用于船只性能的評估的方法和系統技術方案

本發明專利技術提供一種用于船只性能的評估的計算機實現的方法和系統。在該方法中，定義了船只的一個或多個性能變量和影響性能變量的動態輸入參數。然后借助于計算來自動地學習性能變量與動態輸入參數之間的相關性。借助于所述初始模型中的性能變量和動態輸入參數之間的所述相關性來創建用于模擬船只性能的初始模型。在船只的操作期間獲得來自傳感器的測量結果用于產生要在模型中使用的新的動態輸入參數的集合而不是在所述初始模型中使用的前述輸入參數。更新該初始模型以用作進一步操作中的模型，并且進一步更新模型直至該模型滿足用于要使用的模型的預置質量標準為止。使用已更新模型來分析給定輸入參數對性能變量中的一個或多個的影響。本發明專利技術還涉及一種用于執行此類方法的系統和計算機程序。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】本專利技術提供一種用于船只性能的評估的計算機實現的方法和系統。在該方法中，定義了船只的一個或多個性能變量和影響性能變量的動態輸入參數。然后借助于計算來自動地學習性能變量與動態輸入參數之間的相關性。借助于所述初始模型中的性能變量和動態輸入參數之間的所述相關性來創建用于模擬船只性能的初始模型。在船只的操作期間獲得來自傳感器的測量結果用于產生要在模型中使用的新的動態輸入參數的集合而不是在所述初始模型中使用的前述輸入參數。更新該初始模型以用作進一步操作中的模型，并且進一步更新模型直至該模型滿足用于要使用的模型的預置質量標準為止。使用已更新模型來分析給定輸入參數對性能變量中的一個或多個的影響。本專利技術還涉及一種用于執行此類方法的系統和計算機程序。【專利說明】用于船只性能的評估的方法和系統
本專利技術涉及用于船只性能的評估的方法和系統。
技術介紹
在遠洋船或船只中，使用例如油或有時天然氣之類的燃料作為用于使船只的發電機或主推進器旋轉的一個或多個柴油引擎的能源。燃料在港中或在航行期間用燃料車(fuel tanker)輸送到海船。 功率產生和推進系統已經是用于連續調整、控制和監視以便相對于船只的性能實現最佳效率的目標。功率控制是船只的控制系統的基本部分。同樣地，控制推進系統以通過使用可用電和/或初級能量(primary energy)來產生所需功率。然而，在實踐中，能量的充足性不如設備及其控制系統的效率那么關鍵。 通過控制船上的單獨設備的功率，可以高效地且經濟地消耗能量。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。 還有很多其他因素影響海船的總能量效率，并且應在船只性能中考慮到，包括船只的動力設備的優化和配置、燃料類型的選擇、船只的調平和橫傾規劃路線。 計算機模擬或計算機模型是嘗試模擬特定系統的抽象模型的計算機程序。已經通過創建描述船只的操作變量因素與呈現這些因素所取決于的輸入變量的參數之間的關系和相關性的計算機實現的模擬模式來執行船只性能的優化，例如能量消耗。該模型使得能夠根據參數和初始條件的集合來預測系統的行為。 此類模型使用的示例是在WO公開2011/161211中提出的用于基于設計數據的高效能量控制的技術方案。其公開了用于基于不同的輸入數據來控制海船中的能量消耗的方法和布置的示例，所述輸入數據諸如操作數據、路線數據、天氣預報和不同的環境因素。還將與燃料本身有關的數據考慮在內，例如燃料類型、燃料成本等。基于計算的預測來管理能量消耗設備的能量平衡，計算的預測基于所述輸入數據。 WO公開2007/017908提出了一種通過使得設計者可能采用幫助船的設計的工具來增加船只設計效率的設計工具。該設計工具還用來通過從傳感器接收信號并根據傳感器信息模擬操作來優化操作中的船只的操作成本且相應地調整能量系統。該公開是鑒于僅依賴于設計數據的技術方案的改進，因為其也考慮到傳感器信息以便在操作期間控制能量平衡。 可以放入此類計算機模擬中的可靠性和可信性取決于模擬模型的有效性。 對性能變量與有影響輸入變量之間的相關性進行建模是復雜的且基于經驗方法?，F有技術方法要求人類努力和參數的手動設置。 另外，該模型在給出關于單獨因素如何影響總性能的信息方面是不充分的。 在性能評估系統中，重要的問題將是不僅為用戶提供整個系統的當前狀態的信息，而且給出相對于所選操作條件來評估性能的參考。 本專利技術的目的是開發給出關于影響船只性能的不同因素的更多詳細且可靠的信息的模擬模型。 