一种船舶结构监测数据的船岸传输方法与流程

本发明属于航运安全，具体涉及一种船舶结构监测数据的船岸传输方法。

背景技术：

1、船舶结构监测系统是一种用于实时监测船体结构安全状态的船用系统，它通常由多种传感器、数据采集设备、监测软件和评估分析软件组成。船舶结构监测系统能够实时收集船体结构的应力、运动、振动等关键参数，并通过数据分析评估船体结构的健康状况，及时发现潜在的结构损伤或故障，从而保障船舶的安全运行。船舶结构监测系统含有大量应力传感器，有些遍布全船，含有几十个应力传感器，而艏部砰击区域的传感器数量多，数据频率很高，达到500hz。这就导致系统数据库内存储了大量的实时监测数据，这些数据可通过船舶网络发送回岸端，供研究使用，所述系统数据库为船端系统软件自带的数据库。然而船舶网络通信费用很高，带宽窄，无法承受所有监测数据的传输。

2、为了减少通信的费用，目前采用的方案是船端对实时监测数据进行统计分析处理，选用五分钟的统计值传输回岸端，极大降低数据的频率。船舶平稳航行时，没有船艏砰击，结构应力是稳定的，变化很小，只有船舶艏部遭遇波浪剧烈砰击时，结构会出现很大的应力变化，应力变化较大的实时数据对船艏砰击及结构应力反演的研究才有意义，因此，只有船舶遭遇大风浪，结构应力的实时数据才有研究意义。显然，五分钟回传一次统计数据的方式无法满足岸端对船艏砰击及结构应力反演的研究需求。

技术实现思路

1、本发明解决现有五分钟回传一次统计数据的方式无法满足岸端对船艏砰击及结构应力反演的研究需求的问题，提供一种船舶结构监测数据的船岸传输方法。

2、本发明要求保护的技术方案如下：

3、一种船舶结构监测数据的船岸传输方法，包括如下步骤：

4、s1：采集船舶所在位置船艏砰击及结构应力相关的数据；所述数据包括波浪有义波高数据、船舶运动数据以及船舶结构应力数据；

5、s2：根据s1采集的波浪有义波高数据、船舶的运动数据设置船端数据向岸端传输的频率；

6、s3：根据s2设置的频率打包船端采集的需要传输的相关监控数据，并定期向岸端进行传输；所述相关监控数据包括：船舶结构应力数据、船舶运动数据和船艏垂向加速度数据；所述船舶结构应力数据包括船艏砰击应力。

7、在本发明的具体实施例中，s1中所述船舶安装有船舶结构监测系统。

8、在本发明的具体实施例中，所述船舶运动数据包括：船舶横摇角度和纵摇角度；所述船舶横摇角度和纵摇角度分别为船舶横摇运动的角度和纵摇运动的角度；所述船舶结构应力数据还包括船体梁总纵应力、船舶结构局部高应力。

9、具体地，所述船舶结构监测系统包括：多种传感器、数据采集设备、监测软件和评估分析软件；其中所述传感器包括应力传感器、运动传感器和加速度传感器；所述应力传感器用于监测船舶结构应力；所述运动传感器监测船舶横摇和纵摇角度；所述数据采集设备用于采集应力传感器和运动传感器数据；所述加速度传感器用于收集船艏垂向加速度数据；所述监测软件用于实时显示传感器监测数据；所述评估分析软件用于对监测数据进行计算分析，评估船舶结构受力情况、总纵强度和疲劳强度，船舶弯矩是否超过设计安全值。

10、优选地，s2中所述传输的频率根据波浪有义波高数据以及船舶的横摇角度和纵摇角度判断，具体为：当波浪有义波高值大于2.5m、船舶的横摇角度值大于15度、船舶的纵摇角度值大于3度满足其中一个条件时，船舶实时监测数据开启向岸端传输，所述船舶实时监测数据称为高频数据；当上述三个条件都不满足时，每5分钟统计一次监控相关数据得到统计值，并将其传输到岸端，所述每5分钟统计一次监控相关数据的统计值称为低频数据。

11、优选地，所述统计值包括监控相关的每类数据五分钟内的平均值、最大值、最小值、方差和标准差。

12、优选地，所述高频数据用于结构疲劳评估及剩余寿命预测和对船舶结构的砰击颤振波激振动进行研究。

13、优选地，所述高频数据通过与有限元模型计算结合进行结构疲劳评估及剩余寿命预测以及船舶结构的砰击颤振波激振动研究得到研究结果。

14、在本发明的具体实施例中，所述研究结果通过邮件回传到船端。

15、优选地，所述低频数据用于岸端实时监测展示。

16、有益效果：

17、本发明提供一种船舶结构监测数据的船岸传输方法，首先采集船舶所在位置的波浪有义波高数据、船舶的运动数据以及船舶结构应力数据；根据s1采集的波浪有义波高数据、船舶的运动数据设置船端数据向岸端传输的频率；船舶结构应力用于结构疲劳评估及剩余寿命预测，只有当船艏遇到比较大的砰击时，船舶结构应力数据才有意义，恰好判断船舶砰击需要根据波浪有义波高数据或船舶的运动数据进行判断，因此根据船舶实时获取的波浪有义波高数据或船舶的运动数据确定船艏遭受砰击的大小，从而确定船端需要传输数据，在船舶遭受巨大砰击时，将相关监控数据传输进行打包，并定期传输到岸端，保证岸端对对船艏砰击及结构应力的研究需求，解决现有五分钟回传一次统计数据的方式无法满足岸端对船艏砰击及结构应力反演的研究需求的问题。船舶在平稳航行、船艏无砰击时减少结构应力数据的传输，可以大大降低传输数据带来的通讯费用，降低经济成本。

