一种基于固定航速污底系数的船舶污底监测评估方法与流程

本发明涉及船舶污底处理技术领域，尤其涉及一种基于固定航速污底系数的船舶污底监测评估方法。

背景技术：

无论是远洋船舶还是内河船舶，由于长时间在水中航行，使得船舶底部不可避免的附着有水生物，诸如贝类，藻类等，这些船底附着物被称为船舶污底。

船舶污底的产生会造成船舶的航行阻力增大，燃油损耗增加，还会破坏船体表面的涂层从而导致船体表面生锈腐蚀，如果不及时判断监控污底状态并且计划清理污底，将直接影响到船舶的正常运营寿命，给船东和营运公司带来经济损失。

目前判断船舶污底程度主要依据航行时间长短以及蛙人水下检查等手段，然而船舶污底的增长程度与船舶的航速、航行海域的海洋环境等诸多因素有关，不能直接根据船舶航行时间长短对污底情况进行正确的判断；蛙人水下检查虽然直观，但是不能提前判断船舶污底程度，且只能在船舶靠港或停航的状态下查看，检查清理的时机不准确、成本高、危险系数大，而且也不能做出客观的定量分析，有一定的局限性。

基于现有的污底监测方法数据信息获取维度少、数量小、不够准确、不能实时定量分析污底状态的问题，急需寻求一种船舶污底监测评估方法。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于固定航速污底系数的船舶污底监测评估方法，用以解决现有污底监测方法数据信息获取维度少、数量小、不够准确、不能实时定量分析污底状态的问题。