在申請正文中使用以下術語調平(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。 橫傾(LIST):橫向(滾轉)方向上的船只的浮動傾度。 吃水深度(DRAFT):船只的船身中部下沉。 浮動位置(FLOATING POSIT1N):調平、吃水深度或橫傾或調平、吃水深度和橫傾的任何組合。浮動位置影響船只的排量(di spIacement )、濕表面和水阻力。 動力設備配置(POWER PLANT CONFI⑶RAT1N):不同功率發生和消耗設備(例如柴油發電機、軸發電機、廢熱回收系統等)之間的負載的共享/分配。 最優動力設備配置(OPTIMAL POWER PLANT CONFI⑶RAT1N):履行諸如燃料消耗、排放等優化標準的不同功率發生和消耗設備之間的負載的分配。 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。 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動引擎和電氣設備并使船只移動。 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。
技術實現思路
本專利技術提供一種用于評估船只性能的計算機實現的方法和系統。在該方法中，定義了船只的一個或多個性能變量和影響性能變量的動態輸入參數。借助于計算來自動地學習性能變量與動態輸入參數之間的相關性。借助于所述初始模型中的性能變量和動態輸入參數之間的所述相關性來創建用于模擬船只性能的初始模型。在船只的操作期間獲得來自傳感器的測量結果以便產生要在模型中使用的新的動態輸入參數的集合而不是在所述初始模型中使用的前述輸入參數。更新該初始模型以用作進一步操作中的模型，并且進一步更新模型直至該模型滿足用于要使用的模型的預置質量準則為止。使用已更新模型來分析給定輸入參數對性能變量中的一個或多個的影響。 本專利技術的系統定義將訓練數據取作輸入的學習算法，該輸入在實現初始模型中可能基于早先的知識而組成初級輸入數據。在模型的更新中，使用來自傳感器信號的新輸入數據的集合作為新的訓練數據而不是在初始模型中使用的數據。該學習算法在學習輸入參數如何影響性能變量之后從訓練數據輸出模型。該模型包含參數集與性能變量之間的相關性定義以及可能的特征規范。該學習算法是一般的且在給出不同的訓練數據作為輸入時將產生不同的模型。 本專利技術的優選實施例具有從屬權利要求的特性。 在創建模型中，本專利技術將計算學習方法用于相關性定義。 因此，該模型繼續改進其本身直至其滿足預定義完成和質量標準為止。停止標準可以包括例如針對信號的預期變化范圍比較的輸入信號的變化范圍、與先前看到的數據相比較的新輸入數據的附加信息內容、模型的預測性能、模型參數的統計顯著性、數據的量的統計顯著性等。該模型還監視輸入數據的質量，諸如其基于預測和測量值之間的差的動態以及輸入信號的行為來評估測量信號的可靠性。另外，可以由模型來監視輸入信號與輸出信號之間的相互相關性，并且如果測量的輸入信號之間的相關性改變，則模型能夠基于測量歷史、當前值來估計量。除估計之外，一旦已訓練了模型，可能通過使用該模型來識別傳感器的故障。 在質量控制中，監視測量之間的關系、測量的特有動態和測量的物理變化。這可以借助于例如船只的速度來舉例說明。船只是非常大的整體，并且其速度不能非?？焖俚馗淖儭Ｔ撃Ｐ涂赏ㄟ^將速度測量與船只的前述狀態和其他測量結果相比較以確定該測量本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于船只的性能的評估的計算機實現的方法，所述方法包括步驟：a）定義船只的一個或多個性能變量和影響性能變量的動態輸入參數，b）借助于性能變量和動態輸入參數來創建用于模擬船只性能的初始模型，c）在船只操作期間從傳感器獲得測量結果以用于產生新的動態輸入參數的集合，d）自動地學習性能變量與動態輸入參數之間的相關性，e）更新將在進一步操作中使用的所述模型以直至模型滿足預置質量標準為止，f）使用已更新的模型來分析輸入參數對性能變量的影響。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：K特沃，
申請(專利權)人：ABB技術有限公司，
類型：發明
國別省市：瑞士;CH