18、船舶实际航行中，船艏砰击及结构应力受多个因素的影响，申请人基于大量的研究确认当船舶的横摇角度值大于15度或船舶的纵摇角度值大于3度时，船艏遭受砰击后产生的结构应力数据变化比较大，结构应力的数据具有研究价值，同时，根据国际海事组织中巨浪的最低波高确定波浪有义波高值大于2.5m，船艏遭受巨大砰击，经过以往航行经验证明波浪有义波高值大于2.5m时，结构应力数据变化比较大，同样具有研究价值，因此确定当波浪有义波高值大于2.5m、船舶的横摇角度值大于15度、船舶的纵摇角度值大于3度满足其中一个条件时船舶实时监测数据开启向岸端传输，岸端通过传输的数据分析评估船体结构的健康状况，及时发现潜在的结构损伤或故障，从而保障船舶的安全运行。当上述三个条件都不满足时，每5分钟统计一次监控相关数据得到统计值，并将其传输到岸端，所述统计值包括监控相关的每类数据五分钟内的平均值、最大值、最小值、方差和标准差，从而保证岸端对船端数据的持续监控。

19、所述高频数据用于结构疲劳评估及剩余寿命预测和对船舶结构的砰击颤振波激振动进行研究，通过与有限元模型计算结合进行结构疲劳评估及剩余寿命预测以及船舶结构的砰击颤振波激振动研究得到研究结果，并将研究结果通过邮件形式回传告知船端使用人员，方便船端使用人员了解船舶实际运行状况。所述低频数据，用于实时监测展示方便岸端对船端的持续监控。

技术特征：

1.一种船舶结构监测数据的船岸传输方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的船舶结构监测数据的船岸传输方法，其特征在于，s1中所述船舶安装有船舶结构监测系统。

3.根据权利要求2所述的船舶结构监测数据的船岸传输方法，其特征在于，所述船舶运动数据包括：船舶横摇角度和纵摇角度；所述船舶横摇角度和纵摇角度分别为船舶横摇运动的角度和纵摇运动的角度；所述船舶结构应力数据还包括船体梁总纵应力、船舶结构局部高应力。

4.根据权利要求3所述的船舶结构监测数据的船岸传输方法，其特征在于，所述船舶结构监测系统包括：多种传感器、数据采集设备、监测软件和评估分析软件；其中所述传感器包括应力传感器、运动传感器和加速度传感器；所述应力传感器用于监测船舶结构应力；所述运动传感器监测船舶横摇和纵摇角度；所述加速度传感器用于收集船艏垂向加速度数据；所述数据采集设备用于采集应力传感器、运动传感器数据和船艏垂向加速度数据；所述监测软件用于实时显示传感器监测数据；所述评估分析软件用于对监测数据进行计算分析，评估船舶结构受力情况、总纵强度和疲劳强度，船舶弯矩是否超过设计安全值。

5.根据权利要求3或4所述的船舶结构监测数据的船岸传输方法，其特征在于，s2中所述传输的频率根据波浪有义波高数据以及船舶的横摇角度和纵摇角度判断，具体为：当波浪有义波高值大于2.5m、船舶的横摇角度值大于15度、船舶的纵摇角度值大于3度满足其中一个条件时，船舶实时监测数据开启向岸端传输，所述船舶实时监测数据称为高频数据；当上述三个条件都不满足时，每5分钟统计一次监控相关数据得到统计值，并将其传输到岸端，所述每5分钟统计一次监控相关数据的统计值称为低频数据。

6.根据权利要求5所述的船舶结构监测数据的船岸传输方法，其特征在于，所述统计值包括监控相关的每类数据五分钟内的平均值、最大值、最小值、方差和标准差。

7.根据权利要求5所述的船舶结构监测数据的船岸传输方法，其特征在于，所述高频数据用于结构疲劳评估及剩余寿命预测和对船舶结构的砰击颤振波激振动进行研究。

8.根据权利要求7所述的船舶结构监测数据的船岸传输方法，其特征在于，所述高频数据通过与有限元模型计算结合进行结构疲劳评估及剩余寿命预测以及船舶结构的砰击颤振波激振动研究得到研究结果。

9.根据权利要求7所述的船舶结构监测数据的船岸传输方法，其特征在于，所述研究结果通过邮件回传到船端。

10.根据权利要求5所述的船舶结构监测数据的船岸传输方法，其特征在于，所述低频数据用于岸端实时监测展示。

技术总结本发明属于航运安全技术领域，具体涉及一种船舶结构监测数据的船岸传输方法，包括如下步骤：S1：采集船舶所在位置船艏砰击及结构应力相关的数据；所述数据包括波浪有义波高数据、船舶运动数据以及船舶结构应力数据；S2：根据采集的波浪有义波高数据、船舶的运动数据设置船端数据向岸端传输的频率；S3：根据设置的频率打包船端采集的需要传输的相关监控数据，并定期向岸端进行传输。本发明解决决现有技术无法满足岸端监测并研究船艏砰击及结构应力需求的问题，大大降低通信成本。技术研发人员：张超群受保护的技术使用者：上海船舶运输科学研究所有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2