一种船舶生物燃油电力推进系统能量流监控方法和装置

本发明涉及船舶动力系统监控，尤其涉及一种船舶生物燃油电力推进系统能量流监控方法和装置。

背景技术：

1、对于大多数船舶而言，动力系统是其最大的能耗单元，约占总能耗的60%~80%。单从主机角度来看，通过新技术提升主机效率，在保证同等输出情况下，降低化石能源使用量，将对船舶整体节能贡献巨大，近年来船舶行业也将替代燃料与技术作为应对船舶降耗要求的重要措施。

2、目前正在考虑多种替代的低碳船用燃料，发动机制造商正在开发利用它们的方法，其中，生物燃油与现有的船用发动机和供应基础设施兼容，应用于船舶发动机具有优良的燃烧和排放特性，同时采用电力推进系统能够更好地消除噪音，让船舶在行进过程中，更稳定静音，实现更好地优化和调整，也能在一定程度上降低燃油的消耗，让高效的能源更加合理应用。但现阶段在船舶动力装置上应用较少，处于初期探索阶段，发动机改装数量远没有达到商用化规模。船舶生物燃油电力动力系统在运行中进行了能量多次转换，具体的能量损失原因尚未明确，无法有针对性地开展节能工作。并且现有的船舶能耗设备监控技术主要针对的是传统的柴油推进形式，不能完全适用于生物燃油主机的电力推进系统。同时现有技术只能实现分别在能量传递的过程中对不同的参数进行监测，如主机输出功率、油耗率、船舶航速、主轴转速、油液分析、振动状态等，并没有从能量产生到输出的整个过程用统一的指标对船舶动力系统能耗进行监控与分析。此外，虽然有采用能量流的模式进行船舶能耗分析，但并未进一步明确动力系统运行过程中每一阶段能量流的转换方式，不能定量化呈现能量消耗，无法了解生物燃油电力推进下各主要能耗设备能量损失的根本原因。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种船舶生物燃油电力推进系统能量流监控方法和装置，用以解决现有技术中动力系统运行过程中每一阶段能量流的转换方式不能定量化呈现能量消耗，无法了解生物燃油电力推进下各主要能耗设备能量损失的根本原因的技术问题。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种船舶生物燃油电力推进系统能量流监控方法，包括：

3、构建包含生物燃油输入化学能和主机输出机械能的历史数据的第一数据集，包含主机输出机械能和发电机电能的历史数据的第二数据集以及包含发电机电能和电机驱动能的历史数据的第三数据集；

