根據船舶油量切換航線的航行控制系統的製作方法

2023-06-17 15:13:01 1

根據船舶油量切換航線的航行控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種根據船舶油量切換航線的航行控制系統，所述航行控制系統包括電容式油量傳感器、航線耗油計算器、用戶輸入設備、控制器和船舶驅動設備，電容式油量傳感器發送船舶的當前油量，航線耗油計算器計算船舶的當前航線和多個替換航線的預期航行耗油量，控制器分別與電容式油量傳感器、航線耗油計算器、用戶輸入設備和船舶驅動設備連接，在當前油量低於用戶輸入設備所設置的航行控制啟動油量時，根據當前油量與當前航線和多個替換航線的預期航行耗油量的比較結果，決定所述船舶驅動設備的航線切換策略。本發明能夠在船舶當前油量不足以支持當前航線行駛的情況下，提供耗油量更少的替換航線以供船舶繼續行駛。
【專利說明】根據船舶油量切換航線的航行控制系統

【技術領域】
[0001] 本發明涉及船舶航線控制領域，尤其涉及一種根據船舶油量切換航線的航行控制 系統。

【背景技術】
[0002] 船舶從出發地到目的地存在多條航線可供駕駛員選擇。一條航線的耗油量取決於 在該條航線上行駛船舶的數量，即航線交通密度，航線上的船舶數量越多，航線交通密度越 大，越限制船舶的行駛速度，從而增加該條航線上船舶行駛耗油量。因此，選擇一條航線交 通密度最小、耗油量最少的航線作為行駛航線，能夠提高船舶的航行效率，維護船舶運營商 的經濟利益。
[0003] 但是，在船舶出發前，從出發地到目的地的每條航線的具體航線交通密度是無法 預知的，同樣的一條航線，每天的航線交通密度都不同，而是實時發生變化的。因此，在船舶 出發前，駕駛員無法確定哪一條航線的耗油量最少。現有技術中的航線改變方案，都是依靠 駕駛員根據經驗，或根據當地管理中心的廣播內容，進行航線的改變，其決策往往缺少數據 支持，節油的效果不高，有時會使得船舶陷入油量耗盡的尷尬境地。
[0004] 因此，需要一種根據船舶油量切換航線的航行控制系統，克服現有船舶控制系統 過於依靠人工而無法實時計算出合適耗油量的航線的技術問題，通過實時檢測船舶當前油 量，以及實時獲取當前航線和多條替換航線的預期航行耗油量，在當前油量無法支持當前 航線繼續行駛的情況下，找出耗油量相對偏小的替換航線自動或人工進行航線切換，從而 保證船舶的正常行駛。


【發明內容】

[0005] 為了解決上述問題，本發明提供了一種根據船舶油量切換航線的航行控制系統， 通過引入電容式油量傳感器對船舶當前油量進行實時檢測，通過定位設備、無線通信設備 和計算設備計算船舶當前航線和多條替換航線的預期航行耗油量，在當前油量小於設定油 量閾值以及當前油量無法支持船舶繼續航行時，根據預期航行耗油量小於當前油量的替換 航線的數量，決定是自動切換航線還是人工切換航線，即數量為一條時，自動切換航線，數 量為不止一條時，提供多條符合條件的替換航線供駕駛員人工選擇，從而節省船舶的耗油 量，避免油量耗盡的情況出現。
[0006] 根據本發明的一方面，提供了一種根據船舶油量切換航線的航行控制系統，所述 航行控制系統包括電容式油量傳感器、航線耗油計算器、用戶輸入設備、控制器和船舶驅動 設備，所述電容式油量傳感器發送船舶的當前油量，所述航線耗油計算器計算船舶的當前 航線和多個替換航線的預期航行耗油量，所述控制器分別與所述電容式油量傳感器、所述 航線耗油計算器、所述用戶輸入設備和所述船舶驅動設備連接，在當前油量低於用戶輸入 設備所設置的航行控制啟動油量時，根據當前油量與當前航線和多個替換航線的預期航行 耗油量的比較結果，決定所述船舶驅動設備的航線切換策略。