本发明实施例提供了一种基于固定航速污底系数的船舶污底监测评估方法，包括以下步骤：

采集待评估时间段内的各个航段的船舶航行数据，并对所述航行数据进行预处理，获得预处理后的航行数据；

基于预处理后的航行数据，获得待评估空载航段的航行数据以及待评估满载航段的航行数据；

基于所述待评估空载航段的航行数据，获得待评估空载航段的功率-航速关系曲线，结合空载工况下的功率-航速基准数据矩阵，计算待评估空载航段的固定航速污底系数；

基于所述待评估满载航段的航行数据，获得待评估满载航段的功率-航速关系曲线，结合满载工况下的功率-航速基准数据矩阵，计算待评估满载航段的固定航速污底系数。

进一步，所述航行数据包括实测功率、航速；对所述航行数据进行预处理，获得预处理后的航行数据，包括：

对所述航行数据进行质量筛选，获得筛选后的航行数据；所述质量筛选包括基于航速以及滑失率对所述航行数据进行质量筛选；

对筛选后的航行数据进行修正，获得所述预处理后的航行数据；所述修正包括对实测功率进行修正，得到修正后的功率。

进一步，所述方法还包括：

采集基准航段内的船舶航行数据，并对所述基准航段内的船舶航行数据进行预处理，获得预处理后的基准航段内的船舶航行数据；

基于所述预处理后的基准航段内的船舶航行数据，获得基准空载航段的航行数据以及基准满载航段的航行数据；

基于所述基准空载航段的航行数据，获得所述空载工况下的功率-航速基准数据矩阵；

基于所述基准满载航段的航行数据，获得所述满载工况下的功率-航速基准数据矩阵。

进一步，所述基于所述待评估空载航段的航行数据，获得待评估空载航段的功率-航速关系曲线包括：

基于所述待评估空载航段的航行数据，计算每一空载航段中各个航速对应的修正后的功率的中位数，获得每一空载航段对应的功率-航速关系曲线。

进一步，所述计算待评估空载航段的固定航速污底系数包括：

基于所述每一空载航段的功率-航速关系曲线，设定第一固定航速，获得所述每一空载航段对应所述第一固定航速的第一功率值；

基于所述空载工况下的功率-航速基准数据矩阵，获得对应所述第一固定航速的第二功率值；

计算所述第一功率值与第二功率值的偏差百分比，获得所述每一待评估空载航段与所述第一固定航速对应的污底系数。

进一步，所述方法还包括：

按照各个待评估空载航段时间上的先后顺序，获得各个待评估空载航段在所述第一固定航速下的污底系数变化趋势曲线。

进一步，所述基于所述待评估满载航段的航行数据，获得待评估满载航段的功率-航速关系曲线包括：

基于所述待评估满载航段的航行数据，计算每一满载航段中各个航速对应的修正后的功率的中位数，获得每一满载航段对应的功率-航速关系曲线。

进一步，所述计算待评估满载航段的固定航速污底系数包括：

基于所述每一满载航段的功率-航速关系曲线，设定第二固定航速，获得所述每一满载航段对应所述第二固定航速的第三功率值；

基于所述满载工况下的功率-航速基准数据矩阵，获得对应所述第二固定航速的第四功率值；

计算所述第三功率值与所述第四功率值的偏差百分比，获得所述每一待评估满载航段与所述第二固定航速对应的污底系数。

进一步，所述方法还包括：

按照各个待评估满载航段时间上的先后顺序，获得各个待评估满载航段在所述第二固定航速下的污底系数变化趋势曲线。

进一步，所述基准空载航段的航行数据包括航速、预处理后的功率，所述基于所述基准空载航段的航行数据，获得所述空载工况下的功率-航速基准数据矩阵包括：

基于所述基准空载航段的航速及其对应的预处理后的功率的中位数，结合拟合模型p1＝a1×s1³+b1，获得所述空载工况下的功率-航速基准数据矩阵，其中，s1为空载工况下的航速，p1为与s1对应的功率，a1和b1为拟合系数；

所述基准满载航段的航行数据包括航速、预处理后的功率，所述基于所述基准满载航段的航行数据，获得所述满载工况下的功率-航速基准数据矩阵包括：

基于所述基准满载航段的航速及其对应的预处理后的功率的中位数，结合拟合模型p2＝a2×s2³+b2，获得所述满载工况下的功率-航速基准数据矩阵，其中，s2为满载工况下的航速，p2为与s2对应的功率，a2和b2为拟合系数。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1、通过计算固定航速污底系数，针对典型航速分析污底系数，结合固定航速下的污底系数变化趋势曲线，从局部视角定量化显示各个空/满载航段在不同航速状态下的污底程度随时间变化的趋势，增强分析结果及变化趋势评估的精细程度和准确性，为及时处理污底做准备；

2、对采集的航行数据进行预处理，提高数据分析处理结果的准确性。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例中一种基于固定航速污底系数的船舶污底监测评估方法的流程图；

图2为本发明实施例中以某vlcc为例，多个空载航段对应的功率-航速关系曲线；

图3为本发明实施例中以该vlcc为例，多个满载航段对应的功率-航速关系曲线；

图4为图2中多个空载航段在航速分别为12kn、12.5kn、13kn、13.5kn、14kn时的污底系数变化趋势曲线；

图5为图3中多个满载航段在航速分别为12kn、12.5kn、13kn、13.5kn、14kn时的污底系数变化趋势曲线。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种基于固定航速污底系数的船舶污底监测评估方法，如图1所示。

该船舶污底监测评估方法包括以下步骤：步骤s1、采集待评估时间段内的各个航段的船舶航行数据，并对所述航行数据进行预处理，获得预处理后的航行数据；步骤s2、基于预处理后的航行数据，获得待评估空载航段的航行数据以及待评估满载航段的航行数据；步骤s3、基于所述待评估空载航段的航行数据，获得待评估空载航段的功率-航速关系曲线，结合空载工况下的功率-航速基准数据矩阵，计算待评估空载航段的固定航速污底系数；步骤s4、基于所述待评估满载航段的航行数据，获得待评估满载航段的功率-航速关系曲线，结合满载工况下的功率-航速基准数据矩阵，计算待评估满载航段的固定航速污底系数。

现有技术中，船舶污底直接影响船舶阻力，从而直接影响航行速度；本申请实施例提供的基于固定航速污底系数的船舶污底监测评估方法，通过采集多维度的航行数据信息，计算固定航速污底系数，针对典型航速分析污底系数，结合固定航速下的污底系数变化趋势曲线，从局部视角定量化显示各个空/满载航段在不同航速状态下的污底程度随时间变化的趋势，增强分析结果及变化趋势评估的精细程度和准确性，为及时处理污底做准备。

