本發(fā)明涉及船舶技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的船舶發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載動(dòng)態(tài)分配方法。

背景技術(shù)：

船舶上有許多設(shè)備都需要使用電能，因此在船上都配備有由發(fā)電、配電和用電所組成的獨(dú)立系統(tǒng)一的船舶發(fā)電柴油機(jī)組。隨著船舶的大型化和自動(dòng)化程度的不斷提高，越來越多的船用設(shè)備需要用電能來驅(qū)動(dòng)和控制，船舶電力系統(tǒng)亦日趨復(fù)雜龐大。船舶發(fā)電柴油機(jī)組在船舶上具有極為重要的地位，供電的連續(xù)性、可靠性和供電品質(zhì)，將直接影響船舶的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)和生命力。與此同時(shí)，船舶發(fā)電柴油機(jī)組也是船舶的主要耗能裝備，尤其是在大型遠(yuǎn)洋船舶、新型電力推進(jìn)船舶上，因此，如何有效降低船舶發(fā)電柴油機(jī)組的燃油消耗，提升船舶的能效水平具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

船舶發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載(通常指功率)的有效分配，對于減少燃油消耗具有非常重要的作用。然而，在船舶發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載分配的應(yīng)用方面，存在著一些共性問題：1)負(fù)載分配的重要依據(jù)是裝備的“功率-油耗”關(guān)系曲線，但柴油機(jī)臺架試驗(yàn)、出廠設(shè)置提供的曲線與實(shí)際運(yùn)行時(shí)存在偏差，使得柴油機(jī)工作偏離了最佳工作點(diǎn)；2)因?yàn)榻?jīng)濟(jì)上的考慮，民用船舶的發(fā)電柴油機(jī)組并未給每個(gè)柴油機(jī)都安裝燃油流量計(jì)，通常只在總出口或入口處進(jìn)行安裝，來測量發(fā)電柴油機(jī)組總的燃油消耗，造成了各柴油機(jī)燃油消耗數(shù)據(jù)的強(qiáng)耦合特性。因此，目前對于發(fā)電柴油機(jī)組的負(fù)載分配，通常依賴于人員的經(jīng)驗(yàn)，或者被動(dòng)的采用平均分配的方式，缺少對于發(fā)電柴油機(jī)實(shí)際性能特性的考慮，使得發(fā)電柴油機(jī)沒有工作在最佳的工況點(diǎn)，分配方式不合理；同時(shí)，發(fā)電柴油機(jī)油耗數(shù)據(jù)的耦合關(guān)系，給實(shí)時(shí)掌握發(fā)電柴油機(jī)性能也帶來了困擾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的船舶發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載動(dòng)態(tài)分配方法，用以解決現(xiàn)有發(fā)電柴油機(jī)組的負(fù)載分配方式不合理的問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的船舶發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載動(dòng)態(tài)分配方法，包括：

對采集到的發(fā)電柴油機(jī)組的總的燃油消耗率進(jìn)行解耦，得到單臺發(fā)電柴油機(jī)的燃油消耗率有效數(shù)據(jù)集；

根據(jù)單臺發(fā)電柴油機(jī)的燃油消耗率有效數(shù)據(jù)集，對單臺發(fā)電柴油機(jī)的“功率-油耗”性能曲線進(jìn)行基線訓(xùn)練；

通過實(shí)時(shí)采集的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對單臺發(fā)電柴油機(jī)的“功率-油耗”性能曲線進(jìn)行偏移檢測，并在存在偏移時(shí)進(jìn)行校正；

根據(jù)經(jīng)過上述處理的“功率-油耗”性能曲線，進(jìn)行發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載的動(dòng)態(tài)分配。

進(jìn)一步地，解耦的過程具體包括：

根據(jù)如下公式對已知的發(fā)電柴油機(jī)組的總的燃油消耗率q_group(t)指標(biāo)進(jìn)行解耦，形成單臺發(fā)電柴油機(jī)的有效數(shù)據(jù)集

其中，i表示第i臺發(fā)電柴油機(jī)，n_i(t)表示第i臺發(fā)電柴油機(jī)在t時(shí)刻的轉(zhuǎn)速，，p_i(t)表示發(fā)電柴油機(jī)i在t時(shí)刻解耦后的功率值，q_i(t)表示發(fā)電柴油機(jī)i在t時(shí)刻解耦后的燃油消耗率值，L表示整個(gè)數(shù)據(jù)組長度，φ表示取空值。

