用于確定用于船只的路線的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于確定用于船只的路線的計算機實現(xiàn)的方法。該方法包括定義船只的一個或多個性能變量和影響性能變量的動態(tài)輸入?yún)?shù)的步驟。獲得在船只的操作期間來自傳感器的測量結果和船只操作的信息并產(chǎn)生動態(tài)輸入?yún)?shù)的集合。通過定義性能變量與動態(tài)輸入?yún)?shù)之間的一個或多個關系來創(chuàng)建用于模擬船只的性能的模型。選擇要在模型中優(yōu)化的所述性能變量中的一個或多個以用于確定用于船只的路線。通過將新的測量結果用于產(chǎn)生要在模型中使用的新的輸入?yún)?shù)的集合并使用其值取決于路線的一個或多個所選性能變量而針對船只性能來計算模擬結果。找到對于其而言船只性能的模擬結果滿足針對所選性能變量設定的一個或多個標準的路線。連同接收新輸入數(shù)據(jù)連續(xù)地更新該優(yōu)化結果以用于確定與用于優(yōu)化結果的設定標準具有更好符合性的路線。本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行此類方法的系統(tǒng)和計算機程序。
【專利說明】用于確定用于船只的路線的方法和系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于用于船只的路線的優(yōu)化的方法和系統(tǒng)及計算機程序。
【背景技術】
[0002]在遠洋船中，使用例如油或有時天然氣之類的燃料作為能源并使用柴油引擎作為主引擎。在大型海船中，可存在使船的發(fā)電機或主推機器旋轉(zhuǎn)的若干柴油引擎。燃料在港中或在航行期間通過燃料車(fuel tanker)輸送給海船。還可能存在可用的不同種類的燃料和并行地且同時地驅(qū)動的若干柴油引擎。
[0003]功率產(chǎn)生和推進系統(tǒng)已經(jīng)是用于連續(xù)調(diào)整、控制和監(jiān)視以便實現(xiàn)最佳效率的目標。功率控制是船只的控制系統(tǒng)的基本部分。同樣地，控制推進系統(tǒng)以通過使用可用電和/或初級能量(primary energy)來產(chǎn)生所需功率。然而,在實踐中，能量的充足性不如設備及其控制系統(tǒng)的效率那么關鍵。
[0004]通過控制船上的單獨設備的功率，可以高效地且經(jīng)濟地消耗能量。這例如適用于單獨推進單元、泵送設備、照明和加熱設備及其他輔助設備。
[0005]很多因素影響海船的總能量效率且應在船只的動力設備的優(yōu)化和配置、燃料類型的選擇、船只的調(diào)平和橫傾及規(guī)劃的路線中考慮在內(nèi)。
[0006]用于路線優(yōu)化的當前解決方案通常基于簡單的船體和風組模型。
[0007]由美國專利7，774，107提出了一種更高級的解決方案，其提出了一種用于借助于導航控制方法來引導例如船只的移動平臺的方法和一種用于沿著路線模擬比如天氣預報的預測條件使得可以將遭遇的可能條件考慮在內(nèi)的方法。
[0008]日本專利文獻62279195的解決方案涉及由根據(jù)天氣、海洋天氣、海圖信息和推進性能來規(guī)劃獲得最大能量節(jié)省的航線的導航程序控制設備來將操舵控制和主引擎控制集成。
[0009]WO公開2008/096376提出了一種依賴于預定能量使用模型和接收的環(huán)境條件的路線選擇方法。
[0010]本發(fā)明的目的是開發(fā)用于路線優(yōu)化的多功能和多目的方法。
[0011]在本申請中使用的術語在申請正文中使用以下術語調(diào)平(TRM):縱向(俯仰)方向上的船只的浮動傾度，即船只的船頭和船尾的下沉之間的差。
