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

背景技術：

1、液化天然氣運輸船的訂單不斷。一方面，液化天然氣運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，另一方面船舶運輸通過將天然氣經過超低溫液化裝載于船舶貨艙內，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雜的監(jiān)測控制系統(tǒng)。

2、在lng燃料運輸船航行過程中，若管理不慎出現(xiàn)儲罐內的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生危險?，F(xiàn)有技術中，通過在lng儲罐中，安裝槽內泵，使得lng液體可以在儲罐內形成循環(huán)流動，持續(xù)進行混合而緩解分層問題的出現(xiàn)。但在極端天氣下，lng燃料運輸船仍然有出現(xiàn)因劇烈顛簸導致儲罐內氣體爆炸的可能性，造成嚴重的運輸事故。因此，設計運輸船航行安全性高和環(huán)境監(jiān)測能力強的一種基于物聯(lián)網的lng燃料運輸船集成控制系統(tǒng)是很有必要的。

技術實現(xiàn)思路

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

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

3、步驟s1：在lng燃料運輸船集控室的控制終端接入lng燃料運輸船集成控制系統(tǒng)，與lng燃料運輸船上設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設置的lng燃料運輸船儲罐管理終端，管理終端接收到分析指令，每間隔監(jiān)測時間段對lng儲罐內lng的儲存狀態(tài)進行分析，依據影響權重計算儲存安全值，獲取所有l(wèi)ng儲罐內最小儲存安全值；

5、步驟s3：系統(tǒng)將監(jiān)測指令傳輸至駕駛室內設置的lng燃料運輸船導航終端，導航終端接收到監(jiān)測指令，對lng燃料運輸船的航行環(huán)境進行實時監(jiān)測，當監(jiān)測到lng燃料運輸船當前航行環(huán)境下的顛簸程度超過最小儲存安全值后，執(zhí)行相應的運輸船航行調節(jié)指令。

6、根據上述技術方案，所述步驟s2包括：

7、步驟s21：系統(tǒng)在監(jiān)測時間段t內，對lng儲罐內lng的儲存狀態(tài)進行分析，通過儲罐內設置的多指標檢測器，對儲罐內lng的儲存密度ρ、儲存分層溫差c進行監(jiān)測，獲取當前儲罐內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)測時間t內儲罐內熱量檢測單元對儲罐內上層靜壓阻止外部進入下層的總熱量獲取，β1為密度單位轉化系數，β2為溫度單位轉化系數，α1為儲存密度對儲存安全值的影響權重，α2為儲存分層溫差對儲存安全值的影響權重，分別獲取當前l(fā)ng燃料運輸船內所有儲罐的儲存安全值z1、z2……zm，其中m為lng燃料運輸船上裝有多指標檢測器的lng儲罐總數；

8、步驟s22：檢測出lng燃料運輸船上所有l(wèi)ng儲罐內的儲存安全值后，選取所有l(wèi)ng儲罐中的最小儲存安全值，標記為當前監(jiān)測時間段內的儲存安全值。

9、根據上述技術方案，所述步驟s3包括：

10、步驟s31：系統(tǒng)對lng燃料運輸船的航行環(huán)境進行實時監(jiān)測，通過設置于lng燃料運輸船上的風力監(jiān)測器對當前航行區(qū)域的風力進行監(jiān)測，其中風力監(jiān)測器架設在lng燃料運輸船中心的船桿上部，風力監(jiān)測器監(jiān)測到當前航行區(qū)域的風速信息后，將信息通過無線信號傳輸至駕駛室控制終端；

11、步驟s32：通過設置于lng燃料運輸船船體邊緣的兩個攝像頭，拍攝船體長兩側的海面畫面，所述兩個攝像頭分別設置于船體長兩側，攝像頭向下傾斜的角度為ε°，ε為可變值，其中l(wèi)為船體在當前航行過程中，下方螺旋槳產生水體翻滾的單側橫向距離值，l1為控制終端通過數據庫獲取的船體長最外側到船底的橫向寬度值；

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

13、步驟s34：當監(jiān)測到lng燃料運輸船當前航行環(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、根據上述技術方案，所述步驟s33包括：

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

16、步驟s332：在船體上設置攝像頭拍攝的廣角拍攝畫面內，系統(tǒng)依次獲取檢測到波浪實際揚起角度高于界限值h0的波浪揚起高度值分別為h1、h2……h(huán)n，其中n為檢測的出現(xiàn)波浪揚起高度高于界限值的總拍攝畫面數量，在圖片涂層內，若涂層為雙層涂層，則對雙層涂層內兩個重合區(qū)域內出現(xiàn)波浪高度分別進行監(jiān)測，獲取雙層涂層各自的波浪高度信息，計算監(jiān)測時間段內船單側揚起的高度預測值。

