本發(fā)明涉及運(yùn)輸管理，具體為一種基于物聯(lián)網(wǎng)的lng燃料運(yùn)輸船集成控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、液化天然氣運(yùn)輸船的訂單不斷。一方面，液化天然氣運(yùn)輸船作為高附加值船舶，船東方對控制系統(tǒng)程度本身就有較高要求，另一方面船舶運(yùn)輸通過將天然氣經(jīng)過超低溫液化裝載于船舶貨艙內(nèi)，因超低溫的液化天然氣固有的特性，必須要求對其有一整套復(fù)雜的監(jiān)測控制系統(tǒng)。

2、在lng燃料運(yùn)輸船航行過程中，若管理不慎出現(xiàn)儲罐內(nèi)的lng層與層之間的動態(tài)平衡被破壞、相互混合的情況，可能會導(dǎo)致lng大量氣化后超過儲罐的安全壓力限制，大量易燃易爆氣體釋放而產(chǎn)生危險(xiǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中，通過在lng儲罐中，安裝槽內(nèi)泵，使得lng液體可以在儲罐內(nèi)形成循環(huán)流動，持續(xù)進(jìn)行混合而緩解分層問題的出現(xiàn)。但在極端天氣下，lng燃料運(yùn)輸船仍然有出現(xiàn)因劇烈顛簸導(dǎo)致儲罐內(nèi)氣體爆炸的可能性，造成嚴(yán)重的運(yùn)輸事故。因此，設(shè)計(jì)運(yùn)輸船航行安全性高和環(huán)境監(jiān)測能力強(qiáng)的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的lng燃料運(yùn)輸船集成控制系統(tǒng)是很有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的lng燃料運(yùn)輸船集成控制系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于物聯(lián)網(wǎng)的lng燃料運(yùn)輸船集成控制系統(tǒng)，包括一種基于物聯(lián)網(wǎng)的lng燃料運(yùn)輸船集成控制方法，所述lng燃料運(yùn)輸船集成控制方法包括以下步驟：

3、步驟s1：在lng燃料運(yùn)輸船集控室的控制終端接入lng燃料運(yùn)輸船集成控制系統(tǒng)，與lng燃料運(yùn)輸船上設(shè)置的貨控室與駕駛室建立通訊連接；

4、步驟s2：系統(tǒng)將分析指令傳輸至貨控室內(nèi)設(shè)置的lng燃料運(yùn)輸船儲罐管理終端，管理終端接收到分析指令，每間隔監(jiān)測時(shí)間段對lng儲罐內(nèi)lng的儲存狀態(tài)進(jìn)行分析，依據(jù)影響權(quán)重計(jì)算儲存安全值，獲取所有l(wèi)ng儲罐內(nèi)最小儲存安全值；

5、步驟s3：系統(tǒng)將監(jiān)測指令傳輸至駕駛室內(nèi)設(shè)置的lng燃料運(yùn)輸船導(dǎo)航終端，導(dǎo)航終端接收到監(jiān)測指令，對lng燃料運(yùn)輸船的航行環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測到lng燃料運(yùn)輸船當(dāng)前航行環(huán)境下的顛簸程度超過最小儲存安全值后，執(zhí)行相應(yīng)的運(yùn)輸船航行調(diào)節(jié)指令。

6、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s2包括：

7、步驟s21：系統(tǒng)在監(jiān)測時(shí)間段t內(nèi)，對lng儲罐內(nèi)lng的儲存狀態(tài)進(jìn)行分析，通過儲罐內(nèi)設(shè)置的多指標(biāo)檢測器，對儲罐內(nèi)lng的儲存密度ρ、儲存分層溫差c進(jìn)行監(jiān)測，獲取當(dāng)前儲罐內(nèi)lng儲罐的儲存安全值z＝β1α1ρ+β2α2c，其中儲存分層溫差c通過監(jiān)測時(shí)間t內(nèi)儲罐內(nèi)熱量檢測單元對儲罐內(nèi)上層靜壓阻止外部進(jìn)入下層的總熱量獲取，β1為密度單位轉(zhuǎn)化系數(shù)，β2為溫度單位轉(zhuǎn)化系數(shù)，α1為儲存密度對儲存安全值的影響權(quán)重，α2為儲存分層溫差對儲存安全值的影響權(quán)重，分別獲取當(dāng)前l(fā)ng燃料運(yùn)輸船內(nèi)所有儲罐的儲存安全值z1、z2……zm，其中m為lng燃料運(yùn)輸船上裝有多指標(biāo)檢測器的lng儲罐總數(shù)；

