本發(fā)明涉及一種船舶分艙作業(yè)量的實(shí)時(shí)計(jì)算方法，屬于船舶作業(yè)量計(jì)算方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

碼頭作業(yè)過程中，指導(dǎo)員需要及時(shí)掌握各泊位船舶的分艙作業(yè)量。對(duì)于卸船機(jī)作業(yè)，分艙作業(yè)量用于均衡卸載確保平吃水和提前安排清艙設(shè)備；對(duì)于裝船機(jī)作業(yè)，分艙作業(yè)量用于裝船過程中各艙的順序指令安排及裝船后期調(diào)整船舶水尺；對(duì)于門機(jī)裝卸作業(yè)，分艙作業(yè)量除起到上述作用外還可用于合理安排車輛倒運(yùn)計(jì)劃。

從二十世紀(jì)90年代開始，國內(nèi)港口設(shè)備plc應(yīng)用逐漸步入正軌，技術(shù)發(fā)展日益成熟。但截至目前，國內(nèi)的船舶分艙作業(yè)量電氣技術(shù)計(jì)算方法通常采用以下兩種方式：(1)人工計(jì)算方式。以卸船為例，指導(dǎo)員定時(shí)詢問岸機(jī)司機(jī)卸貨情況，司機(jī)手動(dòng)統(tǒng)計(jì)分艙作業(yè)量，鑒于調(diào)艙作業(yè)頻繁、數(shù)據(jù)分散，極易產(chǎn)生計(jì)算錯(cuò)誤且存在較大統(tǒng)計(jì)誤差。而且，該方式會(huì)影響生產(chǎn)進(jìn)度，甚至分散設(shè)備司機(jī)的注意力而發(fā)生機(jī)損船損事故。(2)3d立體掃描方式。采用激光傳感器進(jìn)行立體掃描，但是激光傳感器受環(huán)境影響制約較大，粉塵、陰雨、霧霾、日光都會(huì)造成設(shè)備失效，且一套設(shè)備耗資數(shù)十萬元，投資成本及維護(hù)成本較高。

鑒于目前采用的兩種船舶分艙作業(yè)量計(jì)算方法都有一定的缺陷，影響船舶的裝船和卸船作業(yè)，因此十分有必要設(shè)計(jì)新的船舶分艙作業(yè)量的計(jì)算方法，以滿足港口生產(chǎn)快速發(fā)展的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種船舶分艙作業(yè)量的實(shí)時(shí)計(jì)算方法，這種實(shí)時(shí)計(jì)算方法采用分布運(yùn)算與集中運(yùn)算相結(jié)合的方式，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可共享數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)自動(dòng)分析的結(jié)果可用于指導(dǎo)裝卸作業(yè)，減少人工干預(yù)，提高作業(yè)效率。

解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

一種船舶分艙作業(yè)量的實(shí)時(shí)計(jì)算方法，它采用以下步驟進(jìn)行：

a.修正卸船機(jī)稱重折算系數(shù)k,保證卸船產(chǎn)量的計(jì)算精度，使卸船機(jī)稱重噸數(shù)和船舶配載噸數(shù)保持一致,使卸貨完工時(shí)中控室程序顯示的剩貨量趨向于0；

b.現(xiàn)場采集各泊位各艙口的配載噸數(shù)及艙間橫向甲板對(duì)應(yīng)于碼頭沿線的位置數(shù)，發(fā)送至中控室；

c.中控室以指令字的形式發(fā)送配載噸數(shù)變量及位置數(shù)變量至各岸機(jī)設(shè)備；

d.作業(yè)過程中，岸機(jī)設(shè)備自動(dòng)按照大車位置對(duì)應(yīng)于位置數(shù)的區(qū)間范圍，將單斗稱重?cái)?shù)自動(dòng)錄入至對(duì)應(yīng)艙口號(hào)實(shí)現(xiàn)作業(yè)量累加；

e.中控室的可編程序控制器plc自動(dòng)匯總統(tǒng)計(jì)并計(jì)算分艙剩貨量，將該數(shù)據(jù)發(fā)回岸機(jī)；

f.通過聯(lián)網(wǎng)信息傳輸，船舶配載噸數(shù)、作業(yè)完成噸數(shù)、當(dāng)艙剩余噸數(shù)等變量實(shí)現(xiàn)了信息對(duì)等共享；

g.前后場的工控機(jī)、移動(dòng)終端、聯(lián)網(wǎng)電腦均可實(shí)時(shí)顯示船舶配載噸數(shù)、作業(yè)完成噸數(shù)、當(dāng)艙剩余噸數(shù)，將其作為生產(chǎn)指揮、數(shù)據(jù)分析、管理決策的重要依據(jù),實(shí)施卸船機(jī)卸船作業(yè)智能調(diào)艙、裝船順序指令安排、門機(jī)作業(yè)自動(dòng)安排車輛倒運(yùn)計(jì)劃等作業(yè)。

