す例では、四つのゾーン（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の船速別燃費を折れ線ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤで示している。また、四つのゾーンの船速別燃費のうち最も燃料消費量が少ない船速別燃費に対応する船速に符号ＱＡ，ＱＢ，ＱＣ，ＱＤを付している。ここで、船速ＱＡ，ＱＣは１４ノット、船速ＱＢは１３ノット、船速ＱＤは１５ノットである。よって、所定時間（例えば四時間）を四つのゾーンに分けた場合において船速選定部１５により選定される船速の時間別推移は、図７に示す線Ｌのようになる。

船速再設定部１６は、船速選定部１５により選定されたゾーン毎の船速を再設定する。具体的には、船速再設定部１６は、ゾーン毎に船速選定部１５により選定された船速で航行した場合の所定時間の航行距離を算出する。すなわち船速再設定部１６は、ゾーン毎に選定された燃費が最も良い船速で航行するプランが採用された場合に運航計画の所定時間で結果的に船舶が航行する距離を算出する。船速再設定部１６は、運航計画によって定められた航路全体の距離である所定距離と算出された所定時間の航行距離とを比較する。ここで、所定距離と所定時間の航行距離とが一致した場合、ゾーン毎に船速選定部１５により選定された船速で航行することで運航計画に従った航行を行うことができる。よって、この場合、ゾーン毎に船速選定部１５により選定された船速を、運航計画に従った航行において最適な船速計画（最適船速計画）として採用することができる。一方、所定距離と所定時間の航行距離とが一致しない場合、ゾーン毎に船速選定部１５により選定された船速で航行すると、運航計画に従った航行を行うことができない。所定時間の航行距離が所定距離よりも長い場合、運航計画よりも早く船舶が目的地に到着してしまう。所定時間の航行距離が所定距離よりも短い場合、運航計画で定められた所定時間を経過しても船舶が目的地に到着することができない。よって、船速再設定部１６は、所定距離と所定時間の航行距離とが一致しない場合、ゾーン毎の船速別燃費に基づいて、ゾーン毎の船速の一部又は全部を再設定する。

図８は、船速が再設定されるゾーンの決定に係る処理の一例を示す模式図である。図８に示す四つのゾーンの船速別燃費ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤは、図６と同様である。例えば所定時間の航行距離が所定距離よりも長い場合、いずれかのゾーンの船速を下げることで、所定距離と所定時間の航行距離との差を縮めることができる。ここで、図６に示す最も燃料消費量が少ない船速別燃費に対応する船速ＱＡ，ＱＢ，ＱＣ，ＱＤをそれぞれ所定単位船速（例えば１ノット）下げた場合の燃費の変動量ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤのうち、最も変動量が小さいのは変動量ＲＤである。この場合、船速再設定部１６は、変動量ＲＤに対応する船速ＱＤを所定単位船速だけ下げることで、所定距離と所定時間の航行距離との差を縮める処理を行う。このように、船速再設定部１６は、燃費の変動量が最も小さいゾーンの船速を変更することで、所定距離と所定時間の航行距離との差を縮める。

図８を用いた上記の例では船速を下げる場合について説明しているが、船速再設定部１６は、船速を上げる場合についても同様に燃費の変動量が最も小さいゾーンの船速を変更する。一つのゾーンの船速を変更しても所定距離と所定時間の航行距離とが一致しない場合、船速再設定部１６は、所定距離と所定時間の航行距離とが一致するまで上記と同様の処理を繰り返し行う。すなわち船速再設定部１６は、所定距離と所定時間の航行距離との差を縮めることを目的として船速を所定単位船速だけ変更した場合に燃費の変動量が最も小さいゾーンの船速を所定単位船速だけ変更する処理を繰り返すことで、所定距離と所定時間の航行距離とを一致させる。結果として、一つのゾーンの船速が複数回再設定される場合もあり得る。また、複数（又は全て）のゾーンの船速が再設定される場合もあり得る。

所定単位船速の設定は任意である。船速再設定部１６は、所定単位船速より細かい単位の船速だけ船速を変化させることもできる。その場合、船速再設定部１６は、ゾーン毎に、目的となる船速の前後の船速（所定単位船速刻みの船速）の燃費の差に基づいた内挿（補間）により所定単位船速より細かい単位の船速だけ船速を変化させた場合の燃費の変動量を算出し、燃費の変動量が最も小さいゾーンの船速を変更する。