[0012]橫傾(LIST):橫向(滾轉(zhuǎn))方向上的船只的浮動傾度。
[0013]吃水深度(DRAFT ):船只的船身中部下沉。
[0014]浮動位置(FLOATING POSIT1N):調(diào)平、吃水深度或橫傾或調(diào)平、吃水深度和橫傾的任何組合。浮動位置影響船只的排量(displacement)、濕表面和水阻力。
[0015]動力設備配置(POWER PLANT CONFI⑶RAT1N):不同功率發(fā)生和消耗設備(例如柴油發(fā)電機、軸發(fā)電機、廢熱回收系統(tǒng)等)之間的負載的共享/分配。
[0016]最優(yōu)動力設備配置(OPTIMAL POWER PLANT CONFI⑶RAT1N):履行諸如燃料消耗、排放等優(yōu)化標準的不同功率發(fā)生和消耗設備之間的負載的分配。
[0017]船只行為/船只性能(SHIP BEHAV1UR/SHIP PERFORMANCE):描述船只的實際功能，包括例如船只的移動、能量消耗、燃料消耗以及排放。
[0018]船只操作(SHIP OPERAT1N):描述了船只的機動和操舵及控制動作以便驅(qū)動引擎和電氣設備并使船只移動。
[0019]船(VESSEL)與船只(SHIP)以同義詞方式使用
海洋狀況(SEA STATE):由浪高、波浪周期、波浪方向、涌浪、風致波浪(wind-1nducedwave)等確定的海洋狀況。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0020]用于船只路線的確定的本發(fā)明的計算機實現(xiàn)的方法包括定義船只的一個或多個性能變量和影響該性能變量的動態(tài)輸入?yún)?shù)的步驟。獲得在船只的操作期間來自傳感器的船只操作信息和測量結果并產(chǎn)生動態(tài)輸入?yún)?shù)的集合。通過定義性能變量與動態(tài)輸入?yún)?shù)之間的一個或多個關系來創(chuàng)建用于模擬船只的性能的模型。選擇要在模型中優(yōu)化的所述性能變量中的一個或多個以用于確定用于船只的路線。通過將新的測量結果用于產(chǎn)生要在模型中使用的新的輸入?yún)?shù)的集合并使用其值取決于路線的一個或多個所選性能變量而針對船只性能來計算模擬結果。找到對于其而言船只性能的模擬結果滿足針對所選性能變量設定的一個或多個標準的路線。連同接收新輸入數(shù)據(jù)連續(xù)地更新該優(yōu)化結果以用于確定與用于優(yōu)化結果的設定標準具有更好符合性的路線。
[0021]用于路線優(yōu)化的船只中的本發(fā)明的系統(tǒng)包括處理器單元，其具有通過定義性能變量與影響性能變量的動態(tài)輸入?yún)?shù)之間的一個或多個關系來模擬船只的性能的模型。該模型具有用于在船只的操作期間從傳感器獲得測量結果和船只操作信息且用于連同接收新的輸入數(shù)據(jù)連續(xù)地更新模擬結果以便找到與用于優(yōu)化結果的設定性能標準具有更好符合性的路線的裝置。也包括在系統(tǒng)中的計算單元具有用于相對于一個或多個所選性能變量來優(yōu)化不同路線的裝置。此外，計算單元具有用于確定路線的裝置，該路線的模擬結果針對期望的性能變量被優(yōu)化。該系統(tǒng)還包括具有用于向模型發(fā)送描述測量結果的信號的裝置的傳感器。