在本发明的一个实施例中，在进行步骤s1之前，还包括获取待评估时间段内的环境因素参数以及船舶固有属性参数；待评估时间段内的各个航段的船舶航行数据包括主机转速、实测功率、航速、对水速度、前吃水、后吃水、进口流量、出口流量；待评估时间段内的环境因素参数包括风速、风向；同时还已知船舶固有属性参数，船舶固有属性参数由船厂或者船东提供，包括船舶的垂线间长、包括上层建筑在内的吃水线以上部分的横向投影面积、风阻系数、顶风时的风阻系数、空气密度、理想条件下推进效率系数、负载变化效应、船舶螺旋桨螺距值、主机额定功率以及主机经济性基线；结合待评估时间段内的各个航段的船舶航行数据、环境因素参数以及船舶固有属性参数，对待评估时间段内的各个航段的船舶航行数据进行预处理，获得预处理后的航行数据。

在本发明的一个实施例中，步骤s1中对待评估时间段内的各个航段的船舶航行数据进行预处理，获得预处理后的航行数据，包括：

步骤s11、对待评估时间段内的各个航段的船舶航行数据进行质量筛选，获得筛选后的航行数据，质量筛选包括基于航速以及滑失率对航行数据进行质量筛选。

具体的，首先，基于航速对待评估时间段内的各个航段的船舶航行数据进行清洗，选取主机稳定工况下的数据，从而得到清洗后的航行数据。可选的，设定一航速阈值，清洗后的航行数据为航速大于等于航速阈值的航行数据，从而得到主机稳定工况下的数据，即，得到清洗后的航行数据。

其次，基于滑失率对清洗后的航行数据进行筛选，获得筛选后的航行数据。

具体的，筛选出清洗后的航行数据中滑失率趋于0的航行数据，得到筛选后的航行数据，基于滑失率对航行数据的筛选可以降低浪、涌、海水等因素对航行数据的影响，筛选出海况一致且较好的航行数据；可选的，滑失率在[-0.005,0.005]范围内即认为滑失率趋向于0，滑失率＝(主机转速*螺距系数-航速)/(主机转速*螺距系数)，其中，螺距系数＝6*船舶螺旋桨螺距值/185.2。

基于航速以及滑失率对航行数据进行质量筛选，获得筛选后的航行数据，筛选后的航行数据为滑失率趋于0且航速不低于航速阈值的航行数据。

步骤s12、对筛选后的航行数据进行修正，获得预处理后的航行数据，修正包括对实测功率进行修正，得到修正后的功率。

对实测功率进行修正可以消除由于风带来的阻力等外界因素对航速-功率曲线的影响，最大程度保证各个待评估航段在同一条件下对比，提高数据分析结果的准确性。

修正流程具体如下所示：

步骤(1)：计算由于风的影响带来的阻力增加值，请参见公式(1)；

其中，raa表示由于风的影响带来的阻力增加值，ρa表示空气密度；caa表示风阻系数；ψwrref表示在某个参考高度下的相对风向，其中参考高度视具体情况而定，本申请对此不做限定；axv表示包括上层建筑在内的吃水线以上部分的横向投影面积；vwrref表示在某个参考高度下的相对风速，其中参考高度视具体情况而定，本申请对此不做限定；caa(0)表示顶风时的风阻系数；vg表示航速。进一步的，ρa、caa、axv、caa(0)可由船厂或船东提供，ψwrref、vwrref、vg可通过实船监控以及实际测量计算得到。

步骤(2)：将上述阻力增加值带入到功率修正模型中，得到修正后的功率，请参见公式(2)；

其中，p表示修正后的功率；pdms表示实测功率；vs表示对水速度；ηdid理想条件下推进效率系数；ξp表示考虑到负载变化效益得到的参数。进一步的，pdms、vs可通过实船监控以及实际测量计算得到，ξp、ηdid可由船厂或船东提供。