船速の再設定によって所定距離と所定時間の航行距離とが一致した場合、再設定後のゾーン毎の船速を船速計画として採用することができる状態になるが、船速制御装置１０は、推進消費電力算出部１２、機器消費電力算出部１３、発電最適化部１４、船速選定部１５及び船速再設定部１６による処理を再実施する。すなわち船速制御装置１０は、もう一度処理を再実施して船速計画を再決定する。

船速計画の再決定に際して、推進消費電力算出部１２は、ゾーン毎の現場情報を再設定された船速に対応した現場情報とした条件下で処理を再実施する。これは、ゾーン毎の船速が再設定されることでゾーン毎の船舶の所在（位置）が変わることから、ゾーン毎に適用すべき現場情報が再設定前と異なる現場情報になることがあるためである。よって、推進消費電力算出部１２は、ゾーン毎の現場情報及び当該現場情報から予測される推進抵抗をより適正なものとする目的で、ゾーン毎の現場情報を再設定された船速に対応した現場情報とした条件下で処理を再実施する。なお、初回の推進消費電力の算出は、所定の条件下で行われる。例えば、推進消費電力算出部１２は、初回の推進消費電力の算出時において、船舶が全ゾーンを等速で航行するものとしてゾーン毎の推進消費電力を算出する。

船速制御装置は、船速選定部１５により選定されたゾーン毎の船速で航行した場合の所定時間の航行距離と運航計画によって定められた航路全体の距離である所定距離とが一致するまで、ゾーン毎の現場情報を再設定された船速に対応した現場情報とした条件下での処理の再実施を繰り返す。

運航計画を示すデータ（運航計画データ）、推進モデル、現場情報、機器稼働予定情報、負荷予測モデル、発電モデル、数値モデル等の船速計画に係る各種のデータは、例えば船速制御装置１０が備える図示しない記憶装置に記憶されているが、一例であってこれに限られるものでない。他の一例として、当該各種のデータは、船速制御装置１０と通信可能に設けられた外部の情報処理装置（データベース）に記憶されていてもよい。また、現場情報等、運航計画に係る各種のデータの一部又は全部は、外部の情報源から定期的又は不定期に配信されたより新しい情報により更新され得る。また、現場情報等の変化に応じて、機器稼働予定情報（例えば気温に応じた空調等の利用状況）が変化することもあり得る。船速制御装置１０は、これらの情報の更新に連動して、最適船速計画の再決定を行うようにしてもよい。

発電機制御部１７は、船速計画により定められた船速に対応する推進消費電力及び機器消費電力に基づいて、ゾーン毎に要求される電力量を算出し、算出された電力量に応じて発電機の動作を制御する。具体的には、発電機制御部１７は、推進消費電力算出部１２による算出結果に基づいて、最適船速計画が示すゾーン毎の船速に対応したゾーン毎の推進消費電力を特定する。発電機制御部１７は、特定されたゾーン毎の推進消費電力とゾーン毎の機器消費電力とを合算し、ゾーン毎の消費電力を算出する。発電機制御部１７は、算出されたゾーン毎の消費電力に応じた電力量を発電機に発電させるよう、ゾーン毎に発電機の動作を制御する。

自動操縦装置２０は、所謂オートパイロットである。自動操縦装置２０は、運航計画データと最適船速計画データを用いて船舶の推進及び操舵に係る各部（発電機、スクリュー駆動部等）を動作させて、運航計画により定められた航路を最適船速計画により定められたゾーン毎の船速で船舶を航行させる。

ディスプレイ３０は、船舶の航行に係る各種の情報を表示する。具体的には、表示部は、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置を有し、船速制御装置１０、自動操縦装置２０、図示しないＧＰＳ装置及びその他船舶に設けられた各種のコンピューターと接続され、運航計画、最適船速計画、船舶の位置及びその他航行に係る各種の情報を表示する。

図９は、船速制御装置１０による最適船速計画の決定に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。図９を参照して、船速制御装置１０による処理の流れについて説明する。

