[發明專利]一種船舶安全應力輔助決策和自動控制系統及方法

在審

• 申請號: 202010517154.3
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111665841A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 周云龍;瞿榮澤;薛國良
• 申請（專利權）人: 大連中遠海運川崎船舶工程有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本發明公開一種船舶安全應力輔助決策和自動控制系統及方法，屬于船舶海洋工程技術領域。該系統包括：數據監測單元、信號收集處理單元、信息集成分析計算單元、應力和報警原因及建議對策顯示單元、自動控制單元和報警器，不僅對船體關鍵位置的實際應力進行監測，應力實時顯示及超標報警，還能擺脫人為因素的影響，系統自動給出應力原因分析和輔助決策建議，通過給自動控制單元發送控制指令，實現航向、轉速及壓載水的量的自動控制。

技術領域

本發明涉及船舶海洋工程技術領域，尤其涉及一種船舶安全應力輔助決策和自動控制系統及方法。

背景技術

船舶在海上航行的海況環境復雜多變,船舶在海上航行時船體的變形和運動會產生較大的應力，如果應力超過標準值就會發生結構損傷，影響船舶安全。

傳統的船舶都是依靠船員的經驗對船舶安全進行判斷。為了準確掌握船舶的實際應力，現有技術已經開發出“船體應力監測系統”，并已有許多實船應用實績。該系統能通過布置在監測點的傳感器監測實時應力(基本原理是通過監測該點結構的變形來計算出應力)，通過顯示器顯示。但僅僅具有監測功能，對于高應力是什么原因導致的沒有判斷，應力超標報警后采取何種有效的措施來降低應力以確保船舶航行安全，沒有科學的參考數據和具體的原因分析，還是需要船員人為判斷，需要依靠船員個人經驗判斷，人為因素起主導作用，極易造成判斷錯誤和決策失誤，為船舶安全帶來隱患。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種船舶安全應力輔助決策和自動控制系統及方法，本發明可以在監測的基礎上實現高應力的原因分析、輔助決策和自動控制功能。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種船舶安全應力輔助決策和自動控制系統，包括：數據監測單元、信號收集處理單元、信息集成分析計算單元、應力和報警原因及建議對策顯示單元、自動控制單元和報警器；所述數據監測單元、信號收集處理單元、信息集成分析計算單元、應力和報警原因及建議對策顯示單元、自動控制單元按順序相互連接，進行信息交互；所述應力和報警原因及建議對策顯示單元與報警器相互連接，接收來自信息集成分析計算單元的報警信號，通知報警器進行聲光報警。所述應力和報警原因及建議對策顯示單元安裝有數據庫模塊和數據分析與挖掘模塊，將信號處理后的數據存儲到數據庫模塊，所述數據分析與挖掘模塊調用數據庫模塊中的歷史數據進行分析與挖掘。

所述船舶安全應力輔助決策和自動控制系統還包括不間斷動力電源，作為船舶斷電情況下的應急電源。

所述數據監測單元包括：多個應變傳感器、波浪雷達掃描儀、GPS、傾斜儀、風速風向儀、裝載計算機、壓載水艙液位計、船舶轉向信號采集儀和移動氣象站。其中多個應力傳感器通過信號傳輸電纜將信號匯集到接線箱，再由接線箱與信號收集處理單元相連。

所述信號收集處理單元安裝有信號處理模塊，對收集的信號進行處理。

所述自動控制單元包括：自動舵控制模塊、轉速控制模塊和壓載水控制模塊，可以根據應力和報警原因及建議對策顯示單元提供的信號執行自動控制。

一方面，本發明還提供了一種采用船舶安全應力輔助決策和自動控制系統進行決策和自動控制的方法，包括如下步驟：

步驟1：將數據監測單元的多個應變傳感器安裝在船舶需要監控的高應力位置，實時監測船體結構應變，并通過信號傳輸電纜將不同的應變傳感器監測的實時信號匯集到接線箱，由接線箱與信號收集處理單元連接，進行信息交互；

步驟2：波浪雷達掃描儀、GPS、傾斜儀、風速風向儀、裝載計算機、壓載水艙液位計和轉向信號采集儀分別采集波浪數據、船位數據、船舶傾斜角度數據、風速風向數據、貨物裝載數據、壓載艙液位數據和船舶轉向數據，傳輸給信號收集處理單元；

步驟3：信號收集處理單元安裝有信號處理模塊，對收集的信號進行處理，并將處理好的信號傳輸給信息集成分析計算單元；