在本发明的一个实施例中，所述船舶污底监测评估方法还包括在计算待评估空载航段的固定航速污底系数以及待评估满载航段的固定航速污底系数之前，获取空载和满载工况下的功率-航速基准数据矩阵，以用于后续污底系数计算。获取空载和满载工况下的功率-航速基准数据矩阵，具体可以包括如下步骤：

采集基准航段内的船舶航行数据，并对基准航段内的船舶航行数据进行预处理，获得预处理后的基准航段内的船舶航行数据；

具体的，以开航后的首个空载/满载作为基准航段或者以清污后的首个空载/满载作为基准航段进行数据采集，采集得到的基准航段内的船舶航行数据的种类与采集的待评估时间段内的各个航段的船舶航行数据种类一样，这里就不再一一赘述；结合环境参数因素以及船舶固有属性参数对基准航段内的船舶航行数据进行预处理，获得预处理后的基准航段内的船舶航行数据，其中，环境因素以及船舶固有属性参数的具体内容可参见上述待评估时间段内的环境因素以及船舶固有属性参数，这里就不在一一赘述。

在本申请的一个实施例中，对基准航段内的船舶航行数据进行预处理，获得预处理后的基准航段内的船舶航行数据，包括：

对基准航段内的船舶航行数据进行质量筛选，获得筛选后的基准航段内的船舶航行数据，质量筛选包括基于航速以及滑失率对基准航段内的船舶航行数据进行质量筛选，具体请参见上述对待评估时间段内的各个航段的船舶航行数据进行质量筛选，获得筛选后的航行数据的具体过程，这里就不在一一赘述。

对筛选后的基准航段内的船舶航行数据进行修正，获得预处理后的基准航段内的船舶航行数据，修正包括对实测功率进行修正，得到基准航段内的修正后的功率，具体请参见上述对待评估时间段内的筛选后的航行数据进行修正，获得预处理后的航行数据的具体过程，这里就不在一一赘述。

基于所述预处理后的基准航段内的船舶航行数据，获得基准空载航段的航行数据以及基准满载航段的航行数据；

具体的，基于平均吃水对预处理后的基准航段内的船舶航行数据进行分类，获得基准空载航段的航行数据以及基准满载航段的航行数据；进一步的，设定一平均吃水阈值，当一基准航段的平均吃水小于该平均吃水阈值时，该基准航段为空载航段，该基准航段对应的航行数据为基准空载航段的航行数据；当一基准航段的平均吃水大于等于该平均吃水阈值时，该基准航段为满载航段，该基准航段对应的航行数据为基准满载航段的航行数据。

基于所述基准空载航段的航行数据，获得所述空载工况下的功率-航速基准数据矩阵；

进一步的，基于所述基准空载航段的航速及其对应的预处理后的功率的中位数，得到功率-航速的对应关系，即，该功率-航速的对应关系中的航速可以为基准空载航段的航行数据中的任一航速，则该对应关系中的功率为该任一航速对应的修正后的功率的中位数；结合拟合模型p1＝a1×s1³+b1，获得空载工况下的功率-航速基准数据矩阵，其中，s1为空载工况下的航速，p1为与s1对应的功率，a1和b1为拟合系数；空载工况下的功率-航速基准数据矩阵为功率拟合值-航速二维数组。

进一步的，基于所述基准空载航段的航速及其对应的预处理后的功率的中位数，得到功率-航速的对应关系，包括，以0.1kn为分辨率提取航速以及该航速对应的预处理后的功率的中位数。

进一步的，在确定拟合模型(即，确定a1和b1)的过程中，以均方误差(meansquareerror，mse)作为衡量模型精度指标，当均方误差小于10时，满足精度要求，根据此时的a1和b1得到最终的拟合模型，均方误差的公式如下公式(3)所示：

具体的，选取航速区间[s1,sn]，该航速区间对应的功率拟合值为p0s1,…,p0sn，根据功率-航速的对应关系得到该航速区间对应的功率(即，该航速区间中各个航速对应的修正后的功率的中位数)为ps1,…,psn。在上述公式(3)中，si为航速区间[s1,sn]中的某一航速，psi为航速si对应的功率(即，psi为航速si对应的修正后的功率的中位数)，p0si为si对应的功率拟合值，n为航速区间[s1,sn]中航速的数目。

