一種面向化學品船的優化配載及裝卸流程的方法與流程
1.本發明涉及船舶貨運技術領域，具體涉及一種面向化學品船的優化配載及裝卸流程的方法。
背景技術：
2.化學品船，指用于運輸化學品的船舶，其相對于傳統的集裝箱船、散貨輪等通常會在船上設置有若干個化學品儲艙，用于容納各種形態的化學品。通常情況下，由于不同種類的化學品具有不同的理化性質，比如儲存壓力、儲存溫度、狀態、密度、以及可能與其他化學品發生反應等因素，因此在對化學品船進行裝載時，其配載的情況往往比傳統的散貨輪更為復雜。
3.現有技術中，已存在有基于計算機程序實現的對化學品船的裝載方案。比如，中國專利cn202210038647.8公開了一種提高載貨船舶航行安全性的航線貨物配載方法，其主要是從化學品相容性、航線上對于吃水深度以及船舶穩態等維度綜合進行考量，以此來得出較為安全的配載方案。
4.但是，在實際實施過程中，發明人發現，現有技術中的配載方案，其通常僅考慮到了化學品船在航行時的船舶安全性，并未考慮到化學品船在實際裝載時船舶姿態會發生的變化，這導致了一定的安全問題。
技術實現要素：
5.針對現有技術中存在的上述問題，現提供一種面向化學品船的優化配載及裝卸流程的方法。
6.具體技術方案如下：
7.一種面向化學品船的優化配載及裝卸流程的方法，包括：
8.步驟s1：對所述化學品船的液貨艙進行狀態采集生成貨艙狀態；
9.步驟s2：根據所述貨艙狀態和待裝船貨物生成對應于每個所述液貨艙的裝載時序以及對應于壓載艙的調載方案；
10.步驟s3：根據所述裝載時序進行裝船，同時根據所述調載方案調整壓載艙。
11.優選地，所述步驟s2包括：
12.步驟s21：根據所述貨艙狀態和所述待裝船貨物確定每個所述待裝船貨物的目標艙位；
13.步驟s22：根據所述目標艙位、所述貨艙狀態和所述壓載艙的當前壓載量生成多個調載序列；
14.步驟s23：對所述調載序列進行篩選以輸出最優調載序列；
15.步驟s24：根據所述最優調載序列生成所述裝載時序和所述調載方案。
16.優選地，所述步驟s21包括：
17.步驟s211：根據所述貨艙狀態分別獲取每個所述液貨艙中的預裝載物；
18.步驟s212：對所述預裝載物和所述待裝船貨物進行相容性檢查，以篩選出分別對應于所述待裝船貨物的可用艙位；
19.步驟s213：根據所述可用艙位和所述待裝船貨物生成所述目標艙位。
20.優選地，所述步驟s1中，還分別采集每個所述壓載艙的壓載狀態；
21.則所述步驟s22包括：
22.步驟s221：獲取所述化學品船所在港口的出港浮態需求；
23.步驟s222：根據所述出港浮態需求，所述目標艙位和所述壓載狀態生成所述調載序列。
24.優選地，所述步驟s222包括：
25.步驟s2221：針對每一個所述待裝船貨物和對應于所述待裝船貨物的所述目標艙位，生成多組預裝載方案；
26.步驟s2222：針對每一組所述預裝載方案，分別生成其裝載變化量和裝載變化率；
27.步驟s2223：將所述裝載變化量和所述裝載變化率輸入一預先訓練形成的神經網絡模型，以得到所述調載序列；
28.所述神經網絡模型采用所述出港浮態需求作為約束條件。
29.優選地，所述步驟s23包括：
30.步驟s231：對所有的所述調載序列分別提取其浮態信息、穩性狀態、強度校核信息和最大貨物裝載量信息；
31.步驟s232：將所述穩性狀態和所述強度校核信息作為邊界函數對所述調載序列進行篩選生成多個第一篩選序列；
32.步驟s233：對所述第一篩選序列根據所述浮態信息和所述最大貨物裝載量進行排序以生成所述最優調載序列。
33.優選地，所述步驟s24包括：
34.步驟s241：分別獲取所述化學品船中所有的所述液貨艙的裝卸速率和所述壓載艙的調載速率；