進(jìn)一步地，對“功率-油耗”性能曲線進(jìn)行基線訓(xùn)練的過程具體包括：

對單臺發(fā)電柴油機(jī)的燃油消耗率有效數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)處理；

按照發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載動(dòng)態(tài)分配時(shí)的精度需求，選擇柴油機(jī)功率p_i(t)的劃分步長h，對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分組，并計(jì)算各分組的油耗均值統(tǒng)計(jì)量，形成[功率,油耗均值統(tǒng)計(jì)量]數(shù)組；通過數(shù)據(jù)擬合的方法，對[功率,油耗均值統(tǒng)計(jì)量]數(shù)組進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，所得結(jié)果作為該發(fā)電柴油機(jī)的性能曲線進(jìn)行更新。

進(jìn)一步地，對單臺發(fā)電柴油機(jī)的“功率-油耗”性能曲線進(jìn)行偏移檢測的過程具體包括：

將航行過程中實(shí)測的發(fā)電柴油機(jī)功率p_i(t)帶入到“功率-油耗”性能曲線，計(jì)算出估計(jì)的燃油效率如果估計(jì)的燃油效率與實(shí)際測得的燃油效率偏差在一段連續(xù)時(shí)間內(nèi)均超過預(yù)定值，則認(rèn)為發(fā)電柴油機(jī)“功率-油耗”性能曲線出現(xiàn)偏移，并進(jìn)行校正；否則進(jìn)行發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載的動(dòng)態(tài)分配。

進(jìn)一步地，對發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配的過程具體包括：

在t時(shí)刻，根據(jù)發(fā)電柴油機(jī)組發(fā)電負(fù)載的總需求P(t)，結(jié)合各發(fā)電柴油機(jī)的“功率-油耗”性能曲線建立時(shí)刻t發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載動(dòng)態(tài)分配優(yōu)化方程：

min F₁(p₁(t))+F₂(p₂(t))+...+F_m(p_m(t))

s.t.p₁(t)+p₂(t)+...+p_m(t)＝P(t)

p₁(t)≥0，p₂(t)≥0，...，p_m(t)≥0

其中p_i(t)表示t時(shí)刻第i臺柴油發(fā)電機(jī)的輸出功率，F(xiàn)_i(p_i(t))表示t時(shí)刻第i臺柴油發(fā)電機(jī)在輸出功率為p_i(t)時(shí)對應(yīng)的燃油消耗率；

在每個(gè)時(shí)刻t，通過數(shù)值優(yōu)化的方法對上述方程進(jìn)行求解，尋找最優(yōu)的發(fā)電柴油機(jī)組輸出功率組合，并將所得的最優(yōu)解選為t時(shí)刻的發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載的動(dòng)態(tài)分配。

本發(fā)明還提供了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的船舶發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載動(dòng)態(tài)分配裝置，包括：

解耦模塊，用于對采集到的發(fā)電柴油機(jī)組的總的燃油消耗率進(jìn)行解耦，得到單臺發(fā)電柴油機(jī)的燃油消耗率有效數(shù)據(jù)集；

訓(xùn)練模塊，用于根據(jù)解耦后的單臺發(fā)電柴油機(jī)的燃油消耗率有效數(shù)據(jù)集，對單臺發(fā)電柴油機(jī)的“功率-油耗”性能曲線進(jìn)行基線訓(xùn)練；

偏移檢測模塊，用于通過實(shí)時(shí)采集的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對單臺發(fā)電柴油機(jī)的“功率-油耗”性能曲線進(jìn)行偏移檢測，并在存在偏移時(shí)進(jìn)行校正；

動(dòng)態(tài)分配模塊，用于根據(jù)經(jīng)過上述處理的“功率-油耗”性能曲線，進(jìn)行發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載的動(dòng)態(tài)分配。

進(jìn)一步地，所述解耦模塊具體用于，根據(jù)如下公式對已知的發(fā)電柴油機(jī)組的總的燃油消耗率q_group(t)指標(biāo)進(jìn)行解耦，形成單臺發(fā)電柴油機(jī)的有效數(shù)據(jù)集