进一步的，根据基准空载航段的功率-航速的对应关系，结合拟合模型p1＝a1×s1³+b1，获得空载工况下的功率-航速基准数据矩阵，包括：

设a1、b1初始值为0，调节拟合模型p1＝a1×s1³+b1中的a1、b1的值，直到mse小于10，则确定具体的拟合模型p1＝a1×s1³+b1。

具体的，步骤(1)：选取航速区间[s1,sn]，设定a1、b1初始值为0；

步骤(2)：根据p1＝a1×s1³+b1计算得到航速区间[s1,sn]对应的功率拟合值，并根据公式(3)计算mse；

步骤(3)：若mse小于10，满足拟合模型的精度要求，则此时的a1、b1的值即为最终拟合模型的系数；否则，调整a1、b1的值，再继续执行步骤(2)，直到mse小于10，得到最终拟合模型的系数a1、b1。

步骤(4)：获得最终的拟合模型p1＝a1×s1³+b1，针对航速以0.1kn作为分辨率，得到航速与功率拟合值的二维数组，从而获得空载工况下的功率-航速基准数据矩阵。

基于所述基准满载航段的航行数据，获得所述满载工况下的功率-航速基准数据矩阵。

进一步的，基于所述基准满载航段的航速及其对应的预处理后的功率的中位数，得到功率-航速的对应关系，即，该功率-航速的对应关系中的航速可以为基准满载航段的航行数据中的任一航速，则该对应关系中的功率为该任一航速对应的修正后的功率的中位数；结合拟合模型p2＝a2×s2³+b2，获得满载工况下的功率-航速基准数据矩阵，其中，s2为满载工况下的航速，p2为与s2对应的功率，a2和b2为拟合系数；满载工况下的功率-航速基准数据矩阵为功率拟合值-航速二维数组。

进一步的，基于所述基准满载航段的航速及其对应的预处理后的功率的中位数，得到功率-航速的对应关系，包括，以0.1kn为分辨率提取航速以及该航速对应的预处理后的功率的中位数。

进一步的，在确定拟合模型(即，确定a2和b2)的过程中，以均方误差作为衡量模型精度指标，当均方误差小于10时，满足精度要求，根据此时的a2和b2得到最终的拟合模型，其中根据均方误差计算模型的精度以及确定满载工况下的拟合模型p2＝a2×s2³+b2，进而获得满载工况下的功率-航速基准数据矩阵的过程请参见上述获得空载工况下的功率-航速基准数据矩阵的过程，原理相同，这里就不在一赘述。

在本发明的一个实施例中，步骤s2、基于预处理后的航行数据，获得待评估空载航段的航行数据以及待评估满载航段的航行数据，包括：

具体的，基于平均吃水对预处理后的待评估航段内的船舶航行数据进行分类，获得待评估空载航段的航行数据以及待评估满载航段的航行数据；进一步的，设定一平均吃水阈值，当一待评估航段的平均吃水小于该平均吃水阈值时，该待评估航段为空载航段，该待评估航段对应的航行数据为待评估空载航段的航行数据；当一待评估航段的平均吃水大于等于该平均吃水阈值时，该待评估航段为满载航段，该待评估航段对应的航行数据为待评估满载航段的航行数据。

在本发明的一个实施例中，步骤s3中基于待评估空载航段的航行数据，获得待评估空载航段的功率-航速关系曲线包括：

步骤s31、基于待评估空载航段的航行数据，计算每一空载航段中各个航速对应的修正后的功率的中位数，获得每一空载航段对应的功率-航速关系曲线。例如，当待评估空载航段包括3个空载航段时，会得到3个功率-航速关系曲线，即待评估空载航段的数量与得到的功率-航速关系曲线的数量对应，具体数量视实际情况而定，本申请不做限定。

具体的，每一空载航段中选取各个航速时，以0.1kn的分辨率进行提取。

在本发明的一个实施例中，步骤s3中计算待评估空载航段的固定航速污底系数包括：

步骤s32、基于每一空载航段的功率-航速关系曲线，设定第一固定航速，获得每一空载航段对应所述第一固定航速的第一功率值；第一固定航速可以根据实际情况设定，本申请对此不做限定。