ゾーン分割部１１は、運航計画によって定められた航行開始時刻から航行終了時刻の間の所定時間を複数のゾーンに分割する（ステップＳ１）。推進消費電力算出部１２は、現場情報初期値の設定を行う（ステップＳ２）。上記のように、現場情報は、各座標における航海中の各時刻の予報・予測情報である。このため、各座標において時々刻々変化する気象海象の予報・予測情報から、各ゾーンに対応する現場情報がどの時刻のどこの座標のものになるのか指定する必要がある。よって、航行開始時刻と船速の関係から、各ゾーンの開始時刻における座標を計算し、時間と座標から各ゾーンに対応する現場情報を抽出する。ステップＳ１で分割された複数のゾーンに対するステップＳ２の処理では、分割された各ゾーンの現場情報は、１航海を所定時間で一定船速で航行した場合に各ゾーンに至った時点での現場情報とする。推進消費電力算出部１２は、推進モデルと現場情報とを利用して、ゾーン毎の推進消費電力を算出する（ステップＳ３）。機器消費電力算出部１３は、機器稼働予定情報と負荷予測モデルとを利用して、ゾーン毎の機器消費電力を算出する（ステップＳ４）。発電最適化部１４は、発電モデルを利用して、発電燃料消費量を算出する（ステップＳ５）。船速選定部１５は、ゾーン毎の推進消費電力及び機器消費電力、発電燃料消費量並びに数値モデルに基づいて、ゾーン毎に、燃費が最も良い船速を選定する（ステップＳ６）。

船速再設定部１６は、ゾーン毎に船速選定部１５により選定された船速で航行した場合の所定時間の航行距離を算出する（ステップＳ７）。船速再設定部１６は、運航計画によって定められた航路全体の距離である所定距離と算出された所定時間の航行距離とを比較し、所定距離と所定時間の航行距離とが一致するか否か判定する（ステップＳ８）。ステップＳ８にて所定距離と所定時間の航行距離とが一致すると判定された場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、船速再設定部１６は、当該船速計画を最適船速計画として決定する（ステップＳ９）。すなわち、ゾーン毎の座標と現場情報との関係を更新する必要がない船速計画が得られたことから、最も良い燃費で航行することができる船速計画が得られたことになる。

ステップＳ８にて所定距離と所定時間の航行距離とが一致しないと判定された場合（ステップＳ８；Ｎｏ）、船速再設定部１６は、燃費の変動量が最も小さいゾーンの船速を変更することで、所定距離と所定時間の航行距離との差を縮める。具体的には、船速再設定部１６は、例えば船速を所定単位船速だけ変更した場合に燃費の変動量が最も小さいゾーンの船速を所定単位船速だけ変更する（ステップＳ１０）。船速再設定部１６は、所定距離と所定時間の航行距離とが一致するまで、ステップＳ１０の処理を繰り返し行う（ステップＳ１１；Ｎｏ）。所定距離と所定時間の航行距離とが一致すると判定された場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、船速制御装置１０は、ゾーン毎の現場情報を再設定された船速に対応した現場情報とし（ステップＳ１２）、ステップＳ３に移行してゾーン毎の船速の選定に係る処理を再実施する。

以上のように、本実施例によれば、ゾーン毎に選定された発電機の燃費が最も良い船速、すなわち最も燃費が良い船速を前提として、係る船速で航行した場合の航行距離と運航計画により定められた所定距離とが一致しない場合に、燃費の変動が最も小さいゾーンの船速を再設定する。これによって、航行距離を所定距離とするための船速の調整に伴う燃料消費を最小限に抑えることができる。また、電気推進船の推進による消費電力だけでなく、船内の機器の稼働による消費電力も考慮されるので、船における全消費電力をより高い精度で求めることができることから、より良い燃費となる船速の選定及び再設定を行うことができる。よって、本実施例によれば、より良い燃費で運航計画に従った航行を行うことができる。

また、本実施例によれば、船速の再設定に関する処理をより簡易な処理とすることができるので、より簡易な仕組みによる船速制御装置１０等を提供することができることから、低コスト化等が容易となる。