[0007] 更具體地，在所述根據船舶油量切換航線的航行控制系統中，進一步包括：電容式 油量傳感器，採用內置的一個同軸容器，當油進入同軸容器後引起傳感器殼體和傳感器內 置感應電極之間電容量的變化，基於變化量計算船舶的當前油量；定位器，給出船舶的當 前位置、船舶從當前位置到目的地的當前航線和多個替換航線；無線數據收發器，連接所述 定位器以接收當前位置、當前航線和多個替換航線，將當前位置、當前航線和多個替換航線 通過無線通信網絡發送到船舶管理中心，並從船舶管理中心接收當前航線和多個替換航線 的航線交通密度；油耗存儲器，存儲船舶在每一個航行速度下的耗油量；航線耗油計算器， 連接所述無線數據收發器和所述油耗存儲器，根據當前航線和多個替換航線的航線交通密 度，計算當前航線和多個替換航線的預期船舶航行速度，並根據所述油耗存儲器所存儲船 舶在每一個航行速度下的耗油量，計算當前航線和多個替換航線的預期航行耗油量；用戶 輸入設備，根據用戶的輸入，為控制器設置航行控制啟動油量；船舶驅動設備，包括可逆轉 內燃發動機、由可逆轉內燃發動機所驅動的分級減速齒輪系、控制可逆轉內燃發動機與分 級減速齒輪系接觸或脫離的摩擦式離合器、驅動帶有固定槳葉的螺旋槳軸和使得螺旋槳軸 減速並保持不動的摩擦式制動器，其中船舶的加速和減速是通過可逆轉內燃發動機對螺旋 槳的旋轉的速度和方向進行作用而控制的，控制時需要離合器與制動器的組合或相繼的操 作；控制器，連接所述航線耗油計算器、所述電容式油量傳感器、所述用戶輸入設備和所述 船舶驅動設備，當接收到的當前油量小於等於航行控制啟動油量時，啟動船舶航行控制模 式，當接收到的當前油量大於航行控制啟動油量時，退出船舶航行控制模式；顯示器，連接 所述無線數據收發器以顯示當前位置、當前航線和多個替換航線，連接所述控制器以顯示 當前航線和多個替換航線的預期航行耗油量，顯示當前油量和航行控制啟動油量，並在接 收到航線切換命令時，高亮顯示與所述航線切換命令對應的、預期航行耗油量小於當前油 量的不止一條替換航線；其中，在控制器的船舶航行控制模式中，在當前航線的預期航行耗 油量大於當前油量且在多個替換航線中僅存在一條替換航線的預期航行耗油量小於當前 油量時，控制所述船舶驅動設備將當前航線切換到所述預期航行耗油量大於當前油量的替 換航線以繼續航行，在當前航線的預期航行耗油量大於當前油量且在多個替換航線中存在 不止一條替換航線的預期航行耗油量小於當前油量時，發出航線切換命令；其中，船舶管理 中心接收每一條航線上的各個船舶通過無線通信網絡發送的當前位置，計算每一條航線上 的航線交通密度，所述油耗存儲器所存儲的船舶在每一個航行速度下的耗油量為船舶出廠 時廠商所設定；其中，所述電容式油量傳感器設置在船舶的油箱內，所述定位器和所述無線 數據收發器都位於船舶船體前端，所述油耗存儲器、所述航線耗油計算器、所述用戶輸入設 備、所述控制器和所述顯示器都位於船舶駕駛室的儀錶盤內，所述船舶驅動設備設置在船 舶船體後端底艙內。
[0008] 更具體地，在所述根據船舶油量切換航線的航行控制系統中，將所述航線耗油計 算器和所述控制器集成為一個主控集成電路板。
[0009] 更具體地，在所述根據船舶油量切換航線的航行控制系統中，所述用戶輸入設備 為鍵盤或與所述顯示器集成的觸控螢幕。
[0010] 更具體地，在所述根據船舶油量切換航線的航行控制系統中，所述顯示器為液晶 顯示器LCD，所述油耗存儲器為同步動態隨機存儲器SDRAM。
[0011] 更具體地，在所述根據船舶油量切換航線的航行控制系統中，所述液晶顯示器LCD 的解析度為 160X128、384X320、640X480 或 1024X600 中的一種。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 以下將結合附圖對本發明的實施方案進行描述，其中：
[0013] 圖1為根據本發明實施方案示出的根據船舶油量切換航線的航行控制系統的結 構方框圖。

【具體實施方式】
[0014] 下面將參照附圖對本發明的根據船舶油量切換航線的航行控制系統的實施方案 進行詳細說明。
[0015] 油量耗盡，對於在水面上行駛的船舶而言，再糟糕不過。由於水面行駛的特殊環 境，加油或等待燃油的過程都比較麻煩，會嚴重導致耽誤船舶航期，給船舶運營方帶來不菲 的經濟損失，因此，如果避免油量耗盡，是船舶運營方需要關注的問題之一。