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

18、步驟s3311：攝像頭在監(jiān)測時間段內進行一次船體長單側的移動監(jiān)測，以攝像頭設置位置為坐標原點，過坐標原點作與船身前進方向平行的直線為拍攝橫軸的正半軸，過坐標原點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半軸，構建船單側拍攝角度的平面直角坐標系，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，拍攝第一次畫面后，依次以單次拍攝隨機偏移角度、單次拍攝隨機偏移距離的拍攝方法進行攝像頭偏移拍攝，在監(jiān)測時間段t內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，將所有的拍攝畫面進行圖片處理，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的整體畫面圖像；

19、步驟s3312：根據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)重復的區(qū)域建立雙層圖片涂層，拍攝畫面中未出現(xiàn)重復的區(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：相鄰兩個經過攝像偏移獲取拍攝畫面內波浪高度差值h0＝μ1(hi1-hi2)+μ2(hi3-hi4)，其中i1為雙層涂層內前一次拍攝畫面內對應的波浪高度值，i2為雙層涂層內后一次拍攝畫面內對應的波浪高度值，i3為相鄰兩個單層涂層內前一次拍攝畫面內對應的波浪高度值，i4為相鄰兩個單層涂層內后一次拍攝畫面內對應的波浪高度值。

21、根據上述技術方案，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整體畫面圖像后，根據拍攝畫面內波浪高度差值信息，得到船單側揚起的高度預測值其中k為船舶底部穩(wěn)固穩(wěn)定性指數，0＜k＜1，δ為傾斜等級指數，通過數據庫內根據當前l(fā)ng燃料運輸船體積值決定，δ的值與lng燃料運輸船體積值呈正比，lng燃料運輸船通過長兩側的攝像頭獲取各自監(jiān)測的拍攝區(qū)域波浪揚起高度對比值后，計算lng燃料運輸船在當前航行區(qū)域內向一側傾斜的預測高度為船兩側高度對比值的差值絕對值；

23、步驟s342：當前l(fā)ng燃料運輸船的航行安全值其中γ為單位轉化系數，j為lng燃料運輸船儲罐運輸參考總值，w為獲取的當前航行區(qū)域風速大小值，分析得到的lng燃料運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、根據上述技術方案，所述lng燃料運輸船集成控制系統(tǒng)包括數據采集模塊、航行監(jiān)測模塊和航行路線調節(jié)模塊，所述數據采集模塊用于通過貨控室控制終端連接采集設備，對lng燃料運輸船上的設備數據進行采集；所述航行監(jiān)測模塊用于通過集控室控制終端連接監(jiān)測設備，結合運輸車航行過程中采集的數據，對運輸船的航行過程進行監(jiān)測；所述航行路線調節(jié)模塊用于通過駕駛室控制終端，依據監(jiān)測結果對運輸船的航行路線進行調節(jié)；

25、所述lng燃料運輸船集成控制系統(tǒng)包括機艙監(jiān)控系統(tǒng)、船舶能效系統(tǒng)和貨物監(jiān)測報警系統(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置的集中控制站，負責收集及處理各類信號；

26、所述lng燃料運輸船集成控制系統(tǒng)在所述集控室設置2套第一集中控制站，在所述貨控室設置2套第二集中控制站，在所述駕駛室設置1套第三集中控制站，每套集中控制站設置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連接，相互傳輸通訊信號。

27、根據上述技術方案，所述數據采集模塊包括航行數據采集模塊和船舶數據收錄模塊，所述航行數據采集模塊用于對在運輸船儲存數據庫內采集的歷史航行數據，所述船舶數據收錄模塊用于收錄當前l(fā)ng燃料運輸船的船舶設備信息。

28、根據上述技術方案，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前l(fā)ng燃料運輸船航行過程中對儲存lng儲罐的儲存安全值進行檢測，所述航行傾斜度分析模塊用于在運輸車航行過程中對船體可能出現(xiàn)的傾斜度進行分析，并與所處儲罐的儲存安全值進行比較。

29、根據上述技術方案，所述航行傾斜度分析模塊包括風力檢測子模塊、波浪揚起高度檢測子模塊和攝像單元，所述風力檢測子模塊用于對當前運輸船航行區(qū)域的海面風速進行檢測；所述攝像單元用于拍攝運輸船長兩側的海面畫面信息；所述波浪揚起高度檢測子模塊用于對畫面信息中波浪的揚起高度進行檢測，計算船身兩側波浪揚起高度的差值。

30、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所達到的有益效果是：本發(fā)明通過儲罐內監(jiān)測的不同影響因素影響權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，為運輸船行駛過程是否會影響儲罐內部安全提供了有力依據；通過拍攝圖像對附近海面波浪的揚起高度進行檢測，并依據波浪高度信息和當前航行區(qū)域的風速信息，判斷船身兩側產生高度差是否會導致船身的傾斜是否會影響儲罐內lng的儲存安全性，大大提高了運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輸船可能出現(xiàn)的運輸危險。