また、本実施例によれば、航行中の機器の稼働の有無等に応じて変化する消費電力需要に応じた船速の選定及び再設定を行うことができるので、機器による消費電力の相対的な変化に応じて全体の消費電力が平均化するように推進に関する消費電力、すなわち船速の調整を行うことで全体の消費電力をより平均化することができる。よって、発電機に要求される発電量の需給変動をより小さくすることができる。すなわち機器の稼働の有無等による電力の需給変動に伴う燃費の悪化を抑制することができることから、より良い燃費で運航計画に従った航行を行うことができる。

また、本実施例によれば、運航計画により定められた日時における航路の気象や海象が考慮された推進消費電力を算出することができるので、より高い精度で船速と消費電力との関係を得られることから、より良い燃費で運航計画に従った航行を行うことができる。

また、本実施例によれば、再設定後の船速で航路を航行した場合におけるゾーン毎の気象海象情報に基づいて推進消費電力を再度算出することから、より高い精度で消費電力を算出することができる。よって、より良い燃費で運航計画に従った航行を行うことができる。

なお、本発明の実施形態は上記の実施例に限定されない。例えば、上記の実施例では、船速制御システムの一構成として船速制御装置１０が設けられているが、船速制御装置１０単独でも動作することができる。この場合、当該船速制御装置１０により出力された船速計画（最適船速計画データ）を電気推進船の自動操縦装置２０に転送することで、当該船速計画を利用することができる。

上記の実施例では、船速選定部１５により選定されたゾーン毎の船速で航行した場合の所定時間の航行距離と運航計画によって定められた航路全体の距離である所定距離とが一致するまで、ゾーン毎の現場情報を再設定された船速に対応した現場情報とした条件下での処理の再実施を繰り返しているが、一例であってこれに限られるものでない。例えば、再設定後の船速で航路を航行した場合におけるゾーン毎の気象海象情報に基づいて推進消費電力を再度算出する処理を所定回数繰り返し、繰り返し回数に応じた複数の船速計画のうち最も燃費の良い船速計画を選択するようにしてもよい。

上記の実施例では、ゾーン分割部１１は、所定の時間単位（例えば一時間単位）で所定時間を分割しているが、一例であってこれに限られるものでない。ゾーン分割部１１によるゾーンの分割の具体的内容は任意に変更可能であり、例えば分割されたゾーンの一部又は全部の時間が他のゾーンと異なる時間（不均等）であってもよい。

負荷予測モデルは、発電機を含む機器の排熱の利用（熱併給発電）を考慮したモデルであってもよい。すなわち、負荷予測モデルに発電機等の機器の動作状況をフィードバックするようにしてもよい。

上記の実施例におけるディスプレイ３０は、船速制御システムの一構成として設けられているが、一例であってこれに限られるものでない。例えば、船速制御装置１０として機能する情報処理装置の処理内容に応じた表示を行う表示部（表示装置）をディスプレイ３０として用いてもよい。

上記の実施例では、船速制御装置１０は、ソフトウェア・プログラムを利用したコンピューター処理によりゾーン分割部１１、推進消費電力算出部１２、機器消費電力算出部１３、発電最適化部１４、船速選定部１５、船速再設定部１６、発電機制御部１７の機能を実現しているが、これらの機能の一部又は全部を専用のハードウェアによって実現してもよい。

１ 船速制御システム
１０ 船速制御装置
１１ ゾーン分割部
１２ 推進消費電力算出部
１３ 機器消費電力算出部
１４ 発電最適化部
１５ 船速選定部
１６ 船速再設定部
１７ 発電機制御部
２０ 自動操縦装置

Claims (7)