其中，i表示第i臺發(fā)電柴油機(jī)，n_i(t)表示第i臺發(fā)電柴油機(jī)在t時(shí)刻的轉(zhuǎn)速，p_i(t)表示發(fā)電柴油機(jī)i在t時(shí)刻解耦后的功率值，q_i(t)表示發(fā)電柴油機(jī)i在t時(shí)刻解耦后的燃油消耗率值，L表示整個(gè)數(shù)據(jù)組長度，φ表示取空值。

進(jìn)一步地，所述訓(xùn)練模塊具體用于，對單臺發(fā)電柴油機(jī)的燃油消耗率有效數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)處理；按照發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載動(dòng)態(tài)分配時(shí)的精度需求，選擇柴油機(jī)功率p_i(t)的劃分步長h，對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分組，并計(jì)算各分組的油耗均值統(tǒng)計(jì)量，形成[功率,油耗均值統(tǒng)計(jì)量]數(shù)組；通過數(shù)據(jù)擬合的方法，對[功率,油耗均值統(tǒng)計(jì)量]數(shù)組進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，所得結(jié)果作為該發(fā)電柴油機(jī)的性能曲線進(jìn)行更新。

進(jìn)一步地，所述偏移檢測模塊具體用于，將航行過程中實(shí)測的發(fā)電柴油機(jī)功率p_i(t)帶入到“功率-油耗”性能曲線，計(jì)算出估計(jì)的燃油效率如果估計(jì)的燃油效率與實(shí)際測得的燃油效率偏差在一段連續(xù)時(shí)間內(nèi)均超過預(yù)定值，則認(rèn)為發(fā)電柴油機(jī)“功率-油耗”性能曲線出現(xiàn)偏移，并進(jìn)行校正；否則進(jìn)行發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載的動(dòng)態(tài)分配。

進(jìn)一步地，所述動(dòng)態(tài)分配模塊具體用于，在t時(shí)刻，根據(jù)發(fā)電柴油機(jī)組發(fā)電負(fù)載的總需求P(t)，結(jié)合各發(fā)電柴油機(jī)的“功率-油耗”性能曲線建立時(shí)刻t發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載動(dòng)態(tài)分配優(yōu)化方程：

min F₁(p₁(t))+F₂(p₂(t))+...+F_m(p_m(t))

s.t.p₁(t)+p₂(t)+...+p_m(t)＝P(t)

p₁(t)≥0,p₂(t)≥0,...,p_m(t)≥0

其中p_i(t)表示t時(shí)刻第i臺柴油發(fā)電機(jī)的輸出功率，F(xiàn)_i(p_i(t))表示t時(shí)刻第i臺柴油發(fā)電機(jī)在輸出功率為p_i(t)時(shí)對應(yīng)的燃油消耗率；

在每個(gè)時(shí)刻t，通過數(shù)值優(yōu)化的方法對上述方程進(jìn)行求解，尋找最優(yōu)的發(fā)電柴油機(jī)組輸出功率組合，并將所得的最優(yōu)解選為t時(shí)刻的發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載的動(dòng)態(tài)分配。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明通過對船舶發(fā)電柴油機(jī)組的耦合數(shù)據(jù)進(jìn)行解耦，并對船舶發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，從而讓船舶發(fā)電柴油機(jī)組工作在最佳的油耗工作點(diǎn)，在不影響完成發(fā)電任務(wù)的前提下節(jié)省燃油消耗，提升發(fā)電柴油機(jī)組的能效。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，在整個(gè)附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施效果示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。

首先，結(jié)合附圖1對本發(fā)明實(shí)施例所述方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述方法的流程示意圖，具體可以包括：

步驟101：采集發(fā)電柴油機(jī)組的數(shù)據(jù)采集

采集發(fā)電柴油機(jī)組的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)參數(shù)、狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)等；其中，設(shè)計(jì)參數(shù)包括：發(fā)電柴油機(jī)數(shù)量、發(fā)電柴油機(jī)型號、功率特性曲線等；狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)包括：發(fā)電柴油機(jī)組的燃油消耗量、燃油流量、功率、轉(zhuǎn)速、燃油密度、燃油溫度等。