[0022]本發(fā)明的計算機程序產(chǎn)品在船只中的處理器單元中運行，由模擬船只性能的模型組成。該模型定義關于船只性能的變量與呈現(xiàn)所述變量所依賴的動態(tài)輸入?yún)?shù)的參數(shù)之間的關系。計算機程序產(chǎn)品執(zhí)行步驟:在船只的操作期間從傳感器獲得船只操作信息和測量結果以用于產(chǎn)生動態(tài)輸入?yún)?shù)的集合，選擇要在模型中優(yōu)化以用于確定用于船只的路線的所述性能變量中的一個或多個，計算用于船只性能的模擬結果，由此，要在計算中使用的動態(tài)輸入?yún)?shù)基于新的測量結果且所述一個或多個所選性能變量基于不同的路線，找到對于其而言船只性能的模擬結果滿足針對所選性能變量設定的一個或多個標準的路線，并且連同接收新的輸入數(shù)據(jù)連續(xù)地更新模擬結果以便找到與用于優(yōu)化結果的設定性能標準具有更好符合性的路線。
[0023]計算單元和模型的功能被處理單元通過一個計算機程序或多個程序處理。在一個實施例中，由兩個程序來執(zhí)行方法步驟，由此，由一個程序來執(zhí)行模擬并由另一程序來執(zhí)行優(yōu)化。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)選實施例具有從屬權利要求的特性。
[0025]優(yōu)選地由于已更新模擬結果而更新路線。該方法可能涉及到一步驟，其中，基于滿足用于所選性能變量的優(yōu)化標準的模擬結果來定義若干路線候選，由此，通過選擇路線候選中的一個來執(zhí)行所執(zhí)行路線的確定。在實踐中，所確定的所選路線使用于至少一個所選性能變量、諸如燃料或能量消耗的值最小化。
[0026]本發(fā)明使得可能基于模型而且還基于某些限制對每個時刻執(zhí)行導致優(yōu)化解決方案的此類控制動作(針對例如速度或方向)。本發(fā)明的方法給出控制動作和路線兩者。然后可以在其后或同時地優(yōu)化不同過程的定時，例如水生產(chǎn)等。
[0027]優(yōu)化系統(tǒng)使用船只模型(或船模)，其基于用于借助于傳感器信號來獲得動態(tài)輸入?yún)?shù)的數(shù)據(jù)的滿標度船上測量?？梢允褂脺y量系統(tǒng)來提供輸入?？梢允褂媚軌虿蹲叫阅茏兞?、諸如船只推進功率消耗與輸入?yún)?shù)之間的關系的自學算法基于以上測量的船上數(shù)據(jù)來訓練模型。
[0028]在某些實施例中，在訓練時段期間且在操作時段期間基于多個測量數(shù)據(jù)來改變變量和參數(shù)以及它們的關系。所述變化和所述訓練時段與所述操作時段之間的過渡是在有或沒有人的交互的情況下由所實現(xiàn)的方法確定的。
[0029]本發(fā)明提供了一種通過使用基于被用作輸入的實際測量數(shù)據(jù)的船模來找到優(yōu)化所選標準的起點與終點之間的最佳路線的方式。這樣，與傳統(tǒng)方法所做的相比，可以相對于滿足性能標準而更好地且更準確地確定用于船只的路線。
[0030]當計算最佳路線時，模型將使船移動所需的能量以及輔助能量消耗考慮在內(nèi)，兩者都取決于外部操作條件且因此還有所選的路線。影響船只性能的操作條件被以更多變的方式考慮在內(nèi)，諸如船上的輔助設備的能量消耗的因素。所選路線及所需推進和輔助功率確定可以用來產(chǎn)生淡水(fresh water)和蒸汽的廢熱的量?？梢灶A測航行期間的廢熱量并相對于計算用以產(chǎn)生蒸汽、淡水等的最佳時間而優(yōu)化廢熱的回收。因此如果期望的話，提出的優(yōu)化系統(tǒng)還可以優(yōu)化蒸汽和淡水產(chǎn)生以及使用廢熱來使用熱(或從熱能產(chǎn)生的電能)的其他過程，使得這些不需要用單獨的燃油燃燒器或電來產(chǎn)生。
[0031]在本發(fā)明中使用的模型優(yōu)化燃料消耗、能量消耗和/或在規(guī)劃路線時的材料流程的后勤(logistics)。用于優(yōu)化的其他標準可能是速度、時間、距離以及船只運動。