步骤s33、基于空载工况下的功率-航速基准数据矩阵，获得对应第一固定航速的第二功率值。具体的，通过空载工况下的拟合功率值-航速的对应关系，得到第一固定航速的拟合功率值，该拟合功率值即为第二功率值。

步骤s34、计算第一功率值与第二功率值的偏差百分比，获得每一待评估空载航段与第一固定航速对应的污底系数。

具体的，选取第一固定航速为s，计算每一待评估空载航段与第一固定航速对应的污底系数请参见公式(4)：

其中，ps为根据待评估空载航段的功率-航速关系曲线，得到的待评估空载航段与第一固定航速s对应的第一功率值；p0s为根据空载工况下的功率-航速基准数据矩阵，得到的第一固定航速s对应的第二功率值，即第一固定航速s对应的功率拟合值；fx为第一固定航速s对应的第一功率值与第二功率值的偏差百分比，即第一固定航速s下的待评估空载航段的污底系数。

进一步的，当待评估空载航段包括多个空载航段时，当对第一固定航速取一个值(例如，12kn)时，可以得到多个污底系数，进而得到在这个值下的所有待评估空载航段的污底系数；当对第一固定航速取另一个值(例如，13kn)时，又可以得到多个污底系数，进而得到在这个值下的所有待评估空载航段的污底系数。对于第一固定航速的具体取值以及取值个数可以视实际情况而定，本申请对此不做限定。

进一步的，第一固定航速s下的功率数据较少时，可以根据功率-航速关系曲线选取航速在[s-0.25,s+0.25]内的功率的平均值作为第一固定航速s对应的第一功率值。

在本申请的一个实施例中，所述船舶污底监测评估方法还包括：按照各个待评估空载航段时间上的先后顺序，获得各个待评估空载航段在第一固定航速下的污底系数变化趋势曲线。

具体的，在第一固定航速下，得到对应多个空载航段的多个污底系数，将多个污底系数根据其对应的待评估空载航段的时间先后顺序进行排列，获得各个待评估空载航段在第一固定航速下的污底系数变化趋势曲线。可选的，当第一固定航速分别选取多个航速值时，可以得到各个待评估空载航段分别在多个固定航速值下的污底系数变化趋势曲线，即多个固定航速污底系数变化趋势曲线。

分别将各个待评估空载航段的对应第一固定航速的污底系数按照时间顺序分析其变化趋势，从局部视角定量化显示各个空载航段的污底加重或者减轻的程度，为及时处理污底做准备。

在本发明的一个实施例中，步骤s4中基于待评估满载航段的航行数据，获得待评估满载航段的功率-航速关系曲线包括：

步骤s41、基于待评估满载航段的航行数据，计算每一满载航段中各个航速对应的修正后的功率的中位数，获得每一满载航段对应的功率-航速关系曲线。具体过程请参见上述基于待评估空载航段的航行数据，获得待评估空载航段的功率-航速关系曲线的过程，此处不再一一赘述。

在本发明的一个实施例中，步骤s4中计算待评估满载航段的固定航速污底系数包括：

步骤s42、基于每一满载航段的功率-航速关系曲线，设定第二固定航速，获得每一满载航段对应第二固定航速的第三功率值；

步骤s43、基于满载工况下的功率-航速基准数据矩阵，获得对应第二固定航速的第四功率值；

步骤s44、计算第三功率值与第四功率值的偏差百分比，获得每一待评估满载航段与第二固定航速对应的污底系数。具体过程请参见上述计算待评估空载航段的固定航速污底系数的具体内容，获得每一待评估满载航段与第二固定航速对应的污底系数与上述的获得待评估空载航段的固定航速污底系数的过程以及原理相同，此处不再一一赘述。

在本发明的一个实施例中，所述船舶污底监测评估方法还包括：按照各个待评估满载航段时间上的先后顺序，获得各个待评估满载航段在所述第二固定航速下的污底系数变化趋势曲线。具体过程请参见上述获得各个待评估空载航段在第一固定航速下的污底系数变化趋势曲线的过程，两者的过程以及原理相同，此处就不再一一赘述。