上述船舶分艙作業(yè)量的實(shí)時(shí)計(jì)算方法，所述步驟a中的折算系數(shù)k的修正計(jì)算方法按照若干艘次的船舶數(shù)據(jù)計(jì)算，或者按照一定統(tǒng)計(jì)周期的數(shù)據(jù)計(jì)算，或者按照稱重誤差率計(jì)算；

按照若干艘次的船舶數(shù)據(jù)計(jì)算方法如下：

式中：ko為修正前的原始折算系數(shù)；k為修正后的原始折算系數(shù)；fs為單船大機(jī)數(shù)(稱重噸數(shù))，單位t；ss為單船水尺數(shù)(配載噸數(shù))，單位t；n為船舶樣本數(shù)；

按照一定統(tǒng)計(jì)周期的數(shù)據(jù)計(jì)算方法如下；

式中：ko為修正前的原始折算系數(shù)；k為修正后的原始折算系數(shù)；fp為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的大機(jī)數(shù)(稱重噸數(shù))，如單月、多月、一年，單位t；sp為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的水尺數(shù)(配載噸數(shù))，如單月、多月、一年，單位t；

按照稱重誤差率計(jì)算方法如下；

式中：ko為修正前的原始折算系數(shù)；k為修正后的原始折算系數(shù)；δ為平均稱重誤差率，％。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明是一種利用數(shù)學(xué)原理實(shí)現(xiàn)分艙作業(yè)量實(shí)時(shí)計(jì)算的方法，這種方法利用岸機(jī)采用平移或回轉(zhuǎn)作業(yè)方式時(shí)，大車編碼器讀數(shù)均位于當(dāng)艙艙口范圍內(nèi)的特點(diǎn)，在開艙前采集各泊位所作業(yè)船舶各艙口配載噸數(shù)及艙間橫向甲板位置數(shù)，岸機(jī)自動(dòng)計(jì)算大車位置與艙口位置的區(qū)間關(guān)系，將作業(yè)噸數(shù)與艙口號(hào)一一對(duì)應(yīng)，通過設(shè)備網(wǎng)絡(luò)傳輸至中控plc集中統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)送至各相關(guān)設(shè)備，一些深入開發(fā)的功能更可以實(shí)現(xiàn)智能化裝卸作業(yè)。

本發(fā)明的計(jì)算方法采用分布運(yùn)算與集中運(yùn)算相結(jié)合的方式，與常規(guī)計(jì)算方式相比，具有運(yùn)行負(fù)荷小、計(jì)算精度高等優(yōu)點(diǎn)，由常規(guī)的人工計(jì)算直接升級(jí)為軟件計(jì)算，調(diào)艙過程全面實(shí)現(xiàn)自流程化。

本發(fā)明的計(jì)算方法和結(jié)果采用聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可共享數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)自動(dòng)分析的結(jié)果可用于指導(dǎo)裝卸作業(yè)，減少人工干預(yù)，提高作業(yè)效率。而且，該方式完全采用數(shù)學(xué)方法，無需添加傳感器、輸入輸出模塊等硬件設(shè)備，沒有投資成本及維護(hù)成本。

附圖說明

圖1是平移作業(yè)式岸機(jī)的作業(yè)工況示意圖；

圖2是回轉(zhuǎn)作業(yè)式岸機(jī)的作業(yè)工況示意圖；

圖3是船舶艙口號(hào)及艙間甲板位置數(shù)示意圖；

圖4是聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的變量發(fā)送及運(yùn)算流程圖。

圖中標(biāo)記如下：平移岸機(jī)絕對(duì)值編碼器1、回轉(zhuǎn)岸機(jī)絕對(duì)值編碼器2、平移岸機(jī)在當(dāng)艙的行走范圍3、回轉(zhuǎn)岸機(jī)在當(dāng)艙的行走范圍4、平移岸機(jī)在當(dāng)艙的作業(yè)范圍5、回轉(zhuǎn)岸機(jī)在當(dāng)艙的作業(yè)范圍6、、船艙口范圍7、船艙艙口中線8、第一艙01、第二艙02、第三艙03、第四艙04、第五艙05、第六艙06、第七艙07、第八艙08、第九艙09、艙口區(qū)間位置號(hào)p0-p9。

具體實(shí)施方式

圖1和圖2分別是平移作業(yè)式岸機(jī)、回轉(zhuǎn)作業(yè)式岸機(jī)的作業(yè)工況示意圖，岸機(jī)無論采取平移作業(yè)或回轉(zhuǎn)作業(yè)方式，它們的平移岸機(jī)絕對(duì)值編碼器1、回轉(zhuǎn)岸機(jī)絕對(duì)值編碼器2始終位于當(dāng)艙范圍內(nèi)，利用編碼器確定裝卸載的艙口區(qū)間具備可行性。