4、将第一数据集、第二数据集和第三数据集分别输入至训练完备的梯度提升树模型，对应得到第一传递因子、第二传递因子和第三传递因子；

5、根据第一传递因子、第二传递因子和第三传递因子，确定能量流转过程中的流转效率。

6、在一种可能的实现方式中，所述确定能量流转过程中的流转效率包括：

7、根据第一传递因子，确定生物燃油输入化学能未流转至主机输出机械能的第一损失功；其中，第一损失功包括船舶辅机消耗的能量、船舶设备消耗的能量以及损耗能量；

8、根据第一损失功与第一损耗能量阈值之间的大小关系，确定生物燃油输入化学能的流转效率。

9、在一种可能的实现方式中，所述确定能量流转过程中的流转效率，还包括：

10、根据第二传递因子，确定主机输出机械能未流转至发电机电能的第二损失功；

11、根据第二损失功与第二损耗能量阈值之间的大小关系，确定主机输出机械能的流转效率。

12、在一种可能的实现方式中，所述确定能量流转过程中的流转效率，还包括：

13、根据第三传递因子，确定发电机电能未流转至电机驱动能的第三损失功；

14、根据第三损失功与第三损耗能量阈值之间的大小关系，确定发电机电能的流转效率。

15、在一种可能的实现方式中，在构建包含生物燃油输入化学能和主机输出机械能的历史数据的第一数据集之前，还包括获取所述生物燃油输入化学能，包括：

16、获取船舶航速、发动机转速、船体表面阻力和动力系统关键运动副摩擦阻力；

17、根据船舶航速、发动机转速、船体表面阻力和动力系统关键运动副摩擦阻力对能耗的影响，确定生物燃油输入化学能。

18、在一种可能的实现方式中，在根据第一传递因子、第二传递因子和第三传递因子，确定能量流转过程中的流转效率之后，还包括：

19、采用预设的专家评估法，对生物燃油输入化学能到电机驱动能的流转过程中能量损耗情况进行评估，得到评估结果；

20、并根据评估结果，确定能量损耗的权重系数；

21、根据权重系数确定船舶生物燃油电力推进系统能耗设备之间的维修保养优先级。

22、在一种可能的实现方式中，在确定能量流转过程中的流转效率之后，还包括：

23、判断流转效率是否处于预设范围内；

24、若不是，则发送报警信息。

25、第二方面，本发明还提供一种船舶生物燃油电力推进系统能量流监控装置，包括：

26、数据准备模块，用于构建包含生物燃油输入化学能和主机输出机械能的历史数据的第一数据集、主机输出机械能和发电机电能的历史数据的第二数据集以及发电机电能和电机驱动能的历史数据的第三数据集；

27、传递因子确定模块，用于将第一数据集、第二数据集和第三数据集分别输入至训练完备的梯度提升树模型，对应得到第一传递因子、第二传递因子和第三传递因子；

28、流转效率确定模块，用于根据第一传递因子、第二传递因子和第三传递因子，确定能量流转过程中的流转效率。

29、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；

30、所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；

31、所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上所述的船舶生物燃油电力推进系统能量流监控方法中的步骤。

32、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的船舶生物燃油电力推进系统能量流监控方法中的步骤。

33、本发明的有益效果是：首先构建包含生物燃油输入化学能和主机输出机械能的历史数据的第一数据集、主机输出机械能和发电机电能的历史数据的第二数据集以及发电机电能和电机驱动能的历史数据的第三数据集；随后将第一数据集、第二数据集和第三数据集分别输入至训练完备的梯度提升树模型，对应得到第一传递因子、第二传递因子和第三传递因子；最后根据第一传递因子、第二传递因子和第三传递因子，确定能量流转过程中的流转效率。本发明通过第一传递因子、第二传递因子和第三传递因子能够定量化确定能量流转过程中的损耗和传输效率，从而了解生物燃油电力推进下各主要能耗设备能量损失的根本原因，能够对能量流转过程中的能耗进行优化，提高系统整体能量利用效率。

技术特征：

1.一种船舶生物燃油电力推进系统能量流监控方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的船舶生物燃油电力推进系统能量流监控方法，其特征在于，所述确定能量流转过程中的流转效率包括：

3.根据权利要求1所述的船舶生物燃油电力推进系统能量流监控方法，其特征在于，所述确定能量流转过程中的流转效率，还包括：

4.根据权利要求1所述的船舶生物燃油电力推进系统能量流监控方法，其特征在于，所述确定能量流转过程中的流转效率，还包括：

5.根据权利要求1所述的船舶生物燃油电力推进系统能量流监控方法，其特征在于，在构建包含生物燃油输入化学能和主机输出机械能的历史数据的第一数据集之前，还包括获取所述生物燃油输入化学能，包括：

6.根据权利要求1所述的船舶生物燃油电力推进系统能量流监控方法，其特征在于，在根据第一传递因子、第二传递因子和第三传递因子，确定能量流转过程中的流转效率之后，还包括：

7.根据权利要求1所述的船舶生物燃油电力推进系统能量流监控方法，其特征在于，在确定能量流转过程中的流转效率之后，还包括：

8.一种船舶生物燃油电力推进系统能量流监控装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-7任一项所述的船舶生物燃油电力推进系统能量流监控方法中的步骤。

技术总结本发明涉及一种船舶生物燃油电力推进系统能量流监控方法和装置，属于船舶动力系统监控技术领域，其中，该方法包括：构建包含生物燃油输入化学能和主机输出机械能的历史数据的第一数据集，包含主机输出机械能和发电机电能的历史数据的第二数据集以及包含发电机电能和电机驱动能的历史数据的第三数据集；将第一数据集、第二数据集和第三数据集分别输入至训练完备的梯度提升树模型，对应得到第一传递因子、第二传递因子和第三传递因子；根据第一传递因子、第二传递因子和第三传递因子，确定能量流转过程中的流转效率。本发明实现了定量化呈现能量消耗流转效率。技术研发人员：袁成清,石慧,张彦,万义晨,胡浩帆,殷华兵,郭芝鸿受保护的技术使用者：武汉理工大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4