[0032]根據(jù)組成要饋送到模型中的動態(tài)輸入?yún)?shù)的大量數(shù)據(jù)來規(guī)劃燃料消耗、船只運動和航行，動態(tài)輸入?yún)?shù)諸如船只特性、天氣和海洋條件、天氣數(shù)據(jù)、海流、海洋深度、海面狀況、環(huán)境溫度、海水溫度、空氣濕度、日間時和/或操作條件，諸如船只運動、浮動位置、負載條件、調(diào)平、推進系統(tǒng)、船只的速度、燃料成本、效率曲線、排放值和/或操作模式。
[0033]本發(fā)明的技術方案通過使用滿標度模型來優(yōu)化船或船只的航行路線，其 (i )基于實際滿標度操作數(shù)據(jù)(實際測量)
(?)隨著船只的技術條件改變而調(diào)整其本身(例如在推進器改變時或者當發(fā)生某個其他此類維護動作時)發(fā)生或由于保養(yǎng)等而存在中斷)
(iii)包括用于推進系統(tǒng)的預測模型(移動船只)以及例如相對于操作條件的主要輔助消耗設備
(iv)包括作為能量產(chǎn)生的函數(shù)的用于燃料消耗的預測模型在下文中，通過借助于附圖的某些詳細實施例來描述本發(fā)明，本發(fā)明不限于實施例。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1以框圖形式呈現(xiàn)了本發(fā)明的實施例。
[0035]圖2呈現(xiàn)了本發(fā)明的流程圖。
【具體實施方式】
[0036]圖1以框圖形式呈現(xiàn)了本發(fā)明的實施例。其圖示出根據(jù)本發(fā)明的船只性能的模型的創(chuàng)建和如何在模型的創(chuàng)建中考慮船上條件。意圖是找到控制動作，諸如速度和航線的序列，其導致最佳地滿足針對船只性能設定的優(yōu)化標準的從起點A至終點B的用于船只的路線。
[0037]該路線必須在某個標準內(nèi)，諸如在公差內(nèi)要滿足的優(yōu)化標準。該路線還可能具有關于例如水深排放的不同限制以及相對于例如用于途中的點的到達時間和時間窗進行定義的時間調(diào)度，諸如航道的使用(其必須被預先預留)等。可以存在不同的優(yōu)化標準，由此還通過優(yōu)化而提出不同的路線。
[0038]模擬模型被用于路線確定，該模型模擬船只的性能并描述不同的外部條件下的能量消耗、燃料消耗、船只運動以及船只操作等。因此，該模型定義操作期間的與船只有關的變量(諸如能量負載和能量分配)與呈現(xiàn)所述變量所取決于的動態(tài)輸入數(shù)據(jù)的參數(shù)之間的關系。
[0039]通過使用呈現(xiàn)動態(tài)輸入數(shù)據(jù)、限制和優(yōu)化標準的所述參數(shù)，找到最佳地滿足優(yōu)化標準的一個或多個路線。除優(yōu)化路線之外，在本發(fā)明的方法中可以獲得即時目標速度、推進器的操作速度和船只的航線，由此，船長能夠操作船只。
[0040]可以在航行期間更新路線，并且可以連同用來獲得新的模擬結果的新輸入數(shù)據(jù)參數(shù)建議替代路線。
[0041]圖1的框圖圖示出在模擬結果的更新中和優(yōu)化中考慮的輸入數(shù)據(jù)。附圖由表示機器、傳感器、控制和管理單元以及數(shù)據(jù)處理單元的方框組成。來自方框的箭頭描述方框的輸出且到方框的箭頭描述方框的輸入。
[0042]參考數(shù)字2、3和4:能量消耗的輸入
船只中的能量消耗設備是與推進能量有關的那些，其職責是將船只從出發(fā)港口移動并引導至目的港。其他能量消耗設備部分地獨立于船只的移動，諸如用于照明和泵送的輔助設備、用于生產(chǎn)和處理干凈水的裝置、廢水處理、蒸汽產(chǎn)生、用于船上廚房過程的設備、HVAC(供暖、通風和空調(diào))等。