步驟102：對發(fā)電柴油機(jī)組的燃油消耗率進(jìn)行解耦

在民用運(yùn)輸船舶上，通常因?yàn)楣?jié)省成本，船舶發(fā)電柴油機(jī)組多臺柴油機(jī)的油耗監(jiān)測通常只采用單個(gè)燃油流量計(jì)，即只在發(fā)電柴油機(jī)組油路的進(jìn)油管路或者出油管路位置，對整個(gè)發(fā)電柴油機(jī)組的燃油消耗進(jìn)行監(jiān)測，使得多臺發(fā)電柴油機(jī)的燃油消耗量耦合在一個(gè)測量數(shù)據(jù)中，同樣，每臺發(fā)電柴油機(jī)的燃油消耗率耦合在總的燃油消耗率q_group(t)指標(biāo)中，即：

其中，m表示發(fā)電柴油機(jī)組中柴油機(jī)的數(shù)量，t表示采樣時(shí)刻。然而，為了獲得單臺發(fā)電柴油機(jī)的“功率-油耗”性能曲線時(shí)，需要單臺發(fā)電柴油機(jī)的實(shí)際燃油消耗率信息，因此，需要對發(fā)電柴油機(jī)組的實(shí)際燃油消耗數(shù)據(jù)進(jìn)行解耦，形成只包含第i臺發(fā)電柴油機(jī)[功率,油耗]數(shù)據(jù)點(diǎn)的有效數(shù)據(jù)集具體計(jì)算方法如下：

其中，i表示第i臺發(fā)電柴油機(jī)，n_i(t)表示第i臺發(fā)電柴油機(jī)在t時(shí)刻的轉(zhuǎn)速，p_i(t)表示發(fā)電柴油機(jī)i在t時(shí)刻解耦后的功率值，q_i(t)表示發(fā)電柴油機(jī)i在t時(shí)刻解耦后的燃油消耗率值，L表示整個(gè)數(shù)據(jù)組長度，φ表示取空值。

步驟103：單臺發(fā)電柴油機(jī)的性能曲線基線訓(xùn)練

根據(jù)解耦后單臺發(fā)電柴油機(jī)的有效數(shù)據(jù)集將這些點(diǎn)映射到“功率-油耗”的二維平面上，基于這些點(diǎn)，對單臺發(fā)電柴油機(jī)的“功率-油耗”性能曲線進(jìn)行基線訓(xùn)練，訓(xùn)練過程主要包括：

首先，對單臺發(fā)電柴油機(jī)的有效數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)處理，包括：

1)數(shù)據(jù)缺失預(yù)處理：可通過前后數(shù)據(jù)插值或者直接剔除的手段進(jìn)行處理，即在數(shù)據(jù)量充足的時(shí)候可以選擇直接刪去，在數(shù)據(jù)量不是很充分時(shí)，可以根據(jù)數(shù)值相近數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行插值獲得；

2)異常數(shù)據(jù)預(yù)處理：如因?yàn)閭鞲衅鳟惓．a(chǎn)生的數(shù)據(jù)大范圍跳動(dòng)，以及因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸和解析產(chǎn)生的非數(shù)值型數(shù)據(jù)等，可直接通過剔除的手段進(jìn)行處理；

3)數(shù)據(jù)歸一化處理：為了方便優(yōu)化和控制，將發(fā)電柴油機(jī)的功率按照額定功率進(jìn)行歸一化處理。

其次，對性能曲線進(jìn)行更新，包括：對于新造船運(yùn)行初期數(shù)據(jù)量不足的情況，選擇發(fā)電柴油機(jī)的“功率-油耗”設(shè)計(jì)特性曲線作為該發(fā)電柴油機(jī)的性能曲線基線在船舶首航之后積累了一定數(shù)據(jù)量時(shí)，按照發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載動(dòng)態(tài)分配時(shí)的精度需求，選擇柴油機(jī)功率p_i(t)的劃分步長h，對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分組，并計(jì)算各分組的油耗均值統(tǒng)計(jì)量，形成[功率,油耗均值統(tǒng)計(jì)量]數(shù)組；通過數(shù)據(jù)擬合的方法，對[功率,油耗均值統(tǒng)計(jì)量]數(shù)組進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，所得結(jié)果作為單臺發(fā)電柴油機(jī)的性能曲線進(jìn)行更新。

步驟104：在航行過程中，單臺發(fā)電柴油機(jī)的性能曲線偏移檢測與校正

此步驟開始，進(jìn)入實(shí)時(shí)運(yùn)行的階段。通過實(shí)時(shí)采集的發(fā)電柴油機(jī)狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)，對性能曲線的偏移量進(jìn)行檢測，并在存在偏差時(shí)進(jìn)行校正，主要過程包括：