[0016] 為了避免油量耗盡的情況出現，有的船舶運營方可能選擇在出發前，為所有船舶 加滿油，但受船舶油箱空間限制，在遇到複雜水面情況或航線過長的情況下，行駛中仍然存 在油量耗盡的危機，有的船舶運營方在出發前選擇耗油量最小的航線，並在行駛中依靠駕 駛員的經驗和當地船舶管理中心發布的一些信息及時調整航線，以儘可能減少耗油，但航 線的水面情況千變萬化，隨時會發生改變，沒有實時數據支持的航線切換方案，其節油效果 並不佳。
[0017] 例如，船舶的航線交通密度是決定航線耗油量的關鍵數據之一。所謂航線交通密 度，指的是在一定的航行線路所在水域內的船隻數量，一般以每海裡船隻數量作為衡量標 準。例如，在某些國家的主管機關規定，前後兩船間距1海裡（或間隔6分鐘），即航線交通 密度最佳為2至3艘船（每海裡）。航線的船舶交通密度約大，航線上的船舶越多，船舶在 該航線上行駛的速度越慢，導致船舶的耗油量越大。但航線的船舶交通密度的實時變化而 無法預知的。
[0018] 本發明提出的根據船舶油量切換航線的航行控制系統，能夠根據實時獲取的各個 航道的船舶交通密度、實時獲取的船舶當前油量，在當前油量無法支持當前航線行駛的情 況下，提供替換航線供船舶繼續行駛，達到節油效果，保證船舶的如期到達。
[0019] 圖1為根據本發明實施方案示出的根據船舶油量切換航線的航行控制系統的結 構方框圖。如圖1所示，所述航行控制系統包括電容式油量傳感器1、航線耗油計算器2、用 戶輸入設備3、船舶驅動設備4、電源供應設備5和控制器6,所示控制器6分別與電容式油 量傳感器1、航線耗油計算器2、用戶輸入設備3和船舶驅動設備4連接，所述電源供應設備 為所述航行控制系統內各個設備進行必要的電力供應。下面，對所述航行控制系統的結構 進行具體的描述。
[0020] 所述電容式油量傳感器1，採用內置的一個同軸容器，當油進入同軸容器後引起傳 感器殼體和傳感器內置感應電極之間電容量的變化，基於變化量計算船舶的當前油量。
[0021] 所述航行控制系統還包括定位器，給出船舶的當前位置、船舶從當前位置到目的 地的當前航線和多個替換航線。
[0022] 所述航行控制系統還包括無線數據收發器，連接所述定位器以接收當前位置、當 前航線和多個替換航線，將當前位置、當前航線和多個替換航線通過無線通信網絡發送到 船舶管理中心，並從船舶管理中心接收當前航線和多個替換航線的航線交通密度。
[0023] 所述航行控制系統還包括油耗存儲器，存儲船舶在每一個航行速度下的耗油量。
[0024] 所述航線耗油計算器2,連接所述無線數據收發器和所述油耗存儲器，根據當前航 線和多個替換航線的航線交通密度，計算當前航線和多個替換航線的預期船舶航行速度， 並根據所述油耗存儲器所存儲船舶在每一個航行速度下的耗油量，計算當前航線和多個替 換航線的預期航行耗油量。
[0025] 所述用戶輸入設備3,根據用戶的輸入，為控制器6設置航行控制啟動油量。
[0026] 所述船舶驅動設備4,包括可逆轉內燃發動機、由可逆轉內燃發動機所驅動的分級 減速齒輪系、控制可逆轉內燃發動機與分級減速齒輪系接觸或脫離的摩擦式離合器、驅動 帶有固定槳葉的螺旋槳軸和使得螺旋槳軸減速並保持不動的摩擦式制動器，其中船舶的加 速和減速是通過可逆轉內燃發動機對螺旋槳的旋轉的速度和方向進行作用而控制的，控制 時需要離合器與制動器的組合或相繼的操作。
[0027] 所述控制器6,連接所述航線耗油計算器2、所述電容式油量傳感器1、所述用戶輸 入設備3和所述船舶驅動設備4,當接收到的當前油量小於等於航行控制啟動油量時，啟動 船舶航行控制模式，當接收到的當前油量大於航行控制啟動油量時，退出船舶航行控制模 式，在船舶航行控制模式中，在當前航線的預期航行耗油量大於當前油量且在多個替換航 線中僅存在一條替換航線的預期航行耗油量小於當前油量時，控制所述船舶驅動設備將當 前航線切換到所述預期航行耗油量大於當前油量的替換航線以繼續航行，在當前航線的預 期航行耗油量大於當前油量且在多個替換航線中存在不止一條替換航線的預期航行耗油 量小於當前油量時，發出航線切換命令。