[0043]例如與船只的能量消耗有關的若干變量和參數(shù)在船只的實際操作中以及船上的不同引擎和輔助設備上的能量負載的分配中被考慮在內(nèi)。
[0044]能量消耗不僅由不同設備的共同作用確定，而且還受到諸如天氣和海流、波浪、海洋深度之類的船只操作期間的外部條件以及受到操作參數(shù)的影響，該操作參數(shù)諸如速度、排放目標、操作小時以及操作模式，比如港中的行駛、公海行駛或機動行駛，其具有不同種類的需要。
[0045]發(fā)電/電氣系統(tǒng)單元2針對船只的需要產(chǎn)生所需功率，并產(chǎn)生用于推進器的推進功率。因此，發(fā)電/電氣系統(tǒng)單元向推進單元3并且向用符號表示為輔助單元4的所有功率消耗設備供應能量。
[0046]在創(chuàng)建用于船只性能的模擬模型中，來自發(fā)電/電氣系統(tǒng)單元2的信息將被傳輸?shù)教幚砥鲉卧狪用于創(chuàng)建模型以獲得從負載點到可用功率的所有基本數(shù)據(jù)以便找到用于系統(tǒng)上的正確能量平衡的模型。例如，決定發(fā)電機的數(shù)目以在模擬模型中盡可能高效地產(chǎn)生所需功率。
[0047]參考數(shù)字7:路線信息的輸入
路線信息7、諸如港口數(shù)據(jù)給出關于從起點至目的地的港口和這些點之間的任何中間點的可用信息。可以計算考慮輸入數(shù)據(jù)和海船在從起點至終點的航行期間將面對的外力的路線規(guī)劃以及用于在船只的當前操作中要使用的能量消耗的估計。此信息并不是模擬所需的而是在優(yōu)化中使用的，其中需要時間調(diào)度和航線點的信息。
[0048]參考數(shù)字8:海洋測量和預報的信息的輸入
在模型中還將海洋測量和預報的信息8考慮在內(nèi)，諸如天氣預報、實際天氣信息、海面狀況(例如波浪)、環(huán)境溫度、海水溫度、空氣濕度、海流數(shù)據(jù)、海洋深度和日間時以及給出地形數(shù)據(jù)的電子海圖14。
[0049]參考數(shù)字9:速度數(shù)據(jù)的輸入
在模型9的創(chuàng)建和模擬中將速度數(shù)據(jù)考慮在內(nèi)。
[0050]參考數(shù)字11:操作模式的輸入
操作模式11由定義海船根據(jù)其進行操作的特定細節(jié)的數(shù)據(jù)和指令組成，例如公海模式或港口模式，如果這些能夠預先預測的話。
[0051]參考數(shù)字15:船只運動的輸入
船只運動是操作條件13的示例但在這里具有自己的參考數(shù)字。
[0052]參考數(shù)字13:其他操作條件的輸入
其他操作條件13包括浮動位置(例如調(diào)平、橫傾和吃水深度)以及推進系統(tǒng)信息。
[0053]參考數(shù)字12:其他操作小時的輸入
操作小時12定義不同操作模式的持續(xù)時間及它們的序列，并且還可以在初始模型中使用。
[0054]參考數(shù)字10:燃料成本的輸入
燃料成本10給出要使用的燃料類型和過程。
[0055]參考數(shù)字6:燃料質(zhì)量的輸入
燃料/燃料質(zhì)量單元6具有對例如排放有影響的可用燃料及它們的特性的信息。
[0056]參考數(shù)字5:來自引擎的輸入
此外，模擬模型I可以具有來自引擎5的輸入，該輸入由實際速度/功率值組成，其在航行期間將改變?nèi)舾纱?，例如當船只改變航線或進入淺水中或海流改變時。每單位功率是船只速度的函數(shù)。來自引擎5的輸入還由排放信息組成，由此，引擎的排放被輸入到模型，以便將排放與由規(guī)則或管理機構設定的排放目標相比較，并將排放的量限制在目標值以下。
[0057]處理器I