首先，進(jìn)行性能曲線偏移量檢測。將實(shí)測的發(fā)電柴油機(jī)功率p_i(t)帶入到性能曲線，計(jì)算出估計(jì)的燃油效率如果估計(jì)的燃油效率與實(shí)際測得的燃油效率偏差在一段連續(xù)時(shí)間內(nèi)(如10個(gè)測量點(diǎn))均超過預(yù)定值(例如5％)，則認(rèn)為發(fā)電柴油機(jī)性能曲線出現(xiàn)偏移；

其次，進(jìn)行性能曲線校正。在性能曲線出現(xiàn)偏移時(shí)，綜合上一航次和本航次已產(chǎn)生的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，重復(fù)步驟103進(jìn)行發(fā)電柴油機(jī)性能曲線校正，得到校正后的發(fā)電柴油機(jī)性能曲線。如果未出現(xiàn)偏移，則直接通過步驟105進(jìn)行發(fā)電柴油機(jī)組的負(fù)載動(dòng)態(tài)分配方案計(jì)算。

步驟105：對發(fā)電柴油機(jī)組的負(fù)載進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配

在t時(shí)刻，根據(jù)發(fā)電柴油機(jī)組發(fā)電負(fù)載的總需求P(t)，結(jié)合各發(fā)電柴油機(jī)的“功率-油耗”性能曲線建立時(shí)刻t發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載動(dòng)態(tài)分配優(yōu)化方程：

其中p_i(t)表示t時(shí)刻第i臺柴油發(fā)電機(jī)的輸出功率，是決策變量；F_i(p_i(t))表示t時(shí)刻第i臺柴油發(fā)電機(jī)在輸出功率為p_i(t)時(shí)對應(yīng)的燃油消耗率。在每個(gè)時(shí)刻t，通過數(shù)值優(yōu)化的方法對上述方程進(jìn)行求解，尋找最優(yōu)的發(fā)電柴油機(jī)組輸出功率組合，并將所得的最優(yōu)解選為為t時(shí)刻的發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載動(dòng)態(tài)分配方案。

接下來結(jié)合附圖2對本發(fā)明實(shí)施例所述裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖2所示，圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，具體可以包括：

解耦模塊，用于對采集到的發(fā)電柴油機(jī)組的總的燃油消耗率進(jìn)行解耦，得到單臺發(fā)電柴油機(jī)的燃油消耗率有效數(shù)據(jù)集；

訓(xùn)練模塊，用于根據(jù)解耦后的單臺發(fā)電柴油機(jī)的燃油消耗率有效數(shù)據(jù)集，對單臺發(fā)電柴油機(jī)的“功率-油耗”性能曲線進(jìn)行基線訓(xùn)練；

偏移檢測模塊，用于通過實(shí)時(shí)采集的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對單臺發(fā)電柴油機(jī)的“功率-油耗”性能曲線進(jìn)行偏移檢測，并在存在偏移時(shí)進(jìn)行校正；

動(dòng)態(tài)分配模塊，用于根據(jù)經(jīng)過上述處理的“功率-油耗”性能曲線，進(jìn)行發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載的動(dòng)態(tài)分配。

其中，解耦模塊具體用于，根據(jù)如下公式對已知的發(fā)電柴油機(jī)組的總的燃油消耗率q_group(t)指標(biāo)進(jìn)行解耦，形成單臺發(fā)電柴油機(jī)的有效數(shù)據(jù)集

其中，i表示第i臺發(fā)電柴油機(jī)，n_i(t)表示第i臺發(fā)電柴油機(jī)在t時(shí)刻的轉(zhuǎn)速，p_i(t)表示發(fā)電柴油機(jī)i在t時(shí)刻解耦后的功率值，q_i(t)表示發(fā)電柴油機(jī)i在t時(shí)刻解耦后的燃油消耗率值，L表示整個(gè)數(shù)據(jù)組長度，φ表示取空值。

訓(xùn)練模塊具體用于，對單臺發(fā)電柴油機(jī)的燃油消耗率有效數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)處理；按照發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載動(dòng)態(tài)分配時(shí)的精度需求，選擇柴油機(jī)功率p_i(t)的劃分步長h，對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分組，并計(jì)算各分組的油耗均值統(tǒng)計(jì)量，形成[功率,油耗均值統(tǒng)計(jì)量]數(shù)組；通過數(shù)據(jù)擬合的方法，對[功率,油耗均值統(tǒng)計(jì)量]數(shù)組進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，所得結(jié)果作為該發(fā)電柴油機(jī)的性能曲線進(jìn)行更新。