35.步驟s242：根據所述最優調載序列生成每個所述液貨艙的裝載量；
36.步驟s243：根據所述裝載量和所述裝卸速率生成所述裝載時序，并根據所述裝載時序和所述調載速率確定對應的所述調載方案。
37.優選地，所述步驟s3包括：
38.步驟a31：根據所述裝載時序進行裝船，于裝船過程中分別采集每個所述液貨艙的當前裝載量；
39.步驟a32：當所述當前容量符合所述調載方案中的調載節點時，根據所述調載節點對所述壓載艙進行調整。
40.優選地，所述步驟s3還包括：
41.步驟b31：根據所述裝載時序生成計劃裝載曲線；
42.步驟b32：于采集所述當前裝載量的同時，根據所述當前裝載量更新實際裝載曲線；
43.步驟b33：判斷所述實際裝載曲線是否偏離所述計劃裝載曲線；
44.若是，生成報警信號，隨后返回所述步驟b32，直至裝載完成或裝載過程停止；
45.若否，返回所述步驟b32，直至裝載完成或裝載過程停止。
46.上述技術方案具有如下優點或有益效果：通過在化學品船裝載過程中，分別生成對應于每一個時刻的裝載時序以及調載方案，并在實際裝載過程中通過執行調載方案來使得化學品船在整體的裝載過程中均保持較好的姿態，提高了船舶的安全性，且通過調整裝載時序有利于優化整體的裝載時長，提高港口的周轉率。
附圖說明
47.參考所附附圖，以更加充分的描述本發明的實施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構成對本發明范圍的限制。
48.圖1為本發明實施例的整體示意圖；
49.圖2為本發明實施例中步驟s2子步驟示意圖；
50.圖3為本發明實施例中步驟s21子步驟示意圖；
51.圖4為本發明實施例中步驟s22子步驟示意圖；
52.圖5為本發明實施例中步驟s2222子步驟示意圖；
53.圖6為本發明實施例中步驟s23子步驟示意圖；
54.圖7為本發明實施例中步驟s24子步驟示意圖；
55.圖8為本發明實施例中步驟s3子步驟示意圖；
56.圖9為本發明實施例中步驟s3子步驟示意圖。
具體實施方式
57.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
58.需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
59.下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明的限定。
60.本發明包括：
61.一種面向化學品船的優化配載及裝卸流程的方法，包括：
62.步驟s1：對化學品船的液貨艙進行狀態采集生成貨艙狀態；
63.步驟s2：根據貨艙狀態和待裝船貨物生成對應于每個液貨艙的裝載時序以及對應于壓載艙的調載方案；
64.步驟s3：根據裝載時序進行裝船，同時根據調載方案調整壓載艙。
65.具體地，針對現有技術中化學品船的配載方案不能用于控制船舶在港口進行貨物裝載時的姿態的問題，本實施例中，通過在制定配載計劃時，根據化學品船的實際裝載流程及各時間點生成裝載時序，并在生成裝載時序的基礎上依照船舶的浮態需求生成用于實時調整壓載艙的調載方案，進而使得實際裝船時能夠根據裝載時序的執行進度選擇調載方案中的調載節點來對壓載艙進行調整，從而實現了化學品船在港口裝載時較好的穩定性。
66.進一步地，針對現有技術中的化學品船的配載方案不能用于控制船舶的整體裝載
時間的問題，本實施例中，還通過在采集貨艙狀態后，通過在計算待裝船貨物的裝載位置、順序的同時，將時間維度納入方案的選擇范疇，進而實現了對裝船時間的處理，進而迭代出較好的裝載時序，以此來實現較短的整體裝載時間。