圖3是船舶艙口號(hào)及艙間甲板位置數(shù)示意圖，圖中的p0至p9是艙口區(qū)間位置號(hào)，其值為各艙艙間橫向甲板對(duì)應(yīng)于碼頭沿線的位置數(shù)。位置號(hào)標(biāo)定完成后，可以實(shí)現(xiàn)艙口編號(hào)與碼頭沿線位置數(shù)的一一對(duì)應(yīng)。如p0到p1的區(qū)間對(duì)應(yīng)第一艙01，p3到p4的區(qū)間對(duì)應(yīng)第四艙04。

本發(fā)明采用以下步驟進(jìn)行：

a.修正卸船機(jī)稱重折算系數(shù)k,保證卸船產(chǎn)量的計(jì)算精度，使卸船機(jī)稱重噸數(shù)和船舶配載噸數(shù)保持一致,使卸貨完工時(shí)中控室程序顯示的剩貨量趨向于0；

b.現(xiàn)場采集各泊位各艙口的配載噸數(shù)及艙間橫向甲板對(duì)應(yīng)于碼頭沿線的位置數(shù)，發(fā)送至中控室；

c.中控室以指令字的形式發(fā)送配載噸數(shù)變量及位置數(shù)變量至各岸機(jī)設(shè)備；

d.作業(yè)過程中，岸機(jī)設(shè)備自動(dòng)按照大車位置對(duì)應(yīng)于位置數(shù)的區(qū)間范圍，將單斗稱重?cái)?shù)自動(dòng)錄入至對(duì)應(yīng)艙口號(hào)實(shí)現(xiàn)作業(yè)量累加；

e.中控室的可編程序控制器plc自動(dòng)匯總統(tǒng)計(jì)并計(jì)算分艙剩貨量，將該數(shù)據(jù)發(fā)回岸機(jī)；

f.通過聯(lián)網(wǎng)信息傳輸，船舶配載噸數(shù)、作業(yè)完成噸數(shù)、當(dāng)艙剩余噸數(shù)等變量實(shí)現(xiàn)了信息對(duì)等共享；

g.前后場的工控機(jī)、移動(dòng)終端、聯(lián)網(wǎng)電腦均可實(shí)時(shí)顯示船舶配載噸數(shù)、作業(yè)完成噸數(shù)、當(dāng)艙剩余噸數(shù)，將其作為生產(chǎn)指揮、數(shù)據(jù)分析、管理決策的重要依據(jù),實(shí)施卸船機(jī)卸船作業(yè)智能調(diào)艙、裝船順序指令安排、門機(jī)作業(yè)自動(dòng)安排車輛倒運(yùn)計(jì)劃等作業(yè)。

本發(fā)明的步驟a中的折算系數(shù)k的修正計(jì)算方法按照若干艘次的船舶數(shù)據(jù)計(jì)算，或者按照一定統(tǒng)計(jì)周期的數(shù)據(jù)計(jì)算，或者按照稱重誤差率計(jì)算；

按照若干艘次的船舶數(shù)據(jù)計(jì)算方法如下：

式中：ko為修正前的原始折算系數(shù)；k為修正后的原始折算系數(shù)；fs為單船大機(jī)數(shù)(稱重噸數(shù))，單位t；ss為單船水尺數(shù)(配載噸數(shù))，單位t；n為船舶樣本數(shù)；

按照一定統(tǒng)計(jì)周期的數(shù)據(jù)計(jì)算方法如下；

式中：ko為修正前的原始折算系數(shù)；k為修正后的原始折算系數(shù)；fp為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的大機(jī)數(shù)(稱重噸數(shù))，如單月、多月、一年，單位t；sp為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的水尺數(shù)(配載噸數(shù))，如單月、多月、一年，單位t；

按照稱重誤差率計(jì)算方法如下；

式中：ko為修正前的原始折算系數(shù)；k為修正后的原始折算系數(shù)；δ為平均稱重誤差率，％。

本發(fā)明的步驟b采用以下具體步驟：

現(xiàn)場采集各泊位各艙口的配載噸數(shù)及艙間橫向甲板對(duì)應(yīng)于碼頭沿線的位置數(shù)。配載噸數(shù)位置數(shù)的采集方式包括但不限于指導(dǎo)員開艙檢查時(shí)手動(dòng)錄入、岸機(jī)行走大車標(biāo)定等。