1. 所定距離の航路を所定時間で航行する運航計画に従って航行する電気推進船の船速制御を行う船速制御装置であって、
   前記所定時間を複数のゾーンに分割するゾーン分割部と、
   前記ゾーン毎に、前記電気推進船の推進による消費電力である推進消費電力を算出する推進消費電力算出部と、
   運航中に稼働する機器の稼働予定時間帯に従って船内の機器が稼働した場合に前記複数のゾーンの各々で船内の機器によって消費される電力である機器消費電力を前記ゾーン毎に算出する機器消費電力算出部と、
   前記推進消費電力及び前記機器消費電力に基づいた前記ゾーン毎の全消費電力を発電した場合に各ゾーンで発電機の燃費が最も良くなる船速を前記ゾーン毎に選定する船速選定部と、
   前記船速選定部により選定された前記ゾーン毎の船速を再設定する船速再設定部とを備え、
   前記船速再設定部は、前記船速選定部により選定された前記ゾーン毎の船速で前記所定時間を航行した場合の航行距離が前記所定距離と一致しないとき、船速を所定単位船速だけ変更した場合に燃費の変動量が最も小さいゾーンの船速を前記所定単位船速だけ変更する処理を前記航行距離と前記所定距離とが一致するまで繰り返す
   船速制御装置。
2. 前記機器消費電力算出部は、運航中の船内の機器の稼働の有無及び稼働する機器の稼働予定時間帯を示す情報を含む機器稼働予定情報を用いて前記機器消費電力を算出する
   請求項１に記載の船速制御装置。
3. 前記推進消費電力算出部は、前記航路の気象海象情報を含む現場情報に基づいて前記推進消費電力を算出する
   請求項１又は２に記載の船速制御装置。
4. 前記推進消費電力算出部は、再設定後の船速で前記航路を航行した場合におけるゾーン毎の気象海象情報に基づいて前記推進消費電力を再度算出し、
   前記船速選定部は、前記機器消費電力及び前記推進消費電力算出部により再度算出された前記推進消費電力に基づいて、前記ゾーン毎に、発電機の燃費が最も良い船速を選定する
   請求項３に記載の船速制御装置。
5. 請求項１及至４のいずれか一項に記載の船速制御装置と、
   前記船速制御装置により設定された前記ゾーン毎の船速で前記電気推進船を航行させる自動操縦装置と、
   を備える船速制御システム。
6. 所定距離の航路を所定時間で航行する運航計画に従って航行する電気推進船の船速制御を行う船速制御方法であって、
   前記所定時間を複数のゾーンに分割することと、
   前記ゾーン毎に、前記電気推進船の推進による消費電力である推進消費電力を算出することと、
   運航中に稼働する機器の稼働予定時間帯に従って船内の機器が稼働した場合に前記複数のゾーンの各々で船内の機器によって消費される電力である機器消費電力を前記ゾーン毎に算出することと、
   前記推進消費電力及び前記機器消費電力に基づいた前記ゾーン毎の全消費電力を発電した場合に各ゾーンで発電機の燃費が最も良くなる船速を前記ゾーン毎に選定することと、
   選定された前記ゾーン毎の船速を再設定することとを含み、
   選定された前記ゾーン毎の船速で前記所定時間を航行した場合の航行距離が前記所定距離と一致しないとき、船速を所定単位船速だけ変更した場合に燃費の変動量が最も小さいゾーンの船速を前記所定単位船速だけ変更する処理を前記航行距離と前記所定距離とが一致するまで繰り返す
   船速制御方法。
7. 所定距離の航路を所定時間で航行する運航計画に従って航行する電気推進船の船速制御用プログラムであって、
   前記所定時間を複数のゾーンに分割するステップと、
   前記ゾーン毎に、前記電気推進船の推進による消費電力である推進消費電力を算出するステップと、
   運航中に稼働する機器の稼働予定時間帯に従って船内の機器が稼働した場合に前記複数のゾーンの各々で船内の機器によって消費される電力である機器消費電力を前記ゾーン毎に算出するステップと、
   前記推進消費電力及び前記機器消費電力に基づいた前記ゾーン毎の全消費電力を発電した場合に各ゾーンで発電機の燃費が最も良くなる船速を前記ゾーン毎に選定するステップと、
   選定された前記ゾーン毎の船速を再設定するステップとを電子機器に実行させ、
   選定された前記ゾーン毎の船速で前記所定時間を航行した場合の航行距離が前記所定距離と一致しないとき、船速を所定単位船速だけ変更した場合に燃費の変動量が最も小さいゾーンの船速を前記所定単位船速だけ変更する処理を前記航行距離と前記所定距離とが一致するまで繰り返す
   船速制御用プログラム。

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