67.在實施過程中，上述方法作為一軟件實施例設置在計算機設備中，該計算機設備為通用計算機設備、專用集成電路、dsp、可編程邏輯器件、復雜可編程邏輯器件、現場可編程門陣列、通用處理器、控制器、微控制器、微處理器、或者其他電子元件實現，在此不加以限制。比如，在一實施例中，上述方案設置在港口的調度計算機中，用于對停泊的化學品船制定裝配方案?；瘜W品船指現有的用于裝載化學品的船舶，其具有多個相同或不同類型的液貨艙和分布于船身各處的壓載艙。各液貨艙根據需要可能會具有調溫、調壓等功能，在此不加以限制。壓載艙根據不同船型可能發生變化，分布在雙層底艙、首尖艙、尾尖艙、舷側邊艙或深水艙內，通過水泵調節水位來控制船舶的浮態。待裝船貨物指需要裝載至化學品船中的化學品，通常為液態。裝載時序為實際裝船時所需要執行的時序操作，包括各液貨艙需要輸入的化學品、化學品泵入的速率、液貨艙的開關艙時間等，多個不同的液貨艙具有并行的裝載時序，以實現在特定的時間節點上將化學品裝船。調載方案指在本次裝載過程中需要由壓載艙執行的調載方案，其用于對化學品船上的各壓載艙的水位進行控制，來使得船舶的浮態保持在特定范圍內。調載方案中具有多個對應于裝載時序的調載節點，當觸發調載節點時，可由壓載艙對水位進行控制，從而調整船舶浮態。
68.在一種較優的實施例中，如圖2所示，步驟s2包括：
69.步驟s21：根據貨艙狀態和待裝船貨物確定每個待裝船貨物的目標艙位；
70.步驟s22：根據目標艙位、貨艙狀態和壓載艙的當前壓載量生成多個調載序列；
71.步驟s23：對調載序列進行篩選以輸出最優調載序列；
72.步驟s24：根據最優調載序列生成裝載時序和調載方案。
73.具體地，針對現有技術中的化學品船的配載方案，其在實施過程中不能有效地控制船舶整體的裝船時間的問題，本實施例中，通過在對貨艙狀態和待裝船貨物進行比較后，確定可用于裝載待裝船貨物的至少一個目標艙位，隨后，對根據目標艙位、貨艙狀態和當前壓載量生成多個調載序列，并對調載序列進行篩選得到最優調載序列，進而生成裝載時序和調載方案，以此來實現較快的裝載效率。
74.進一步地，針對現有技術中的化學品船的配載方案，其在裝載時不能對船舶浮態進行有效控制的問題，本實施例中，通過在生成調載序列時，將壓載艙的當前壓載量納入考量，進而使得輸出的調載序列同時包括對化學品進行裝載的順序，以及各狀態下對壓載艙需要調整的情況，以此來實現在對化學品進行裝載的同時實現對船舶浮態的控制。
75.在實施過程中，目標艙位指能夠用于對化學品進行裝載的艙位，其通常有多個具有剩余空間的艙位。貨艙狀態指每一個液貨艙中當前裝載的化學品和貨艙的剩余容量，貨艙溫度等信息，該部分信息可直接從化學品船的貨物管理系統中提取到。在部分實施例中，該部分信息還包括與本液貨艙相鄰的液貨艙中所裝載的化學品類型。壓載艙的當前壓載量為針對每個壓載艙采集得到的實時數據，其根據模擬得到的裝船順序會發生相對應的調整，在部分實施例，比如化學品船位于始發港時，該部分數值默認為零，即，壓載艙默認排空。調載序列指基于待裝船貨物和貨艙狀態擬合得出的可用于對待裝船貨物進行裝載的組合，比如，待裝船貨物可分配至哪幾個液貨艙、不同的液貨艙其具有何種開啟和關閉順序
等。最優調載序列是在調載序列的基礎上進一步排序得到的具有最大載貨量、最優浮態的調載順序。裝載時序指在最優調載序列基礎上，添加了時間順序的裝載時序，其在裝載過程中體現為不同液貨艙在不同時間點上的開關艙、裝載狀態。調載方案是指針對裝載時序在不同時間點上，設置的用于調整船舶浮態的調載節點，每一個調載節點上均對應于有對壓載艙進行的壓載調整操作，包括進水、放水、艉艙艏移、艏艙艉移等。
76.在一種較優的實施例中，如圖3所示，步驟s21包括：
77.步驟s211：根據貨艙狀態分別獲取每個液貨艙中的預裝載物；