8、步驟s22：檢測出lng燃料運(yùn)輸船上所有l(wèi)ng儲罐內(nèi)的儲存安全值后，選取所有l(wèi)ng儲罐中的最小儲存安全值，標(biāo)記為當(dāng)前監(jiān)測時(shí)間段內(nèi)的儲存安全值。

9、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s3包括：

10、步驟s31：系統(tǒng)對lng燃料運(yùn)輸船的航行環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過設(shè)置于lng燃料運(yùn)輸船上的風(fēng)力監(jiān)測器對當(dāng)前航行區(qū)域的風(fēng)力進(jìn)行監(jiān)測，其中風(fēng)力監(jiān)測器架設(shè)在lng燃料運(yùn)輸船中心的船桿上部，風(fēng)力監(jiān)測器監(jiān)測到當(dāng)前航行區(qū)域的風(fēng)速信息后，將信息通過無線信號傳輸至駕駛室控制終端；

11、步驟s32：通過設(shè)置于lng燃料運(yùn)輸船船體邊緣的兩個攝像頭，拍攝船體長兩側(cè)的海面畫面，所述兩個攝像頭分別設(shè)置于船體長兩側(cè)，攝像頭向下傾斜的角度為ε°，ε為可變值，其中l(wèi)為船體在當(dāng)前航行過程中，下方螺旋槳產(chǎn)生水體翻滾的單側(cè)橫向距離值，l1為控制終端通過數(shù)據(jù)庫獲取的船體長最外側(cè)到船底的橫向?qū)挾戎担?/p>

12、步驟s33：攝像頭在監(jiān)測時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行一次船體長單側(cè)的移動監(jiān)測，拍攝范圍內(nèi)的畫面信息后，對廣角拍攝畫面內(nèi)海面波浪的揚(yáng)起高度進(jìn)行檢測；

13、步驟s34：當(dāng)監(jiān)測到lng燃料運(yùn)輸船當(dāng)前航行環(huán)境下的航行安全值超過最小界限安全值后，將信息傳輸至駕駛室控制終端。

14、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s33包括：

15、步驟s331：攝像頭對船體長單側(cè)進(jìn)行移動監(jiān)測，獲取攝像頭拍攝范圍內(nèi)的整體畫面圖像，并通過圖像特征識別技術(shù)，對廣角拍攝畫面內(nèi)海面波浪的揚(yáng)起高度進(jìn)行檢測，在數(shù)據(jù)庫內(nèi)檢索波浪的模型，與拍攝畫面內(nèi)海面出現(xiàn)的波浪通特征進(jìn)行擬合，統(tǒng)計(jì)拍攝畫面內(nèi)波浪模型掩蓋的拍攝面積并記錄當(dāng)前攝像頭的拍攝角度，根據(jù)當(dāng)前拍攝角度下攝像頭的縮放比例，獲取拍攝畫面內(nèi)該監(jiān)測位置波浪實(shí)際揚(yáng)起高度為h；

16、步驟s332：在船體上設(shè)置攝像頭拍攝的廣角拍攝畫面內(nèi)，系統(tǒng)依次獲取檢測到波浪實(shí)際揚(yáng)起角度高于界限值h0的波浪揚(yáng)起高度值分別為h1、h2……h(huán)n，其中n為檢測的出現(xiàn)波浪揚(yáng)起高度高于界限值的總拍攝畫面數(shù)量，在圖片涂層內(nèi)，若涂層為雙層涂層，則對雙層涂層內(nèi)兩個重合區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)波浪高度分別進(jìn)行監(jiān)測，獲取雙層涂層各自的波浪高度信息，計(jì)算監(jiān)測時(shí)間段內(nèi)船單側(cè)揚(yáng)起的高度預(yù)測值。