分别将各个待评估满载航段的对应第二固定航速的污底系数按照时间顺序分析其变化趋势，从局部视角定量化显示各个满载航段的污底加重或者减轻的程度，为及时处理污底做准备。

在本发明的一个实施例中，所述船舶污底监测评估方法还包括：

计算待评估空载航段的固定航速污底系数之前，基于待评估空载航段的航行数据，计算每一空载航段对应的燃油效率-主机负荷关系曲线；

将燃油效率-主机负荷关系曲线与主机经济性基线进行对比；

若在主机经济性基线正负偏差预设范围内，根据待评估空载航段的功率-航速关系曲线，结合空载工况下的功率-航速基准数据矩阵，计算待评估空载航段的固定航速污底系数。

具体的，燃油效率＝主机燃油流量/主机轴功率，其中，主机燃油流量＝进口流量-出口流量，主机轴功率即为本申请中的修正后的功率；主机负荷＝主机功率/主机额定功率(％)，其中，主机功率为本申请中的修正后的功率，主机额定功率是已知的，由船东或者船厂提供。

将每一空载航段对应的燃油效率-主机负荷关系曲线进行汇总，得到各个待评估空载航段的燃油效率-主机负荷关系曲线对比图，并进一步与主机经济型基线进行对比，其中，主机经济型基线是已知的，由船厂或者船东提供。将各个待评估空载航段的燃油效率-主机负荷关系曲线与主机经济型基线进行对比分析，评价主机的燃油效率状态，反应船舶主机在航行过程中的真实经济性能状态。

当各个待评估空载航段的燃油效率-主机负荷关系曲线与主机经济型基线进行对比分析时，若各个待评估空载航段的燃油效率-主机负荷关系曲线在主机经济性基线正负偏差的预设范围内，则证明主机经济性能未发生衰退，主机经济性能良好，由此可以排除主机经济性能衰退引起的多个功率-航速关系曲线偏移，偏移是指按照时间顺序，在后空载航段对应的功率-航速关系曲线较在前空载航段对应的功率-航速关系曲线的偏移，由此可以判断功率-航速关系曲线偏移是由于污底程度逐渐加重而造成的；若主机经济性能发生衰退，可以返回船厂进行后续维修处理。

引入燃油效率-主机负荷关系曲线进行分析评估，判断船舶的主机性能和健康状态，排除因为船本身性能可能产生的异常数据对后续数据处理的影响，排除对污底程度的正常判断产生干扰的相关因素，提高后续数据处理的准确性，可以对船舶航行过程中的污底程度进行更精确的监测。

在本申请的一个实施例中，所述船舶污底监测评估方法还包括：

计算待评估满载航段的固定航速污底系数之前，基于待评估满载航段的航行数据，计算每一满载航段对应的燃油效率-主机负荷关系曲线；

将燃油效率-主机负荷关系曲线与主机经济性基线进行对比；

若在主机经济性基线正负偏差预设范围内，根据待评估满载航段的功率-航速关系曲线，结合满载工况下的功率-航速基准数据矩阵，计算待评估满载航段的固定航速污底系数。

具体的分析过程以及原理请参见上述基于待评估空载航段的航行数据，计算每一空载航段对应的燃油效率-主机负荷关系曲线以及将燃油效率-主机负荷关系曲线与主机经济性基线对比的详细内容，此处不再一一赘述。

在本申请的一个实施例中，所述船舶污底监测评估方法还包括：设定污底系数阈值，当各个待评估空载/满载航段的污底系数大于污底系数阈值时，输出预警状态，否则，输出正常或者良好状态。

可选的，当只有一个污底系数阈值时，预警颜色用黄色表示，预警文字为“轻微”。进一步的，可以输出文字提示信息；例如，温馨提示：请保持关注，防备污底状态恶化；具体的文字提示信息可以根据实际情况而定，本申请对此不做限定。进一步的，该污底系数阈值为7.5％，该污底系数阈值可根据实际情况设定，本申请对此不做限定。