用于模擬船只性能的單元I 用于優(yōu)化的單元2。
[0058]在此圖中由兩個單獨計算單元來處理模擬和優(yōu)化的功能，但是其也可以由一個單元處理。
[0059]用于模擬模型的輸入由在船只的操作期間來自船上傳感器的信號連續(xù)地給出以用于獲得以上輸入信息。該信號直接地被處理器單元I接收，其創(chuàng)建并更新模型且處理輸入數(shù)據(jù)。
[0060]所獲得的信號表示在船只的操作期間連續(xù)地從傳感器獲得的測量結果，并被用于產(chǎn)生將在用于路線優(yōu)化的更新中使用的新的動態(tài)輸入數(shù)據(jù)的集合。然后通過在模擬模型中使用所述產(chǎn)生的新輸入數(shù)據(jù)來計算用于船只性能的優(yōu)化模擬結果，借助于此，如果結果與先前結果相比與設定優(yōu)化標準更好地符合，則更新路線。
[0061]如果期望的話，可以通過重新定義性能變量與動態(tài)輸入?yún)?shù)之間的關系連同通過在其中使用學習算法來獲得新信息來改進該模型本身，所述學習算法能夠連續(xù)遞歸地或基于分批地重新定義與功率消耗、船上能量消耗設備的能量平衡、燃料/功率消耗和/或船只運動有關的變量與變量所取決于的動態(tài)輸入?yún)?shù)之間的關系，該動態(tài)輸入?yún)?shù)是在船只的操作期間作為來自傳感器的測量結果而獲得的。這樣，模型改進其本身(即是自動改進或自學習的。在遞歸方法中，僅用新數(shù)據(jù)來更新舊模型，并且在基于分批的方法中，每次僅僅再次訓練模型且其包括舊數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)兩者。
[0062]通過使用如由傳感器給出的新測量結果輸入數(shù)據(jù)而在路線優(yōu)化中考慮所述新輸入數(shù)據(jù)，并且其包括之前所使用的相同種類的輸入數(shù)據(jù)，即海洋信息8和路線數(shù)據(jù)7、港口數(shù)據(jù)、船只速度9、船只操作模式10、關于操作時間11、燃料成本10、操作條件13的信息和/或功率/速度信息以及來自引擎5的排放。當然，某些輸入數(shù)據(jù)可能未改變。該模型可根據(jù)情況和實際條件而具有除這里提到的之外的其他輸入。在某些實施例中，可能并非提到的所有這些輸入在模型中都使用。所有變化都屬于本發(fā)明的范圍。
[0063]所創(chuàng)建的模型被用于相對于一個或多個優(yōu)化性能變量的路線確定。這在圖2中更詳細地呈現(xiàn)。
[0064]圖2以流程圖的形式呈現(xiàn)本發(fā)明。
[0065]本發(fā)明利用描述船只性能的模擬模型來確定相對于給定性能變量被優(yōu)化的路線。
[0066]必須找到在定義限制內(nèi)使給定標準最小化的路線?？梢圆粌H為船只的船長或其他人提供最佳路線的信息，而且提供關于在給定區(qū)域上要使用的速度、航線、要使用的操作速度、動力設備的設置、推進器螺距等的信息。最重要的因數(shù)是關于在特定時間要使用的速度。用戶、例如船長還可以獲得相對于航線、速度、推進器操作速度和預測的調(diào)整的信息。
[0067]意圖是找到一系列控制動作，諸如速度和航線，其導致最佳地滿足針對船只性能設定的優(yōu)化標準的從起點A至終點B的用于船只的路線。船長在航行期間獲得新的信息并可以從最初的規(guī)劃更新和改變路線，如果本發(fā)明的系統(tǒng)建議這樣做的話。
[0068]在本發(fā)明的方法中，因此在步驟I中定義一個或多個性能變量和影響性能變量的動態(tài)輸入?yún)?shù)。結合圖1提出了可能的輸入?yún)?shù)，諸如天氣和海洋數(shù)據(jù)、船只速度、燃料成本、關于操作模式和條件及操作小時的信息以及以能量和燃料消耗數(shù)據(jù)的形式來自引擎的信息和關于排放和目標排放的信息。