[0028] 所述航行控制系統還包括顯示器，連接所述無線數據收發器以顯示當前位置、當 前航線和多個替換航線，連接所述控制器6以顯示當前航線和多個替換航線的預期航行耗 油量，顯示當前油量和航行控制啟動油量，並在接收到航線切換命令時，高亮顯示與所述航 線切換命令對應的、預期航行耗油量小於當前油量的不止一條替換航線，供船舶駕駛員選 擇以進行人工航線切換。
[0029] 其中，船舶管理中心接收每一條航線上的各個船舶通過無線通信網絡發送的當前 位置，計算每一條航線上的航線交通密度，所述油耗存儲器所存儲的船舶在每一個航行速 度下的耗油量為船舶出廠時廠商所設定，所述電容式油量傳感器1設置在船舶的油箱內， 所述定位器和所述無線數據收發器都位於船舶船體前端，所述油耗存儲器、所述航線耗油 計算器2、所述用戶輸入設備3、所述控制器6和所述顯示器都位於船舶駕駛室的儀錶盤內， 所述船舶驅動設備4設置在船舶船體後端底艙內。
[0030] 其中，根據船舶運營方的需要，可將所述航線耗油計算器2和所述控制器6集成為 一個主控集成電路板；所述用戶輸入設備3可選為鍵盤或與所述顯示器集成的觸控螢幕；所 述顯示器可選為液晶顯示器LCD，所述油耗存儲器可選為同步動態隨機存儲器SDRAM ;所述 液晶顯示器LCD的解析度可選為160X128、384X320、640X480或1024X600中的一種。
[0031] 其中，解析度（resolution，又稱為解析度）就是屏幕圖像的精密度，是指顯示器 所能顯示的像素的多少。由於屏幕上的點、線和面都是由像素組成的，顯示器可顯示的像素 越多，畫面就越精細，同樣的屏幕區域內能顯示的信息也越多，所以解析度是個非常重要的 性能指標之一。可以把整個圖像想像成是一個大型的棋盤，而解析度的表示方式就是所有 經線和緯線交叉點的數目。解析度是和圖像相關的一個重要概念，它是衡量圖像細節表現 力的技術參數。人們往往把解析度和點距混為一談，其實，這是兩個截然不同的概念。點距 是指像素點與點之間的距離，像素數越多，其解析度就越高，因此，解析度通常是以像素數 來計量的，如=640X480,其像素數為307200,其中640為水平像素數，480為垂直像素數。 由於在圖形環境中高解析度能有效地收縮屏幕圖像，所以在屏幕尺寸不變的情況下，其分 辨率不能越過它的最大合理限度，否則就失去了意義。
[0032] 本發明的根據船舶油量切換航線的航行控制系統，通過對船舶當前油量和各條航 線的預期耗油量的比較，在當前油量不足以支持當前航線行駛的情況下，提供預期耗油量 偏小的替換航線，並自動或人工切換到該替換航線以完成航程，避免油量耗盡的尷尬狀況 發生。
[0033] 可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例並非用以 限定本發明。對於任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案範圍情況下， 都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等 同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對 以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍 內。
【權利要求】
1. 一種根據船舶油量切換航線的航行控制系統，其特徵在於，所述航行控制系統包括 電容式油量傳感器、航線耗油計算器、用戶輸入設備、控制器和船舶驅動設備，所述電容式 油量傳感器發送船舶的當前油量，所述航線耗油計算器計算船舶的當前航線和多個替換航 線的預期航行耗油量，所述控制器分別與所述電容式油量傳感器、所述航線耗油計算器、所 述用戶輸入設備和所述船舶驅動設備連接，在當前油量低於用戶輸入設備所設置的航行控 制啟動油量時，根據當前油量與當前航線和多個替換航線的預期航行耗油量的比較結果， 決定所述船舶驅動設備的航線切換策略。
