[發明專利]一種智能車鐘控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710787425.5
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107589728B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 李明俊;李金明;李波
• 申請（專利權）人: 重慶浦仁達科技有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G05B9/03
• 代理公司: 50214 重慶中流知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳立榮

本發明提供一種智能車鐘控制系統，包括多個第一車鐘控制器、推進控制系統，發電模塊，推進模塊；第一車鐘控制器根據航道情況信息或/和坐標位置信息或/和目的地港口距離信息或/和到港時間信息或/和航速信息或/和推進控制系統工作狀態反饋信息得出航速指令信號發送至推進控制系統；發電模塊包括交直流屏單元和至少兩個發電機；推進模塊包括變頻柜和至少兩個推進電機；推進控制系統與發電模塊、推進模塊、第一車鐘控制器連接，依照第一車鐘控制器發出的航速指令信號控制發電機運轉，并按發電量調節變頻推進電機轉速，并向第一車鐘控制器發送狀態反饋信息。本發明實現了各柴油發電機始終在最佳效率點定速運行。

技術領域

本發明涉及控制系統及方法，具體涉及一種智能車鐘控制系統及方法。

背景技術

船舶車鐘是由駕駛臺向機艙傳達主機轉速命令及機艙回答命令執行情況的設備，船舶車鐘一般來說有微速進、前進一、前進二、前進三、停車、微速退、后退一、后退二、后退三共9種指令。大型船舶的車鐘系統一般都由駕駛臺車鐘、集控室車鐘和機旁應急車鐘組成。常見的車鐘結構擁有一個可以旋轉的手柄結構，手柄繞中心旋轉時，可產生不同的指令信號，用于傳送停車、換向和轉速設定等主機操縱命令。

目前常見的船舶航速控制方法為，船員通過手動操縱駕駛臺主機遙控車鐘，通過車鐘發出指令與主機的執行機構之間設置的一套綜合的邏輯與控制回路，對機艙內的主機及齒輪箱實行遠距離控制。

如果駕駛臺想用前進二，就把車鐘推到前進二位置，車鐘按照結構不同可以發出4種類型的信號：氣壓信號、液壓信號、電氣信號和數字信號，由此也衍生了5種主機遙控方式，分別是：氣動式主機遙控系統、電動式主機遙控系統、電-氣式主機遙控系統、電-液式主機遙控系統、微機控制的主機遙控系統。不同的遙控方式區別在于駕駛室車鐘所發出的指令與主機的執行機構之間設置了不同的邏輯與控制回路。

隨著國家及企業對能耗的關注逐年提高，越來越多的船舶開始應用更先進的電力推進技術系統，尤其是大型游輪、客船及艦船。電力推進技術中，微機控制的主機遙控系統已是主流控制方式，船員操縱手動車鐘，發出操縱指令。電力推進技術系統和微機控制的主機遙控系統與本項專利應用的技術系統一致，專利文件中涉及。

微機控制的主機遙控系統中，手動車鐘遙控系統控制方式為：領航員根據船舶距離港口時間、到港距離計算所需理論船速，再結合航道條件和水流流速，判斷出經驗航速，依據當前航速反饋發出航速指令，船員收到航速指令信號后，按照指令信號推動車鐘系統手柄，手柄旋轉角度不同對應不同的航速指令信號，推進控制系統接收到信號后，按照設定邏輯調節變頻推進電機，實現船推進螺旋槳的變速，船舶的實際航速再反饋給領航員，同時推進控制系統按照設定開啟對應電量的柴油發電機。即此主機遙控車鐘為手動設備。

柴油發電機效率曲線如圖1所示，功率輸出曲線Pe是一條傾斜向上的曲線,在不同轉速n下的輸出功率效率是一條有點拋物線形狀的曲線，燃油消耗率ge是一條與功率輸出曲線Pe方向相反的曲線，由圖可知，轉速n4時柴油發電機功率最高，對應的燃油消耗率ge不是最高。因此柴油發電機有一個理論效率最高點，運行在此點下油耗最低，在低速運行時油耗明顯偏高，低速運行是不經濟的運行方式。

領航員通過航道情況、水流速度、到港距離、到港時間、當前航速情況判斷發出航速指令。船員通過手動車鐘發出信號，推進控制系統接收到信號，控制變頻推進電機按檔位調節轉速，柴油發電機按照負荷變化調節發電量。由于水流速、航道和經驗影響，船舶航行時需及時調整航速，否則將不能準時到達目的地港口。手動車鐘檔位多，不同檔位對應的變頻推進電機需的電能也不一致，為滿足負荷需求，要求配套的柴油發電機具有多個負荷可調節，通過柴油發電機高速、低速組和，適應不同的負荷要求。調整航速過程中，柴油發電機在適應航速需求時，不可避免的，將匹配不同的運行速度，將犧牲熱效率，不能保持工作在效率高值。因此上述主機遙控車鐘系統存在油耗高、操作繁瑣、智能化程度低下等問題，運行效果與領航員經驗以及外部條件有密切關系。