17、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s331中，獲取攝像頭拍攝范圍內(nèi)整體畫面圖像的方法具體包括：

18、步驟s3311：攝像頭在監(jiān)測時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行一次船體長單側(cè)的移動監(jiān)測，以攝像頭設(shè)置位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，過坐標(biāo)原點(diǎn)作與船身前進(jìn)方向平行的直線為拍攝橫軸的正半軸，過坐標(biāo)原點(diǎn)作與船身中心到船底中心垂線平行的直線為拍攝縱軸的負(fù)半軸，構(gòu)建船單側(cè)拍攝角度的平面直角坐標(biāo)系，則在以拍攝縱軸角度范圍拍攝橫軸角度范圍(0°，180°)的拍攝范圍內(nèi)，拍攝第一次畫面后，依次以單次拍攝隨機(jī)偏移角度、單次拍攝隨機(jī)偏移距離的拍攝方法進(jìn)行攝像頭偏移拍攝，在監(jiān)測時(shí)間段t內(nèi)拍攝完全覆蓋拍攝范圍的畫面信息，其中相鄰兩次攝像頭偏移角度不同，相鄰不同角度拍攝畫面的重復(fù)區(qū)域面積不超過單個拍攝畫面面積的30％，利用圖像處理技術(shù)，將所有的拍攝畫面進(jìn)行圖片處理，粘合不同拍攝角度下的所有的拍攝畫面，獲取攝像頭拍攝范圍內(nèi)的整體畫面圖像；

19、步驟s3312：根據(jù)攝像頭的拍攝重合角度信息，建立圖片涂層，拍攝畫面中出現(xiàn)重復(fù)的區(qū)域建立雙層圖片涂層，拍攝畫面中未出現(xiàn)重復(fù)的區(qū)域建立單層圖片涂層，所述雙層圖片涂層中圖像特征的對比度為μ1％，所述單層圖片涂層中圖像特征的對比度為μ2％，其中μ2＞μ1；

20、步驟s3313：相鄰兩個經(jīng)過攝像偏移獲取拍攝畫面內(nèi)波浪高度差值h0＝μ1(hi1-hi2)+μ2(hi3-hi4)，其中i1為雙層涂層內(nèi)前一次拍攝畫面內(nèi)對應(yīng)的波浪高度值，i2為雙層涂層內(nèi)后一次拍攝畫面內(nèi)對應(yīng)的波浪高度值，i3為相鄰兩個單層涂層內(nèi)前一次拍攝畫面內(nèi)對應(yīng)的波浪高度值，i4為相鄰兩個單層涂層內(nèi)后一次拍攝畫面內(nèi)對應(yīng)的波浪高度值。

21、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s34包括：

22、步驟s341：通過所述步驟s33中獲取攝像頭拍攝范圍內(nèi)整體畫面圖像后，根據(jù)拍攝畫面內(nèi)波浪高度差值信息，得到船單側(cè)揚(yáng)起的高度預(yù)測值其中k為船舶底部穩(wěn)固穩(wěn)定性指數(shù)，0＜k＜1，δ為傾斜等級指數(shù)，通過數(shù)據(jù)庫內(nèi)根據(jù)當(dāng)前l(fā)ng燃料運(yùn)輸船體積值決定，δ的值與lng燃料運(yùn)輸船體積值呈正比，lng燃料運(yùn)輸船通過長兩側(cè)的攝像頭獲取各自監(jiān)測的拍攝區(qū)域波浪揚(yáng)起高度對比值后，計(jì)算lng燃料運(yùn)輸船在當(dāng)前航行區(qū)域內(nèi)向一側(cè)傾斜的預(yù)測高度為船兩側(cè)高度對比值的差值絕對值；

23、步驟s342：當(dāng)前l(fā)ng燃料運(yùn)輸船的航行安全值其中γ為單位轉(zhuǎn)化系數(shù)，j為lng燃料運(yùn)輸船儲罐運(yùn)輸參考總值，w為獲取的當(dāng)前航行區(qū)域風(fēng)速大小值，分析得到的lng燃料運(yùn)輸船航行安全值低于系統(tǒng)劃定的最低界限安全值，則將信息傳輸至駕駛室控制終端。

