船舶能效智能化控制与管理探讨.docx

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1、随着我国航运业互联网+船舶能效管理模式转变.船舶能效管理已由粗放化、孤岛化.碎片化向精细化、智能化、集成一体转变，为绿色智能航运提供了强力力的技术支控.船舶能效智能化控制与管理，其内涵和外延广泛，不同研究者有不同解读，木文恭于中国船级社发布的4智能船的规范?智能能效管理框架，通过对船舶能源加装、主要耗能设备能耗计量、能耗和肮行设备工况监测、能效分析与评砧、能效智旎优化与幼助决策实现全的能效智能化控制与管理.表：全船能效智能化控制与管理概跑I.船舶能耗设缶数据采集与监测能耗相关设生参效果集疑能设备实时敷掘采集及在线监费2、船舶能耗分布船的能量消耗分布分析点耗能设着能量利用效率分析坪估3、船舶能效

2、分析能源管理方法能效统计分析方法4、船舶能效W能优化技术期的纵愎优化趋于纵修优化的佳配我船1航速优化箱船航行绩效优化5、全船能效智能Ift测与管理系统系统综合方案At据交畏与通信系统数据称铭系统功能1、船舶能耗设备数据采柒与监测(I)能效数据采集数据采集是管理与控制的基础包括船舶加装燃料的全过程数吊:.主机、辅机、悒炉等耗能设备能耗与运行工况参数，航行设备如计程仪、全球P星定位系统、帧斜仪、风速风向仪、测深仪，其它如轴功率计、油般(柜)液位计等设在数据实现实时采集，且能在本地存体，(2)哌集数据传输数据采集版率基于原设备设计.对采集数据进行自动提取,船岸定时同步,自动解析到服务器,整个过程无需

3、人为参与，达到智能化传怆的目的.(3)设备输出接口采集系统能接收接口类型包括串口RS232、RU22、RS485.TCP/IP与UDP仍议，其怫议格式可以为NMEAO1.83,MODBUS或类似NMEAO183格式的厂家自定义格式.(4)数据发送协议各厂家的数据发送协议差别较大，聚集系统能适配主流报警系统厂家的数据发送协议，包括KOnRSberg,JRC.SaniE1.ectronics.TERATEC.BeinacPraXiS等。(5)轴功率、波Ift计集成方案根据船上的实际环境需要,支持轴功率和流量计单独.说接入到报警系统中，或二者合并成个发送模块的把种集成方案，极大地筒化了船上数据采集改

4、造的过程，节约了成本，(6)数据监测船端可采用小S体系结构架设能效服务器,所有接入局域网的电脑均能通过特定的网址访问，方便实时监测分析评估，2、船船能幅分布分析以船舶能埴消耗蜒型模型和船仙能敬利用效率评估体系为基础，根据主副机、锅炉、电力负载以及其他耗能装置运行工况.按能流关系开展全船能眼消耗统合管理，实现船舶能成消耗分布分析、实现电点系统及设备能信利用效率评估.可连续监测船舶能限流动方向.V握船如能量消耗分布状况、及时发现能业利用薄弱环节和节能空间，有针对性的提高船帕能量效率.3、船舶能效分析评估(1)能源管理船用燃油计浆方法，包括惚油供应单(BDN)和油船定期测依船上油舱监控、燃烧过程的流

5、量计监测,通过渡MCO2排放殳计算等,基于实时采集的各能耗设备(主机、副机和揭炉)流量计燃油计量数据、各燃油舱柜燃油计量数据,通过计驾机软件系统,可实现燃油加奘、不同设备不同燃油种类消耗的全过程监测、统计与管理.(2)能效统计分析具有广泛代表性的船舶能效评估指标包括短运输功C02排放(EEOI)、埒运输功油耗、每海里油耗.每海里C02排放、称运输单位C02排放,以及降速比和载货址利用率等辅助决策指标.各能效指标应可按不同时间单位进行趋势分析和关联分析.4、船舶能效智能优化技术(I)船船纵倾优化采用数(ft仿真与船模试验相结合的方法,可以快速计算船的在不同装敬工况、不同肮速.不同纵候下的阻力性能