各泊位各艙口的配載噸數(shù)表示為sb_h，其中b為泊位號(hào)，h為艙口號(hào)，如1#泊位3#艙口表示為s1_3。

艙間橫向甲板對(duì)應(yīng)于碼頭沿線的位置數(shù)可來自按照設(shè)備圖紙標(biāo)記于碼頭bm線處。該位置數(shù)與卸船機(jī)大車行走編碼器位置數(shù)保持一致。對(duì)于一條n個(gè)艙口的船舶，標(biāo)定應(yīng)自1艙前橄開始，至n艙后橄結(jié)束，共標(biāo)定n+1個(gè)位置。表示如下：

pb_m,其中b為泊位號(hào)，m為位置號(hào)(0≤m≤n)，如2#泊位6#位置表示為p2_6。

本發(fā)明的步驟c中，中控以指令字的形式發(fā)送sb_h變量及pb_m變量至各岸機(jī)設(shè)備。

本發(fā)明的步驟d中，作業(yè)過程中，岸機(jī)設(shè)備自動(dòng)按照大車位置pc對(duì)應(yīng)于pb_m的區(qū)間范圍，將單斗稱重?cái)?shù)錄入至對(duì)應(yīng)艙口實(shí)現(xiàn)作業(yè)量累加。

fe_b_h＝fe_b_h+w，式中：w為單斗稱重?cái)?shù)。

本發(fā)明的步驟e中，中控plc自動(dòng)匯總統(tǒng)計(jì)并計(jì)算分艙剩貨量，將該數(shù)據(jù)發(fā)回岸機(jī)：

rb_h＝sb_h-fb_h

本發(fā)明的步驟g中，sb_h、rb_h、fb_h產(chǎn)生的系列運(yùn)算結(jié)果可以用指導(dǎo)自動(dòng)裝卸作業(yè)：

(1)對(duì)于卸船作業(yè)：fb_h用于掌握卸船各票進(jìn)度，及時(shí)安排設(shè)備調(diào)艙：

式中的ci為難度系數(shù)，考慮艙口、艙壁、水柜、油柜對(duì)作業(yè)效率的影響，艏艙取1.05，艉艙取1.1，其它艙取1；r為差值，該差值可按照船舶載重噸及裝卸經(jīng)驗(yàn)自行確定。

(2)對(duì)于裝船作業(yè)：fb_h用于每一輪各艙作業(yè)噸數(shù)的順序指令安排，流程號(hào)加入泊位號(hào)、艙號(hào)、噸數(shù)等新變量，實(shí)現(xiàn)智能化裝船：

array[i]＝{b,h,l,ri,ti,…,rj,tj}

數(shù)組中的i為順序號(hào)，b為泊位號(hào)，h為艙口號(hào)，l為裝船機(jī)編號(hào)，r為取料機(jī)編號(hào)，t為該取料機(jī)的取料噸數(shù)。

(3)對(duì)于卸船作業(yè)：rb_h用于及時(shí)掌握當(dāng)艙剩余貨物量，指導(dǎo)清艙設(shè)備及時(shí)下艙，實(shí)現(xiàn)智能化卸船指揮作業(yè)：

式中的t為清艙設(shè)備平均到位時(shí)間,其值取決于清艙設(shè)備侯工處與碼頭前沿的距離，以及廠區(qū)車輛限速；v為卸船平均效率，其值來自長期積累的不同貨種效率數(shù)據(jù)。

(4)對(duì)于卸船作業(yè)：rb_h還可用于倒運(yùn)車輛數(shù)量的安排：

式中的n為按照剩余噸數(shù)計(jì)算得出的倒運(yùn)車輛需用數(shù)量；r為倒運(yùn)車輛的額定載重噸數(shù)。

(5)卸船完成時(shí)，sb_h與rb_h應(yīng)存在如下關(guān)系，可用于業(yè)務(wù)結(jié)算的數(shù)據(jù)校驗(yàn)：

sb_h＝rb_h

(6)裝船完成時(shí)，sb_h與fb_h應(yīng)存在如下關(guān)系，可用于業(yè)務(wù)結(jié)算的數(shù)據(jù)校驗(yàn)：

sb_h＝fb_h

單船作業(yè)完工后，中控將該船對(duì)應(yīng)泊位的sb_h、pb_m及岸機(jī)存儲(chǔ)的fe_b_h進(jìn)行清零操作。此時(shí)，fb_h、rb_h按照上述函數(shù)關(guān)系一并自動(dòng)清零。

本發(fā)明適用于平移作業(yè)式岸機(jī)(如橋式抓斗卸船機(jī)、無回轉(zhuǎn)裝船機(jī))及回轉(zhuǎn)作業(yè)式岸機(jī)(如鏈斗式連續(xù)卸船機(jī)、門座式起重機(jī)、有回轉(zhuǎn)裝船機(jī))等岸機(jī)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)作業(yè)過程，與常規(guī)計(jì)算方式相比，本發(fā)明具有運(yùn)行負(fù)荷小、計(jì)算精度高等優(yōu)點(diǎn)，由常規(guī)的人工計(jì)算直接升級(jí)為軟件計(jì)算，調(diào)艙過程全面實(shí)現(xiàn)自流程化。