2. 如權利要求1所述的根據船舶油量切換航線的航行控制系統，其特徵在於，所述航 行控制系統還包括： 電容式油量傳感器，採用內置的一個同軸容器，當油進入同軸容器後引起傳感器殼體 和傳感器內置感應電極之間電容量的變化，基於變化量計算船舶的當前油量； 定位器，給出船舶的當前位置、船舶從當前位置到目的地的當前航線和多個替換航 線. 無線數據收發器，連接所述定位器以接收當前位置、當前航線和多個替換航線，將當前 位置、當前航線和多個替換航線通過無線通信網絡發送到船舶管理中心，並從船舶管理中 心接收當前航線和多個替換航線的航線交通密度； 油耗存儲器，存儲船舶在每一個航行速度下的耗油量； 航線耗油計算器，連接所述無線數據收發器和所述油耗存儲器，根據當前航線和多個 替換航線的航線交通密度，計算當前航線和多個替換航線的預期船舶航行速度，並根據所 述油耗存儲器所存儲船舶在每一個航行速度下的耗油量，計算當前航線和多個替換航線的 預期航行耗油量； 用戶輸入設備，根據用戶的輸入，為控制器設置航行控制啟動油量； 船舶驅動設備，包括可逆轉內燃發動機、由可逆轉內燃發動機所驅動的分級減速齒輪 系、控制可逆轉內燃發動機與分級減速齒輪系接觸或脫離的摩擦式離合器、驅動帶有固定 槳葉的螺旋槳軸和使得螺旋槳軸減速並保持不動的摩擦式制動器，其中船舶的加速和減速 是通過可逆轉內燃發動機對螺旋槳的旋轉的速度和方向進行作用而控制的，控制時需要離 合器與制動器的組合或相繼的操作； 控制器，連接所述航線耗油計算器、所述電容式油量傳感器、所述用戶輸入設備和所述 船舶驅動設備，當接收到的當前油量小於等於航行控制啟動油量時，啟動船舶航行控制模 式，當接收到的當前油量大於航行控制啟動油量時，退出船舶航行控制模式； 顯示器，連接所述無線數據收發器以顯示當前位置、當前航線和多個替換航線，連接所 述控制器以顯示當前航線和多個替換航線的預期航行耗油量，顯示當前油量和航行控制啟 動油量，並在接收到航線切換命令時，高亮顯示與所述航線切換命令對應的、預期航行耗油 量小於當前油量的不止一條替換航線； 其中，在控制器的船舶航行控制模式中，在當前航線的預期航行耗油量大於當前油量 且在多個替換航線中僅存在一條替換航線的預期航行耗油量小於當前油量時，控制所述船 舶驅動設備將當前航線切換到所述預期航行耗油量大於當前油量的替換航線以繼續航行， 在當前航線的預期航行耗油量大於當前油量且在多個替換航線中存在不止一條替換航線 的預期航行耗油量小於當前油量時，發出航線切換命令； 其中，船舶管理中心接收每一條航線上的各個船舶通過無線通信網絡發送的當前位 置，計算每一條航線上的航線交通密度，所述油耗存儲器所存儲的船舶在每一個航行速度 下的耗油量為船舶出廠時廠商所設定； 其中，所述電容式油量傳感器設置在船舶的油箱內，所述定位器和所述無線數據收發 器都位於船舶船體前端，所述油耗存儲器、所述航線耗油計算器、所述用戶輸入設備、所述 控制器和所述顯示器都位於船舶駕駛室的儀錶盤內，所述船舶驅動設備設置在船舶船體後 端底艙內。
3. 如權利要求2所述的根據船舶油量切換航線的航行控制系統，其特徵在於： 將所述航線耗油計算器和所述控制器集成為一個主控集成電路板。
4. 如權利要求2所述的根據船舶油量切換航線的航行控制系統，其特徵在於： 所述用戶輸入設備為鍵盤或與所述顯示器集成的觸控螢幕。
5. 如權利要求2所述的根據船舶油量切換航線的航行控制系統，其特徵在於： 所述顯示器為液晶顯示器LCD，所述油耗存儲器為同步動態隨機存儲器SDRAM。
6. 如權利要求5所述的根據船舶油量切換航線的航行控制系統，其特徵在於： 所述液晶顯示器LCD的解析度為160X128、384X320、640X480或1024X600中的一 種。
【文檔編號】G08G3/00GK104103196SQ201410366751
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】不公告發明人 申請人:無錫北鬥星通信息科技有限公司