6、，建立不同纵帧的阻力性能数据昨，并采用寻优方法，根据铅舶实际航行中的工况，为船舶提供最佳纵倾浮态操纵方案，降低船加肮行阻力。(2)域子纵倾的最佳配载通过纵候优化和常规装敦仪联合.整合最佳纵做提供苜尾吃水数据和装载仪提供的船舶安全指标数据,为寻找最佳配我方案提供必要的优化指标和约束条件.通过多策略级法和自适应调整措施，自动迭代调整货物和压我水,在保障船舶安全的前提下，快速实现最佳纵假目标，自动生成优化配我方案，省去了常规方案的繁琐工作量，提高了工作效率，节省了成本.避免了人为出现的问翘.(3)俯船航速优化根据航次计划，结合船舶设在实时数据，预报抵港时间及距目的港的距离，航行过程中，根据天气海况、

7、设备工况、船体效率等或历史数据给出对航行计划的航速或主机转速执行隹议.肮段划分根据航战上转向点和航程，以相邻两个转向点划分为一个航行分段,该分段内航向单一。为防止因分段过长而造成海洋状况差异较大，建议一个航行分段不大于300海里。主机油耗模型创建主机转速功率-燃油消耗率数据座，为主机油髭模型提供查询依据，同时该数现库可以的若能效监测数据的不断枳累自动更新完善，保证主机油耗模型的准确性。航速优化根据航行计划录（导）入航行信息.包括离港时间、抵港时间、出发港口、抵达港口航行总里程、开航前排水房和开航前助船吃水等伯恩,航次转向点信息，包括各分段顺序号、经,6度、航向、航程等信息，航段自动划分，并给出

8、各分段优化航速，实现航速优化。（4）船舶绩效优化基于天气、海况、滑失率、船体阻力、航速等多因素的船舶肮行绩效参数体系,以及船船航行、靠港等状态，评估船舶缄效，指导运营管理.船舶营运效率通过关联营运参数，量化营运数据之间的相关性，制定船船运苜效率指标，为船公司制定营运计划提供决策依据.常用评估指标有船舶苜运效率、年度货物周转指数、年度航行指数、年度调忍指数、年度货物运输利用指数、年度货物周转指数、年度航行指数、年度平均集海里主机燃油油耗等，不同船型可以使用不同的评估指标.船舶能效状态评估以营运船舶监测的能效数据为基础.结合海况、工况数据,建立和应的评估模型.实现对能耗设备能效状态实时后评估、设备

9、能耗异常实时分析异常预警、同类型朋不同朋舶的健耗衡准对比分析等，可怖助船岸管理人员及时了解设备能效状态，提供M修辅助决策。船体效率作用于船体航行的有效功率与螺旋桨发出的用于助推船舶的功率之比可以反映相同装我、海况状况下明体的脏污情况，常用于评估船体效率，长期连续监测，可以评估船体和螺旋桨的脏污情况，可结合修船计划对船体和螺旋桨迸行活治保养，船舶运苜效益船舶营运成本是航运企业（或船东）为提供海上运输用务所支出的一切费用的总和.有许多划分方法，通常采用固定成本和变动成本的分类方法.固定成本是指在一定时间范围内尽管运业变动但其息额相对稳定而不受影响的那部分费用，只要航运企业一经建立，即使运量为零，也

10、会发生固定成本,主要包括船员费、润料费、物料备件费、折旧费.修理费、保险费、管理费和其它费用：变动成本是指发生总额的着运从、港口流转、组织方式等因素变动而变动的戏用，主要包括燃料费、港口及运河费用等。航次经济饮益是在航次开始之前对船舶首运经济效果所做的测算，根据恃选航次的货运JIh运费率、肮线及船的本身的有关资料以及港11使费和燃油价格,估算各肮次的收入、成本、每天净收益及其它羟济指标.在揽货、签订运输合同、两货船舶之前需要做这种估算.航运企业（或船东）可以估算某个航次是否盈利，而且经过各个航次之间的航次估算结果的对比，实现觥次效益最大化。5、解舶能效智能化捽制与管理系统借助计亢乱系统,可以实

