申请/专利权人：武汉长江船舶设计院有限公司;无锡赛思亿电气科技有限公司

申请日：2021-06-24

公开（公告）日：2023-09-15

公开（公告）号：CN113393048B

主分类号：G06Q10/04

分类号：G06Q10/04;G06Q10/0639

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.09.15#授权;2021.10.01#实质审查的生效;2021.09.14#公开

摘要：本发明公开了一种电动游轮航行能耗预测与控制方法，步骤如下：S1、设定游轮航行时间；S2、实时获取航行信息；S3、加载航行历史信息；S4、游轮航行所需总能耗计算；S5、游轮上行下行能耗计算；S6、游轮航行航速规划：根据航行总能耗和上行下行过程能耗计算公式，结合约束条件，以游轮t时刻时，航行所需总能耗最小为目标条件，计算得出游轮当前最佳航速值，同时，得出t时刻时游轮航行所需的最小总能耗；S7、娱乐设施开放度规划；S8、游轮航行能耗控制：根据系统计算得出的上行或下行实时航速和娱乐设施开放度，控制游轮的航速和娱乐设施的功率。

主权项：1.电动游轮航行能耗预测与控制方法，步骤如下：S1、设定游轮航行时间游轮航行线路固定，航行过程包括上行、停靠和下行，其中上行时间记为T1停靠时间记为T2,下行时间记为T3，T3∈[3,5]；总航行时间记为T0，T0＝T1+T2+T3，单位均为h；S2、实时获取航行信息从岸端监管系统获取航线的航道信息，包括拥堵航段位置信息及该航段推荐航速，根据航道信息将航线划分为n个航段，第i个航段长度为Li，i＝1，2，…，n，起点和终点位置分别为Lis和Lie，第i个航段Li的参考航速为Vi，i＝1，2，…，n，如果出现拥堵航段，驾驶员根据该航段实际航行情况，适时调整或取消该航段航速限制；从岸端监管系统获取水流速度VW，同时通过船载水流速度传感器，实时获取船舶周围水流速度VS；计算得到水流速度融合值VT＝0.8VS+0.2VW；实时获取游轮当前剩余能量E0L；S3、加载航行历史信息根据航道水文情况以及对应的航行历史数据分类，获取在与目前相同的水文条件下游轮上行和下行的历史能耗值，分别记为EuT和EdT；S4、游轮航行所需总能耗计算分析电动游轮航行过程中总能耗E0：E0＝E1+E2+E3；其中，E1为推进系统能耗，E2为娱乐设施能耗，E3为日用负载能耗，单位均为kWh；对推进系统能耗E1进行分析计算，在电动游轮上行或下行过程中产生推进系统能耗，推进系统能耗由推进器有效功率对航行时间积分得到，根据推进器试验数据得出t时刻的最佳航速Vt与推进器有效功率Pt之间的关系为：Pt＝FVt,0≤t≤T0；电动游轮静水航速V0，单位kmh和推进器有效功率P，单位kW的函数关系表达式为P＝a×V0b,V0∈[9,22]；系数a和b由推进器试验数据拟合得出；考虑航道拥堵情况，根据航道信息设定各拥堵航段航速值；游轮上行时，当即船只在第i个航段时，且第i个航段为拥堵航段，则令该拥堵航段的实时航速值：Vt≤Vi；且满足S为游轮上行或下行总行程；游轮下行时，当即船只在第j个航段时，且第j个航段为拥堵航段，则令该拥堵航段的实时航速值：Vt≤Vj；且满足S为游轮上行或下行总行程；则t时刻时，推进系统能耗E1t为：分析计算娱乐设施能耗E2，娱乐设施消耗功率Pa由游轮娱乐设施开放度δ确定，t时刻，娱乐设施消耗功率Pat为：Pat＝δtPm；其中，δt∈[0,1]，Pm为游轮娱乐设施最大功率，初始情况下，δ0＝0.9，若未调整娱乐设施开放度，则一直按初始值执行；则t时刻之后，娱乐设施能耗E2t为：日用负载功率Pn为定值，则t时刻之后，日用负载能耗E3t＝Pn×T0-t；由此，得出t时刻之后，电动游轮航行所需的总能耗E0t为 S5、游轮上行下行能耗计算游轮上行或下行能耗包括推进系统能耗、娱乐设施能耗和日用负载能耗，游轮上行能耗游轮下行能耗根据游轮上行和下行的能耗历史数据，在相同水文条件下，得出上行和下行能耗范围：上行能耗取值范围为Eu∈EuT-Wu，EuT+Wu下行能耗取值范围为Ed∈EdT-Wd，EdT+Wd其中，Wu和Wd分别为上行和下行能耗裕度；S6、游轮航行航速规划根据航行总能耗和上行下行过程能耗计算公式，结合约束条件，以游轮t时刻时，航行所需总能耗E0t最小为目标条件，计算得出游轮当前时刻，即t时刻的最佳航速值Vt，计算公式及约束条件如下： 由上式计算得出当前时刻，即t时刻的最佳航速Vt，若存在多解，则选取当前最佳航速最大值作为最优解；同时，得出t时刻时游轮航行所需的最小总能耗E0t；S7、娱乐设施开放度规划为保障游轮航行可靠，游轮须剩余部分能量做应急使用，即为应急能耗Ee；在保障应急能耗Ee的条件下，适当调整娱乐设施开放度δt，其调整量Δδt为：当Δδt≥0时，娱乐设施开放度δt可保持当前值，或增加值不大于Δδt；当Δδt0时，娱乐设施开放度δt需减小Δδt；S8、游轮航行能耗控制根据系统计算得出的上行或下行t时刻的最佳航速Vt和娱乐设施开放度δt，控制游轮的航速和娱乐设施的功率。

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