[发明专利]船舶航速优化辅助决策系统

权利要求书

1.一种船舶航速优化辅助决策系统，其特征在于该系统包括：

设置在船端的数据采集平台，用于采集目标船的实时的航行信息；

设置在岸端的气象预报解析器，用于接收气象预报原始数据，并解析为与目标船相关的气象预报信息；

设置在岸端的油耗预测模型，用于根据所述数据采集平台采集的航行信息预测实际海况下的主机每小时燃油消耗；

设置在岸端的远洋航线重建模型，用于对给定的目标船航线进行等距分割以设计出大致呈圆弧形状的大圆航线，以及根据目标船的当前位置，重新规划剩余航线；

设置在岸端的遗传算法求解器，用于根据所述目标船的航行信息、所述的与目标船相关的气象预报信息、所述油耗预测模型预测的主机每小时燃油消耗，以及所述远洋航线重建模型设定的航线，计算目标船具有航线最小燃料消耗的最优转速解；

设置在船端的船端界面，用于输入预定义的航线信息，并显示目标船航线、航速优化建议；

所述遗传算法求解器通过以下方法实现：

步骤一、初始化多组假定最优转速解，每组假定最优转速解均包括各个航段的假定转速值；

步骤二、根据所述气象预报信息和航行信息，以及各航段的航路点、时刻表、限制转速、限制航速、每个航段转向点的纬度和经度，计算所述假定最优转速解的航线总油耗和假定转速值；

步骤三、选择步骤二所计算出的该些假定最优转速解中航线总油耗最低的一组；

步骤四、对被选择的假定最优转速解再次执行步骤二，并获得一组相较于该被选择的假定最优转速解，其假定转速值发生变化且其各个航段的假定转速值发生交叉变化的新的假定最优转速解；并选择该新的假定最优转速解；

步骤五、重复步骤四，直至满足停止条件：迭代次数达到设定值，或油耗最低值不再变化；之后判断最终获得的假定最优转速解是否满足限制条件：转速不能超过主机最大转速，且航速不能超过最大转速，其转速不能在主机的转速禁区范围内；若是，则该假定最优转速解为该目标船具有剩余航线最小燃料消耗的最优转速解，并将该最优转速解输出至船端界面；若否，则重复步骤二至四，直至获得同时满足停止条件和限制条件的最优转速解。

2.根据权利要求1所述的船舶航速优化辅助决策系统，其特征在于：所述系统还包括设置在岸端的岸端数据库和设置在船端的船端数据库，所述岸端数据库与所述油耗预测模型、远洋航线重建模型、遗传算法求解器和气象预报解析器通讯连接，接收所述油耗预测模型、远洋航线重建模型、遗传算法求解器和气象预报解析器通讯的数据并储存；所述船端数据库与所述岸端数据库、船端界面和数据采集平台通讯连接，接收所述岸端数据库和数据采集平台的数据并储存。

3.根据权利要求2所述的船舶航速优化辅助决策系统，其特征在于：所述数据采集平台采集的航行信息包括：目标船的载荷状态、吃水、纵倾值、推进效率η_D、空气密度ρ_A、参考高度下的风速V_WR、参考高度下的风向Ψ_WR、海水密度ρ_s、重力加速度g、有义波高H_1/3、流速V_c、流向β、航向Ψ。