11、现铅帕能效管理与控制的智能化.通过对第帕航行状态数批;、设备运行数据、能耗排放数据的智能那知、自动采集和在畿监测，地于层次分析、数据挖掘、智能优化等方法，利用大数据处理、数值分析及仿文优化等关题技术，实现对航行行为及船的耗能设备监测预警、能源管理和能效分析评估、辅助决策等功能,指导肮行优化、航行绩效评估、航运管理决策等.构建铅的能效智能方案.系统在设计开发时应充分利用船他局域网、船岸通讯、互联网技术，打造助岸一体的船加能效却能应用，助力航运绿色智能发展。船舶智能能效优化关犍技术研究现状与展望智能能效管理作为智能船舶发展的重要组成部分之一，可以实现铅帕能效的自动监测、分析与自主决策，对提升船舶的

12、绿色化与智能化水平具有重要意义.通过分析船的智能能效管理规范与检验指南，I羽绕船舶能效智能监控与系统设计技术、船加智能能效大数据应用技术、智能能效优化模型与智能算法等核心何跑,系统分析船舶智能能效优化的国内外发展现状.结合目前的研究现状，提出船舶智能能效优化存在的不足与面临的挑战，对智能能效优化的未来发展与研究方向做出展里，以期为智能船舶能效管理提供卷考。中国船侬社于2020年发缶了新版M智能班船规范h该规范体系主要包括自主操作、远程捽制、智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平价等几个方面5,其中，智能能效管理作为智能船舶规他？体系的组成部分之一，是以实现船舶能效

13、实时就控、智能评估及优化，进而提高船加能效管理水平为目的，通过大数据挖据技术、数值分析及担能优化等技术，来为船舶提供数据评估分析结果与辅助决策隹议.智能能效管理的研究与应用对促进船船的智能化与色化发展.以及对市场竞争力的提升具有重要意义6.船帕能效智能优化技术与方法的研究及应用，不仅是我国世行国际减排公约的必然要求，也是落实船舶绿色智能发展战略的有效措施，同时,也是航运企业实现降本增效、提升市场竞争力的有效方法.本文拟针对船舶智能能效优化方法的核心内容，系统地分析船舶智能能效管埋的国内外发展现状，具体包括船舶智能能效管理规范与检验指南、船帕能效智能监控与系统开发、船船却能能效大数据应用技术研究

14、、船舶皆能能效优化模型与智能算法等关键技术，然后在此基础上，提出船的智能能效发展存在的不足与面临的挑战.并对智能能效优化的未来发展与研究方向做出展望，以期为船舶智能能效优化方法的研究与发展提供参考.I船舶智能能效管理规范与检验指南中国船级社发布的M智能船船规范3明确提出了智能能效管理的相关要求）,此外，船的智能能效管理检验指南针对智能能效优化的一般要求、能效智能在线监控、航速优化、基于纵做化的最佳曰敦等几方面也做J相关要求71.如图I所示.R初次检穿）回助决策）智使能效管理W三X础数据Ift7-F分析系统.，保次iM伊回（的就证化）【的航速优化J1.图I智能能效管理检验指南概览“智能能效优化的

15、做要求“规定，船舶应具有智能能效管理功能标忐，包括携干航速优化和纵做优化的船舶皆能能效管理2部分S）,所开发的“船的能效智能在线监控系统“需要实现船舶能效数据的监测、采集、传输存取,采用数据分析技术对朋伸能耗/能效及排放水平进行分析,对能效、能耗进行评估，并在此暴础上进行辅助决策，从而优化船的的能效水平|5|,此外,针对基于班次计划和经济效益的凯速优化”也分别提出了具体要求，其中，前者根据天气、海况和船舶效率等因素评估其对船舶肮速的影响.并在此基础上提出航速优化方法：后齐根据州船的各项营运费用时整个航次的羟济效益予以评估，进而进行航行优化决策15b“荔于双忸化的最佳配载系统”需包括数据采集单元、双忸性能分析基础数据库以及纵做优化分析功能（5.2船舶智能能效监控与系统开发随存信息传憎及无戏通信等技术的不断发展，船舶能效在线!Ki控技术也得到了快速发展.国内外在船船能效在找监控技术方面开展了大比研究，井相海推出了多种船说能效监控系统8卜如表1所示.1开发的能效监控系统鲍”“勃抄A1.tMMNke；：Mwmn.U.rm化与上UO-AMMttHOtat?t.ntMfMttft*tff*MwrUBCO1.M1.