可选的，污底系数阈值的数量为两个，即该污底系数阈值包括第一阈值以及第二阈值，当污底系数大于第一阈值并且小于第二阈值时，预警颜色用黄色表示，预警文字为“轻微”，进一步的，可结合文字提示信息；当污底系数大于等于第二阈值时，预警颜色用红色表示，预警文字为“严重”，进一步的，可结合文字提示信息。例如，第一阈值为7.5％，第二阈值为15％。第一阈值以及第二阈值可根据实际情况设定，本申请对此不做限定。

以某vlcc自2016年5月开航至2019年4月的航行数据为例，进行污底监测评估，具体如下：

以开航后首个空载/满载航段作为基准航段，在基准航段以及各个待评估航段中采集的船舶航行数据，以及需要结合的船舶固有属性参数、环境因素参数请参见上述相关描述，对航行数据的预处理以及空/满载工况下的各个航段的固定航速污底系数的计算过程请参见上述相关内容，此处不再一一赘述。

该vlcc自2016年5月开航至2019年4月，在此期间的航段记录如下：

8个空载航段包括：

-voyage12016-05-1912:00至2016-06-1014:00

-voyage22016-07-1700:00至2016-08-2023:00

-voyage32016-10-1100:00至2016-10-2717:00

-voyage42017-03-0800:00至2017-03-2323:00

-voyage52017-07-2217:00至2017-08-1121:00

-voyage62018-03-1816:00至2018-04-0720:00

-voyage72018-05-0615:00至2018-06-1218:00

-voyage82018-08-0207:30至2018-08-2808:30

14个满载航段包括：

-voyage12016-06-1922:30至2016-07-0919:30

-voyage22016-09-0800:00至2016-09-2918:30

-voyage32016-11-0523:00至2016-12-0722:00

-voyage42017-01-0507:30至2017-02-2307:00

-voyage52017-04-0314:00至2017-04-1709:30

-voyage62017-08-2601:00至2017-09-0623:30

-voyage72017-09-1101:30至2017-10-0310:00

-voyage82018-04-1102:30至2018-05-0418:30

-voyage92018-06-1819:30至2018-07-2222:00

-voyage102018-09-0416:00至2018-09-1316:00

-voyage112018-09-2323:30至2018-10-1812:00

-voyage122018-12-0500:00至2019-01-1303:00

-voyage132019-03-1200:00至2019-04-0702:10

-voyage142019-04-0919:00至2019-04-1200:00

根据上述8个空载航段，结合本申请的技术方案，得到8个空载航段的功率-航速关系曲线图，如图2所示，图2中的主机功率即为空载航段中各个航速对应的修正后的功率的中位数；根据上述14个满载航段，结合本申请的技术方案，得到14个满载航段的功率-航速关系曲线图，如图3所示，图3中的主机功率即为满载航段中各个航速对应的修正后的功率的中位数。

根据图2和图3可知，该vlcc的功率-航速关系曲线随着时间的推移有逐渐向上偏移的趋势，初步判断该vlcc污底程度正在逐渐增加。

进一步的，计算上述8个空载航段以及14个满载航段的燃油效率-主机负荷关系曲线，结合主机经济性基线，当各个航段的燃油效率-主机负荷关系曲线在正常范围内，说明主机经济性能未发生衰退，由此可以排除主机经济性能衰退引起的功率-航速关系曲线偏移，可以基本判断功率-航速关系曲线偏移是由污底程度逐渐加重而造成的。

针对该vlcc自开航以来的空载/满载航段，选取固定航速为12kn、12.5kn、13kn、13.5kn、14kn时，计算各个航段分别在上述固定航速下的污底系数，具体如下图4以及图5所示，图4为固定航速分别为12kn、12.5kn、13kn、13.5kn、14kn时，8个空载航段的污底系数变化趋势曲线，图5为固定航速为12kn、12.5kn、13kn、13.5kn、14kn时，14个满载航段的污底系数变化趋势曲线。

通过上述分析，从局部视角定量化显示各个空载/满载航段的污底加重或者减轻的程度，定量实时评估船舶污底程度，当污底系数超过某一污底系数阈值时，触发污底清理预警，为及时清理污底提供科学依据。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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