[發(fā)明專利]一種基于分段變速控制的航運(yùn)調(diào)度系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010732348.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111815199B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿雄飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G06Q10/0631
• 分類號(hào): G06Q10/0631;G08G3/00;G06Q10/0639;G06F30/27;G06N3/126
• 代理公司: 廣東遠(yuǎn)勝智和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44665
• 代理人: 鄒藍(lán)

1.一種基于分段變速控制的航運(yùn)調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，包括AIS-GPS數(shù)據(jù)模塊、限速調(diào)度處理模塊和接收模塊；

所述AIS-GPS數(shù)據(jù)模塊用于獲取航道內(nèi)各船舶的靜態(tài)數(shù)據(jù)和各船舶航行的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并反饋至限速調(diào)度處理模塊上；

所述限速調(diào)度處理模塊用于識(shí)別和處理航道內(nèi)各船舶的靜態(tài)數(shù)據(jù)和各船舶航行的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，以得到各個(gè)航段的航道交通流，并根據(jù)該航道交通流進(jìn)行實(shí)時(shí)航速的限定調(diào)整，且將該實(shí)時(shí)限定的航速值反饋至接收模塊上；

所述限速調(diào)度處理模塊包括：

通行效率處理模塊，所述通行效率處理模塊通過(guò)對(duì)各個(gè)航道內(nèi)航速和通行時(shí)間建立通行效率指標(biāo)模型，以指導(dǎo)各船舶航速的限定；所述通行效率指標(biāo)模型為船舶的航速與航行時(shí)間之間的關(guān)系模型，則單艘船時(shí)：

第i艘船的航行時(shí)間為：

N艘船的總航行時(shí)間為：

上述式中：V_i(t)為單艘船的實(shí)時(shí)航速，X_i(t)為單艘船的實(shí)時(shí)位置，X_i,target為第i艘船的目的地位置，X_i,0為第i艘船的初始位置，Δ_t為船舶速度和位置變化的最小時(shí)間單元，T_i為第i艘船的航行總時(shí)間，X_i(t+1)為船舶i在t+1時(shí)刻的位置向量，TT為N艘船的航行總時(shí)間；

其中，TT越小，船舶的通行效率就越高；

航運(yùn)安全處理模塊，所述航運(yùn)安全處理模塊通過(guò)對(duì)各個(gè)航道內(nèi)相鄰兩船舶之間的期望碰撞時(shí)間與其相對(duì)航速建立航運(yùn)安全指標(biāo)模型，以指導(dǎo)各船舶航速的限定；所述航運(yùn)安全指標(biāo)模型為航道內(nèi)相鄰兩船舶之間的期望碰撞時(shí)間與其相對(duì)航速之間的關(guān)系模型，即：

式中：X_i(t)-X_i+1(t)為第一船領(lǐng)先第二船的距離，V_i+1(t)-V_i(t)為第二船相對(duì)第一船的航速差，TC_i,t為兩船舶之間的期望碰撞時(shí)間；

其中，相鄰兩船舶的航速差V_i+1(t)-V_i(t)越小，兩船舶之間的期望碰撞時(shí)間TC_i,t就越長(zhǎng)，兩船舶的安全性就越好；

尾氣排放處理模塊，所述尾氣排放處理模塊通過(guò)對(duì)各個(gè)船舶的航速及其加速度建立尾氣排放指標(biāo)模型，以指導(dǎo)各船舶航速的限定；所述尾氣排放指標(biāo)模型為船舶的航速及其加速度與船舶尾氣排放率的關(guān)系模型，則當(dāng)前船只的尾氣排放率為：

所有船只總的尾氣排放率為：

上式中：J_emission為當(dāng)前尾氣排放率，v為當(dāng)前速度，a為當(dāng)前加速度，k_ij為擬合系數(shù)；

綜合處理模塊，所述綜合處理模塊根據(jù)各船舶的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)通行效率指標(biāo)模型、航運(yùn)安全指標(biāo)模型和尾氣排放指標(biāo)模型進(jìn)行組合處理，以得到最優(yōu)的限定航速，并將其反饋至接收模塊上，以指導(dǎo)各船舶按限定航速航行；所述綜合處理模塊為通行效率指標(biāo)模型、航運(yùn)安全指標(biāo)模型和尾氣排放指標(biāo)模型的組合模型，即：

式中：TT(t)為通行效率指標(biāo)，TC(t)為安全性指標(biāo)，TE(t)為尾氣排放指標(biāo)，N_T(t)為通行效率指標(biāo)的歸一化參數(shù)，N_C(t)為安全性指標(biāo)的歸一化參數(shù)，N_E(t)為尾氣排放指標(biāo)的歸一化參數(shù)，w₁為通行效率指標(biāo)的加權(quán)系數(shù)，w₂為安全性指標(biāo)的加權(quán)系數(shù)，w₃尾氣排放指標(biāo)的加權(quán)系數(shù)，T_obj為限定航速值；

所述接收模塊安裝于各船舶上，用于接收該航道的實(shí)時(shí)限定航速，并根據(jù)該實(shí)時(shí)限定航速指導(dǎo)船舶航行。