78.步驟s212：對預裝載物和待裝船貨物進行相容性檢查，以篩選出分別對應于待裝船貨物的可用艙位；
79.步驟s213：根據可用艙位和待裝船貨物生成目標艙位。
80.具體地，為實現較好的裝載安全性，本實施例中，通過提取船舶的貨艙狀態從而獲取到每個液貨艙中的預裝載物，該預裝載物為已存儲在液貨艙中的化學品，或為空值，空值表明液貨艙中不存在貨物。隨后，根據預裝載物和待裝船貨物進行查表，從而判斷出化學品相容性，同時，判斷出液貨艙是否具有可用于裝載待裝載貨物的剩余容量，以此來篩選出可用艙位，并最終根據可用艙位和待裝船貨物生成目標艙位。該目標艙位的數量為多個，其并不等同于實際裝載時待裝船貨物實際裝入的液貨艙，僅用于在生成調載序列時進行選擇。
81.在實施例過程中，預裝載物指在液貨艙中預先裝載有的化學品，其可能是船舶自始發港裝載的化學品或其他來源的化學品，預裝載物可能為一種或多種。相容性檢查指針對預裝載物和待裝船貨物的化學特性進行相容性檢查，其具體原理可依賴現有技術實現?？捎门撐粸橄嗳菪詸z查后判斷出的待裝船貨物可以進行裝載的液貨艙，其需要進行進一步的容量檢查來確定目標艙位。
82.在一種較優的實施例中，步驟s1中，還分別采集每個壓載艙的壓載狀態；
83.則如圖4所示，步驟s22包括：
84.步驟s221：獲取化學品船所在港口的出港浮態需求；
85.步驟s222：根據出港浮態需求，目標艙位和壓載狀態生成調載序列。
86.具體地，針對現有技術中化學品船的配載方案不能用于控制船舶在港口進行貨物裝載時的姿態的問題，本實施例中，通過在生成調載序列的過程中，獲取壓載艙的壓載狀態，從而得到當前的船舶浮態，并將船舶浮態與所在港口的出港浮態需求進行比較，得到調載序列生成過程中的約束條件，以此來篩選出實際操作時可用的調載序列。
87.在實施過程中，出港浮態需求指化學品船所在港口在出港時所需要的浮態限制條件，通常與船的艏吃水、舯吃水、艉吃水以及縱傾和橫傾這幾個特征量相關。
88.在一種較優的實施例中，如圖5所示，步驟s222包括：
89.步驟s2221：針對每一個待裝船貨物和對應于待裝船貨物的目標艙位，生成多組預裝載方案；
90.步驟s2222：針對每一組預裝載方案，分別生成其裝載變化量和裝載變化率；
91.步驟s2223：將所述裝載變化量和所述裝載變化率輸入一預先訓練形成的神經網絡模型，以得到所述調載序列；
92.神經網絡模型采用出港浮態需求作為約束條件。
93.具體地，針對現有技術中化學品船的配載方案不能用于控制船舶在港口進行貨物
裝載時的姿態的問題，本實施例中，針對每一個待裝船貨物的目標艙位，分別獲取其貨艙狀態中的已裝載量，并與待裝船貨物的總裝載量進行計算、擬合得到多種預裝載方案，隨后，針對每個預裝載方案，結合液貨艙的已裝載量生成裝載變化量，并進一步地根據泵入速率生成裝載變化率。隨后，通過將裝載變化量和裝載變化率輸入神經網絡模型進行優化，從而得到優化后的調載序列，以此來實現較好的裝載穩定性。
94.在一種較優的實施例中，如圖6所示，步驟s23包括：
95.步驟s231：對所有的調載序列分別生成其浮態信息、穩性狀態、強度校核信息和最大貨物裝載量信息；
96.步驟s232：將穩性狀態和強度校核信息作為邊界函數對調載序列進行篩選生成多個第一篩選序列；
97.步驟s233：對第一篩選序列根據浮態信息和最大貨物裝載量進行排序以生成最優調載序列。
98.具體地，針對現有技術中化學品船的配載方案不能用于控制船舶在港口進行貨物裝載時的姿態的問題，本實施例中，通過對調載序列進行仿真處理，生成調載序列在執行過程中會導致的浮態信息、穩性狀態、強度校核信息和最大貨物裝載量信息。隨后，采用多目標優化的方式，將穩性狀態和強度校核信息作為邊界函數剔除掉不滿足安全需求的調載序列，隨后，再根據浮態信息和最大貨物裝載量的最大作為優化函數進行優化，輸出最優調載序列。在生成最優調載序列的過程中，上述兩個字段可設置對應的權重來使得輸出結果傾向于浮態或最大貨物裝載量。