[0069]處理器單元在步驟2中的船只操作期間從傳感器獲得測量結果以用于產(chǎn)生將被用于創(chuàng)建模擬模型的初級動態(tài)輸入?yún)?shù)的集合。在實踐中，從船只或其他相當船只的一個或多個先前航行獲得在船只操作期間來自傳感器的測量結果。替代地，可以基于以另一方式或在預測中收集的早先知識來產(chǎn)生動態(tài)輸入?yún)?shù)的集合。
[0070]為了創(chuàng)建描述船只操作的模擬模型，本發(fā)明的系統(tǒng)在步驟3中使用學習算法，其定義初級輸入?yún)?shù)與此類定義描述相關性的函數(shù)的性能變量之間的這些相關性。
[0071]然后在步驟4中選擇一個或多個性能變量以在模型中優(yōu)化以用于確定用于船只的路線。
[0072]然后在步驟5中使用該模型用于計算用于船只性能的模擬結果，由此要在計算中使用的動態(tài)輸入?yún)?shù)是基于來自傳感器的新測量結果且所述一個或多個所選性能變量是基于不同的路線。
[0073]在步驟6中找到對于其而言船只性能的模擬結果滿足針對所選性能變量設定的一個或多個標準的路線。
[0074]可選地，在步驟7中，確定用于控制性能變量的指令。
[0075]可以相對于在模型中考慮的一個或多個任何變量來優(yōu)化路線。
【權利要求】
1.一種用于用于船只的路線的優(yōu)化的計算機實現(xiàn)的方法， 3)定義船只的一個或多個性能變量和影響性能變量的動態(tài)輸入?yún)?shù)， 0通過定義性能變量與動態(tài)輸入?yún)?shù)之間的一個或多個關系來創(chuàng)建用于模擬船只的性能的模型， 0在船只操作期間從傳感器獲得船只操作和測量結果的信息以用于產(chǎn)生的新的動態(tài)輸入?yún)?shù)的集合， (1)選擇要優(yōu)化的所述性能變量中的一個或多個用于確定用于船只的路線， 6?將該模型用于計算用于船只性能的模擬結果，由此，要在計算中使用的動態(tài)輸入?yún)?shù)是基于測量結果的且所述一個或多個所選性能變量的值取決于路線， ^找到對于其而言船只性能的模擬結果滿足針對所選性能變量設定的一個或多個標準的路線， 8)在操作期間連續(xù)地更新模擬結果連同接收新的測量結果以便找到與用于優(yōu)化結果的設定性能標準具有更好的符合性的路線。
2.權利要求1的方法，其特征還在于步驟0其中作為步驟^的結果而更新路線。
3.權利要求1或2的方法，其特征還在于被用于創(chuàng)建模型的動態(tài)輸入?yún)?shù)是基于在船只的實際操作期間來自傳感器的測量結果。
4.權利要求1、2或3的方法，其特征還在與在步驟6)和0之間的另一步驟，其中，基于滿足不同優(yōu)化標準的模擬結果來提出若干路線候選。
5.權利要求1、2、3或4的方法，其特征還在于準備用于船只的操作的指令。
6.權利要求1、2、3、4或5的方法，其特征在于設定性能標準由在公差內(nèi)要滿足的用于船只操作的優(yōu)化目標組成。
7.權利要求1、2、3、4、5或6的方法，其特征在于設定性能標準另外由關于水深、排放和/或定義用于途中的點的到達時間或時間窗的時間調(diào)度的約束組成。
8.權利要求1、2、3、4、5、6或7的方法，其特征在于所述所選性能變量由預測的能量平衡、預測的燃料消耗、動力設備的預測的能量消耗、推進以及輔助設備、預測的船只運動、廢熱的量和回收、距離以及時間中的至少一個組成。
