基本信息
- 項目名稱：
- 港區(qū)內(nèi)集裝箱船舶航速控制系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 我們的作品旨在解決港區(qū)內(nèi)集裝箱船舶的航速控制問題。如果航速過快，則會形成較大的航行波，威脅到其他船舶和建筑物；如果航速過慢，則造成港口擁堵。因此找到最優(yōu)的港區(qū)內(nèi)航速是必要的。我們的系統(tǒng)，通過算法的整合，可以實現(xiàn)航速的最優(yōu)控制。
- 詳細介紹：
- 隨著集裝箱港口的日漸繁忙，原本寬闊的航道已變得日益擁擠，由于現(xiàn)代集裝箱船舶噸位大，航速高，靠泊過程中所引起的船行波足以影響載駁船和正在進行裝卸作業(yè)船舶的工作效率和安全，船行波對工作船舶的拍打會引起橫搖幅值超出安全標準，最嚴重的情況會導致工作船舶傾覆，使得港口的工作環(huán)境逐漸惡化。 因此港口管理部門需要一套行之有效的辦法協(xié)調(diào)進出港船舶特別是集裝箱船舶的航速和其與受船行波影響的船舶之間的安全距離。 而現(xiàn)在世界上普遍采用一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)來規(guī)范集裝箱船舶的港內(nèi)航速，這樣的籠統(tǒng)的數(shù)據(jù)就造成了一些不必要的時間損失，以及油耗損失，降低了港口和船舶的運轉(zhuǎn)效率。 如今并沒有相關(guān)的軟件可以根據(jù)集裝箱船舶和港口數(shù)據(jù)得出準確的數(shù)據(jù)來控制航速和保持安全距離。為了有效解決這一問題，必須對靠泊船舶的行駛速度和距離作出合理優(yōu)化，并給出合理的量化解，從而明確港口部門的協(xié)調(diào)方案，減小船行波對港口所生產(chǎn)的不利影響，保障作業(yè)安全和效率。這就是我們集裝箱船舶航速控制系統(tǒng)的設(shè)計初衷。 我們的系統(tǒng)創(chuàng)新之處在于充分利用了MATLAB和JAVA語言，編制了簡單可行的程序。通過分析航行波的興波原理和船舶橫搖規(guī)律，結(jié)合已有經(jīng)驗公式，建立數(shù)學模型，得到算法。 可以說我們的系統(tǒng)，理論上站的住，實踐上行的通，是一款簡易的航速控制軟件。 我們的關(guān)鍵技術(shù)是編程和整合算法。數(shù)據(jù)主要模擬營口港和大連港，并進行了一般化處理。 我們的系統(tǒng)通過分析和整合已有經(jīng)驗公式，結(jié)合理論研究，得到了較為精確的組合算法，并通過編程制作了簡單可行的軟件，實現(xiàn)了集裝箱船舶港內(nèi)航速的實時控制，既保證安全，又兼顧效率。 由于我們系統(tǒng)只涉及集裝箱船舶，所以有很強的針對性和準確性，可以單一地實現(xiàn)集裝箱船舶的航速控制，而不被其他船型所干擾。 同時，我們從已有數(shù)據(jù)出發(fā)，一方面進行理論研究，一方面進行數(shù)據(jù)擬合，從兩方面佐證了系統(tǒng)的可行性和有效性。 和同類產(chǎn)品相比，我們的公式來源比較全面，組合算法的形式可以有效減小誤差，同時由于船型的單一性，保證了公式的專一性和準確性。此外，我們的系統(tǒng)實現(xiàn)的是實時控制，即可以控制集裝箱船舶進港、靠泊、出港的一系列的航速變化，這是其他產(chǎn)品所無法比擬的優(yōu)勢。另外，通過一般化處理，我們的系統(tǒng)具備推廣的價值，可以運用到其他船型。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 現(xiàn)代集裝箱船舶噸位大，航速高，在港區(qū)內(nèi)航行易產(chǎn)生較大的航行波，從而威脅到其他船舶和工作船舶乃至水工建筑物的安全與穩(wěn)定。但是，如果集裝箱船舶在港區(qū)內(nèi)航速過低，則會導致港口擁擠，效率低下，甚至增加船舶自身的油耗?；诖?，我們通過理論研究，找到了航行波與航速以及安全距離之間的關(guān)系和算法，并利用MATLAB進行繪圖與仿真，用JAVA編寫程序，實現(xiàn)了集裝箱船舶在港區(qū)內(nèi)航速的有效控制，既保證安全，又兼顧效率。
科學性、先進性
- 現(xiàn)行的航速控制尚處在理論研究階段，仍未應用于港口實際作業(yè)。而我們研究出了一種獨特算法，并基于此制作了軟件，實現(xiàn)了集裝箱船舶港內(nèi)航速的實時控制。由于考慮了公式的邊界條件，通過組合加權(quán)，保證了結(jié)果的精確性。此外，此軟件可以根據(jù)港口實際來實時控制集裝箱船舶進港、靠泊、出港等一系列過程的航速變化。另外，通過一般化處理，我們的系統(tǒng)具備推廣的價值，可以運用到其他船型。參考資料：《最優(yōu)控制系統(tǒng)論》《水文數(shù)學模型》等
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 磁盤、現(xiàn)場演示、圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 市場分析：雖然國內(nèi)外對于船行波的研究已有一定的理論深度，但針對船行波對于港口工作船舶影響尚未有實際的應用，而且隨著港口的大型化的不斷深入和國際海運業(yè)的不斷發(fā)展，船行波對于港內(nèi)工作船舶的影響不斷的加大，因此我們針對這一問題在平臺上開發(fā)的計算軟件具有較高的實用性和持續(xù)的市場需求量。 使用說明：1.JDK的安裝 2.Tomcat服務(wù)器的安裝與配置 3.MyEclipse的安裝與配置（詳見使用說明書）
同類課題研究水平概述
- 現(xiàn)今國內(nèi)外主要是集中在經(jīng)驗公式的研究和運用，從而得到經(jīng)驗數(shù)據(jù)來規(guī)范各類船舶入港的最大航速和靠泊等的最大航速。 與之相比，我們的系統(tǒng)有以下四點優(yōu)勢： 1. 我們的系統(tǒng)研究的對象單一，只針對集裝箱船舶，從而保證了公式使用上的針對性和準確性。 2. 我們系統(tǒng)采用的不是簡單的一個經(jīng)驗公式，而是通過充分研究經(jīng)驗公式的邊界條件和誤差范圍挑選適合的公式進行組合加權(quán)，從而實現(xiàn)更加精確的航速控制。 3. 我們的系統(tǒng)實現(xiàn)的是集裝箱船舶港內(nèi)航速的實時控制和全程控制，具有完整性和連貫性，利于提高港口和船舶的運轉(zhuǎn)效率。 4. 已經(jīng)開發(fā)出了具有實際應用價值的控制軟件具有廣泛的推廣和應用價值 而反觀現(xiàn)今國內(nèi)外的航速控制技術(shù)，比較局限于尋求經(jīng)驗公式的解決辦法。無論采用的是“原蘇聯(lián)水工建筑物載荷規(guī)范公式”還是“日本航海學會論文集的83號介紹的經(jīng)驗公式”，或者是“原蘇聯(lián)的向金公式”，都有其局限性和不準確性，如何實現(xiàn)有效組合，從而精確預測，是當前的研究主要目標。 我們相信，我們系統(tǒng)的創(chuàng)意和算法是獨具匠心的，精確性較高，航速控制比較到位，具有一定的技術(shù)先進性。