24、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述lng燃料運(yùn)輸船集成控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、航行監(jiān)測模塊和航行路線調(diào)節(jié)模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于通過貨控室控制終端連接采集設(shè)備，對lng燃料運(yùn)輸船上的設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；所述航行監(jiān)測模塊用于通過集控室控制終端連接監(jiān)測設(shè)備，結(jié)合運(yùn)輸車航行過程中采集的數(shù)據(jù)，對運(yùn)輸船的航行過程進(jìn)行監(jiān)測；所述航行路線調(diào)節(jié)模塊用于通過駕駛室控制終端，依據(jù)監(jiān)測結(jié)果對運(yùn)輸船的航行路線進(jìn)行調(diào)節(jié)；

25、所述lng燃料運(yùn)輸船集成控制系統(tǒng)包括機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)、船舶能效系統(tǒng)和貨物監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)，各系統(tǒng)采集各自所需的信號，在所述集控室、所述駕駛室和所述貨控室設(shè)置的集中控制站，負(fù)責(zé)收集及處理各類信號；

26、所述lng燃料運(yùn)輸船集成控制系統(tǒng)在所述集控室設(shè)置2套第一集中控制站，在所述貨控室設(shè)置2套第二集中控制站，在所述駕駛室設(shè)置1套第三集中控制站，每套集中控制站設(shè)置2個顯示器，第一集中控制站、第二集中控制站及第三集中控制站之間通過冗余以太網(wǎng)連接，相互傳輸通訊信號。

27、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括航行數(shù)據(jù)采集模塊和船舶數(shù)據(jù)收錄模塊，所述航行數(shù)據(jù)采集模塊用于對在運(yùn)輸船儲存數(shù)據(jù)庫內(nèi)采集的歷史航行數(shù)據(jù)，所述船舶數(shù)據(jù)收錄模塊用于收錄當(dāng)前l(fā)ng燃料運(yùn)輸船的船舶設(shè)備信息。

28、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述航行監(jiān)測模塊包括儲罐儲存安全值檢測模塊和航行傾斜度分析模塊，所述儲罐儲存安全值檢測模塊用于在當(dāng)前l(fā)ng燃料運(yùn)輸船航行過程中對儲存lng儲罐的儲存安全值進(jìn)行檢測，所述航行傾斜度分析模塊用于在運(yùn)輸車航行過程中對船體可能出現(xiàn)的傾斜度進(jìn)行分析，并與所處儲罐的儲存安全值進(jìn)行比較。

29、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述航行傾斜度分析模塊包括風(fēng)力檢測子模塊、波浪揚(yáng)起高度檢測子模塊和攝像單元，所述風(fēng)力檢測子模塊用于對當(dāng)前運(yùn)輸船航行區(qū)域的海面風(fēng)速進(jìn)行檢測；所述攝像單元用于拍攝運(yùn)輸船長兩側(cè)的海面畫面信息；所述波浪揚(yáng)起高度檢測子模塊用于對畫面信息中波浪的揚(yáng)起高度進(jìn)行檢測，計(jì)算船身兩側(cè)波浪揚(yáng)起高度的差值。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：本發(fā)明通過儲罐內(nèi)監(jiān)測的不同影響因素影響權(quán)重獲取最小儲存安全值，大大提高了儲罐儲存安全情況的監(jiān)測精度，為運(yùn)輸船行駛過程是否會影響儲罐內(nèi)部安全提供了有力依據(jù)；通過拍攝圖像對附近海面波浪的揚(yáng)起高度進(jìn)行檢測，并依據(jù)波浪高度信息和當(dāng)前航行區(qū)域的風(fēng)速信息，判斷船身兩側(cè)產(chǎn)生高度差是否會導(dǎo)致船身的傾斜是否會影響儲罐內(nèi)lng的儲存安全性，大大提高了運(yùn)輸船集控室集成控制能力和監(jiān)測覆蓋范圍，降低了在遇到極端天氣下運(yùn)輸船可能出現(xiàn)的運(yùn)輸危險(xiǎn)。