99.在實施過程中，上述浮態信息指船舶在調載序列中的不同節點上的船舶浮態變化情況，穩性狀態包括船舶的船體總強度、船舶的在調載序列中的吃水深度變化及船舶的完整穩性變化。強度校核信息指在調載序列中的不同節點上船舶的強度變化情況，最大貨物裝載量指不同的貨物組合下船舶所能實現的最大裝載量，其取決于液貨艙剩余數量、剩余容量和船舶浮態。
100.在一種較優的實施例中，如圖7所示，步驟s24包括：
101.步驟s241：分別獲取化學品船中所有的液貨艙的裝卸速率和壓載艙的調載速率；
102.步驟s242：根據最優調載序列生成每個液貨艙的裝載量；
103.步驟s243：根據裝載量和裝卸速率生成裝載時序，并根據裝載時序和調載速率確定對應的調載方案。
104.具體地，針對現有技術中的裝載方案其無法實現對船舶在裝載時的浮態進行調整的問題，本實施例中，通過對化學品船的基本信息進行讀取，從而獲取到液貨艙的裝載速率和壓載艙的調度速率，并根據最優調載序列中記載的各液貨艙中的化學品輸入順序得到化學品在各時間節點上輸入液貨艙的數量以及船舶的浮態變化情況，從而確定裝載時序，以及需要用于調整船舶浮態的調載方案。
105.在一種較優的實施例中，如圖8所示，步驟s3包括：
106.步驟a31：根據裝載時序進行裝船，于裝船過程中分別采集每個液貨艙的當前裝載量；
107.步驟a32：當當前裝載量符合調載方案中的調載節點時，根據調載節點對壓載艙進行調整。
108.具體地，為實現船舶在裝載過程中較好的浮態，本實施例中，通過在裝船時根據裝載時序進行裝船，并實時采集每個液貨艙的當前裝載量。隨后，當某個液貨艙的當前裝載量觸發了調載方案中的調載節點時，基于調載方案對壓載艙進行調整，從而實現對船舶的浮態的有效控制。
109.在一種較優的實施例中，如圖9所示，步驟s3還包括：
110.步驟b31：根據裝載時序生成計劃裝載曲線；
111.步驟b32：于采集當前裝載量的同時，根據當前裝載量更新實際裝載曲線；
112.步驟b33：判斷實際裝載曲線是否偏離計劃裝載曲線；
113.若是，生成報警信號，隨后返回步驟b32，直至裝載完成或裝載過程停止；
114.若否，返回步驟b32，直至裝載完成或裝載過程停止。
115.具體地，為實現較好的裝載安全性，本實施例中，還在船舶進行裝載前，預先根據裝載時序擬合得到計劃裝載曲線，并根據當前裝載量實時繪制對應于每個液貨艙的實際裝載曲線。當實際裝載曲線與計劃裝載曲線發生偏離時，表示裝載過程出現了故障，則生成對應的報警信號來避免發生事故。
116.在實際實施過程中，上述計劃裝載曲線和實際裝載曲線實質為同一類型的曲線，包括用于表征調載變化情況的調載曲線，表征舯部吃水的舯吃水曲線，初穩心高、剪力彎矩最危險比率隨時間的變化曲線，基于上述變化曲線來實現對船舶裝載狀態的有效表征。
117.本發明的有益效果在于：通過在化學品船裝載過程中，分別生成對應于每一個時刻的裝載時序以及調載方案，并在實際裝載過程中通過執行調載方案來使得化學品船在整體的裝載過程中均保持較好的姿態，提高了船舶的安全性，且通過調整裝載時序有利于優化整體的裝載時長，提高港口的周轉率。
118.以上僅為本發明較佳的實施例，并非因此限制本發明的實施方式及保護范圍，對于本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發明說明書及圖示內容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發明的保護范圍內。