偏移檢測模塊具體用于，將航行過程中實(shí)測的發(fā)電柴油機(jī)功率p_i(t)帶入到“功率-油耗”性能曲線，計(jì)算出估計(jì)的燃油效率如果估計(jì)的燃油效率與實(shí)際測得的燃油效率偏差在一段連續(xù)時(shí)間內(nèi)均超過預(yù)定值，則認(rèn)為發(fā)電柴油機(jī)“功率-油耗”性能曲線出現(xiàn)偏移，并進(jìn)行校正；否則進(jìn)行發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載的動(dòng)態(tài)分配。

動(dòng)態(tài)分配模塊具體用于，在t時(shí)刻，根據(jù)發(fā)電柴油機(jī)組發(fā)電負(fù)載的總需求P(t)，結(jié)合各發(fā)電柴油機(jī)的“功率-油耗”性能曲線建立時(shí)刻t發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載動(dòng)態(tài)分配優(yōu)化方程：

min F₁(p₁(t))+F₂(p₂(t))+...+F_m(p_m(t))

s.t.p₁(t)+p₂(t)+...+p_m(t)＝P(t)

p₁(t)≥0,p₂(t)≥0,...,p_m(t)≥0

其中p_i(t)表示t時(shí)刻第i臺柴油發(fā)電機(jī)的輸出功率，F(xiàn)_i(p_i(t))表示t時(shí)刻第i臺柴油發(fā)電機(jī)在輸出功率為p_i(t)時(shí)對應(yīng)的燃油消耗率；

在每個(gè)時(shí)刻t，通過數(shù)值優(yōu)化的方法對上述方程進(jìn)行求解，尋找最優(yōu)的發(fā)電柴油機(jī)組輸出功率組合，并將所得的最優(yōu)解選為t時(shí)刻的發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載的動(dòng)態(tài)分配。

對于上述裝置各個(gè)模塊的具體實(shí)現(xiàn)過程，由于方法中已有詳細(xì)說明，故此處不再贅述。

某遠(yuǎn)洋船舶發(fā)電柴油機(jī)組共有3臺相同的某型號發(fā)電柴油機(jī)，以該船某航次發(fā)電柴油機(jī)組產(chǎn)生的實(shí)際數(shù)據(jù)為試驗(yàn)基礎(chǔ)，并通過仿真模擬，對未采用動(dòng)態(tài)負(fù)載分配(優(yōu)化前)和采用動(dòng)態(tài)負(fù)載分配(優(yōu)化后)的效果進(jìn)行對比，優(yōu)化前的分配策略為GE1和GE2平均分配負(fù)載、GE3關(guān)機(jī)，優(yōu)化后的分配策略為GE1承擔(dān)主要任務(wù)，GE2作為輔助，GE3關(guān)機(jī)。所得結(jié)果如圖3所示，可以看到通過負(fù)載動(dòng)態(tài)分配，該船發(fā)電柴油機(jī)組平均能夠節(jié)省9.12kg/h的燃油，比優(yōu)化前燃油消耗率降低8.85％；同時(shí)，優(yōu)化后發(fā)電柴油機(jī)組的燃油消耗率變化也相對平穩(wěn)。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的船舶發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載動(dòng)態(tài)分配方法及裝置，通過對船舶發(fā)電柴油機(jī)組的耦合數(shù)據(jù)進(jìn)行解耦，并對船舶發(fā)電柴油機(jī)組負(fù)載進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，從而讓船舶發(fā)電柴油機(jī)組工作在最佳的油耗工作點(diǎn)，在不影響完成發(fā)電任務(wù)的前提下節(jié)省燃油消耗，提升發(fā)電柴油機(jī)組的能效。

本發(fā)明不局限于船舶發(fā)電柴油機(jī)，對于多個(gè)設(shè)備組合完成某項(xiàng)任務(wù)的系統(tǒng)都具有指導(dǎo)意義。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法的全部或部分流程，可以通過計(jì)算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中。其中，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)為磁盤、光盤、只讀存儲記憶體或隨機(jī)存儲記憶體等。

雖然已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本申請的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來要被開發(fā)的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。