[發明專利]一種多能源電力推進船舶的電力負荷預測系統與預測方法

在審

• 申請號: 202210812354.0
• 申請日: 2022-07-11
• 公開（公告）號: CN115392340A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 舒方舟;戴曉強;丁建軍;陸震;劉維亭
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06Q10/04;G06Q50/06;H02J3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐澍

本發明公開了多能源電力推進船舶的電力負荷預測系統，包括：負荷信息采集模塊、氣候信息采集模塊、能量管理全局優化策略制定模塊、船舶控制中心顯示設備、無線局域網模塊與大數據云平臺；負荷信息采集模塊、氣候信息采集模塊將歷史負荷數據以及海洋氣候數據傳輸至大數據云平臺；能量管理全局優化策略制定模塊用于為多能源電力推進船舶制定未來航行過程中每小時航行任務以及該航行任務下的平均航速；大數據云平臺用于接收通過無線局域網上傳的數據信息，完成訓練樣本集的構建與預測模型的回歸建模，最終輸出待預測時刻電力負荷預測值。本發明通過豐富的訓練集、改進的算法構建預測模型，增加了模型預測的準確性，使得電力負荷預測更加準確。

技術領域

本發明涉及多能源船舶負荷預測技術領域，具體地說，是一種多能源電力推進船舶的電力負荷預測系統與預測方法。

背景技術

現階段針對多能源電力推進船舶的電力負荷預測問題的研究較少，傳統的電力推進船舶負荷預測方法無法有效解決多能源電力推進船舶能量管理策略為全船每小時航行制定不同的航程任務使得船舶航速非固定，并且船舶所處海域，洋流流速、洋流流向以及海上風速、風向、溫度、相對濕度的變化對負荷預測問題所帶來的影響。由于多能源電力推進船舶航行任務時間的限制，使得能夠參與電力負荷預測的訓練樣本數量也十分的有限，再加之上述眾多因素都會對電力負荷功率消耗產生復雜的影響，多能源電力推進船舶跨海域執行任務時，海洋氣候情況的改變導致船舶電力負荷不斷變化，給多能源電力推進船舶的電力負荷預測帶來了難度，電力負荷預測準確度降低。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明提供了一種多能源電力推進船舶的電力負荷預測系統與預測方法，以解決現有技術中海洋氣候情況的改變導致船舶電力負荷不斷變化，難以預測的技術問題。

本發明提供了一種多能源電力推進船舶的電力負荷預測系統，包括：負荷信息采集模塊、氣候信息采集模塊、能量管理全局優化策略制定模塊、船舶控制中心顯示設備、無線局域網模塊與大數據云平臺；

所述負荷信息采集模塊、氣候信息采集模塊將多能源電力推進船舶運行時的歷史負荷數據以及行駛過海域的海洋氣候數據通過所述無線局域網模塊傳輸至所述大數據云平臺中；

所述能量管理全局優化策略制定模塊通過所述無線局域網模塊與所述大數據云平臺連接，用于為多能源電力推進船舶制定未來航行過程中每小時航行任務以及該航行任務下的平均航速；

所述大數據云平臺與所述無線局域網模塊相連，用于接收通過無線局域網上傳的數據信息，完成訓練樣本集的構建與預測模型的回歸建模，最終輸出待預測時刻電力負荷預測值。

進一步地，所述大數據云平臺包括：數據存儲與云數據庫交匯模塊、訓練樣本集構建模塊、數據處理模塊與負荷預測模型建立模塊。

所述數據存儲與云數據庫交匯模塊將接收的船舶數據進行存儲并上傳至云數據中；

所述訓練樣本集構建模塊對接收到的船舶數據進行選取，選擇影響電力負荷預測結果的參數在每小時下的平均值與能量管理全局優化策略制定的每小時平均航速作為特征向量構建訓練樣本集；

所述數據處理模塊以歐式距離作為評判標準，將相似航行場景下的每小時平均電力負荷值加入特征向量中，完成對整個訓練樣本集特征向量的維數擴充；

所述負荷預測模型建立模塊通過維數擴充后的訓練樣本集構建負荷預測模型。

本發明還提供了一種多能源電力推進船舶的電力負荷預測系統的預測方法，包括如下步驟：

步驟1：以最低成本為目的獲取船舶當前總航程中各小時的平均航速；

步驟2：通過船舶航行的歷史數據構建訓練樣本集的數據集，數據集包括：

對電力負荷預測結果有影響的每小時電力負荷值、對電力負荷預測結果有影響的每小時各氣候信息數據，以及每小時的平均航速；