9.權利要求1、2、3、4、5、6、7或8的方法，其特征在于所述動態(tài)輸入?yún)?shù)由船只操作期間的外部條件和/或操作條件的信息組成，外部條件諸如海洋信息，例如天氣數(shù)據(jù)、海流、海洋深度、海面狀況、環(huán)境溫度、海水溫度、空氣濕度、日間時，操作條件諸如船只運動、例如調(diào)平、橫傾和吃水深度的浮動位置、推進系統(tǒng)、船只的速度、方向舵動作、燃料成本、關于功率和速度的效率曲線、排放值、船只推進的狀態(tài)、輔助和機動設備和/或操作模式。
10.權利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9的方法，其特征在于在步驟6)中選擇使用于至少一個所選性能變量的值最小化的路線。
11.權利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9的方法，其特征在于如果滿足用于至少一個所選性能變量的期望值，則所述確定的路線在給定公差內(nèi)滿足優(yōu)化。
12.權利要求3、4、5、6、7、8、9、10或11的方法，其特征還在于通過在其中使用自學習算法而在使用之前獲得新信息之后改進該模型，所述自學習算法連續(xù)地重新定義與功率消耗、船上能量消耗設備的能量平衡、燃料/功率消耗和/或船只運動有關的性能變量與性能變量所取決于的動態(tài)輸入?yún)?shù)之間的關系，該動態(tài)輸入?yún)?shù)是在船只的操作期間作為來自傳感器的測量結果而獲得的。
13.權利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12的方法，其特征在于所述模型還包括諸如天氣、海洋和交通預報之類的附加輸入?yún)?shù)。
14.一種用于路線優(yōu)化的船只中的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 3)通過定義性能變量與影響性能變量的動態(tài)輸入?yún)?shù)之間的一個或多個關系來模擬船只性能的模型，該模型具有用于以下用于以下的裝置 ——在船只操作期間從傳感器獲得測量結果和船只操作的信息，以及——連續(xù)地更新模擬結果連同接收新的測量結果以便找到與用于優(yōu)化結果的設定性能標準具有更好符合性的路線， 0計算單元，具有用于以下的裝置 ——相對于一個或多個所選性能變量來優(yōu)化不同的路線，并且用于 ——選擇路線，其模擬結果針對所選性能變量而被優(yōu)化，以及 (3)傳感器，具有用于向模型發(fā)送測量結果的信號的裝置。
15.一種在船只中的處理器單元中運行的計算機程序產(chǎn)品，由模擬船只的性能的模型組成，該模型定義與船只性能有關的變量與呈現(xiàn)所述變量所取決于的動態(tài)輸入?yún)?shù)的參數(shù)之間的關系，并執(zhí)行步驟 一在船只操作期間從傳感器獲得測量結果和船只操作的信息以用于產(chǎn)生動態(tài)輸入?yún)?shù)的集合， 一選擇要在模型中優(yōu)化的所述性能變量中的一個或多個用于確定用于船只的路線，一計算用于船只性能的模擬結果，由此要在計算中使用的動態(tài)輸入?yún)?shù)是基于新的測量結果且所述一個或多個所選性能變量的值取決于不同的路線， 一找到對于其而言船只性能的模擬結果滿足針對所選性能變量設定的一個或多個標準的路線， 一連續(xù)地更新模擬結果連同接收新的輸入數(shù)據(jù)以便找到與用于優(yōu)化結果的設定性能標準具有更好符合性的路線。
【文檔編號】G01C21/20GK104508427SQ201380040741
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權日:2012年6月1日
【發(fā)明者】勒皮斯特 M., 特沃 K. 申請人:Abb 技術有限公司