一种面向化学品船的优化配载及装卸流程的方法与流程

1.本发明涉及船舶货运技术领域，具体涉及一种面向化学品船的优化配载及装卸流程的方法。


背景技术：

2.化学品船，指用于运输化学品的船舶，其相对于传统的集装箱船、散货轮等通常会在船上设置有若干个化学品储舱，用于容纳各种形态的化学品。通常情况下，由于不同种类的化学品具有不同的理化性质，比如储存压力、储存温度、状态、密度、以及可能与其他化学品发生反应等因素，因此在对化学品船进行装载时，其配载的情况往往比传统的散货轮更为复杂。
3.现有技术中，已存在有基于计算机程序实现的对化学品船的装载方案。比如，中国专利cn202210038647.8公开了一种提高载货船舶航行安全性的航线货物配载方法，其主要是从化学品相容性、航线上对于吃水深度以及船舶稳态等维度综合进行考量，以此来得出较为安全的配载方案。
4.但是，在实际实施过程中，发明人发现，现有技术中的配载方案，其通常仅考虑到了化学品船在航行时的船舶安全性，并未考虑到化学品船在实际装载时船舶姿态会发生的变化，这导致了一定的安全问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种面向化学品船的优化配载及装卸流程的方法。
6.具体技术方案如下：
7.一种面向化学品船的优化配载及装卸流程的方法，包括：
8.步骤s1：对所述化学品船的液货舱进行状态采集生成货舱状态；
9.步骤s2：根据所述货舱状态和待装船货物生成对应于每个所述液货舱的装载时序以及对应于压载舱的调载方案；
10.步骤s3：根据所述装载时序进行装船，同时根据所述调载方案调整压载舱。
11.优选地，所述步骤s2包括：
12.步骤s21：根据所述货舱状态和所述待装船货物确定每个所述待装船货物的目标舱位；
13.步骤s22：根据所述目标舱位、所述货舱状态和所述压载舱的当前压载量生成多个调载序列；
14.步骤s23：对所述调载序列进行筛选以输出最优调载序列；
15.步骤s24：根据所述最优调载序列生成所述装载时序和所述调载方案。
16.优选地，所述步骤s21包括：
17.步骤s211：根据所述货舱状态分别获取每个所述液货舱中的预装载物；
18.步骤s212：对所述预装载物和所述待装船货物进行相容性检查，以筛选出分别对应于所述待装船货物的可用舱位；
19.步骤s213：根据所述可用舱位和所述待装船货物生成所述目标舱位。
20.优选地，所述步骤s1中，还分别采集每个所述压载舱的压载状态；
21.则所述步骤s22包括：
22.步骤s221：获取所述化学品船所在港口的出港浮态需求；
23.步骤s222：根据所述出港浮态需求，所述目标舱位和所述压载状态生成所述调载序列。
24.优选地，所述步骤s222包括：
25.步骤s2221：针对每一个所述待装船货物和对应于所述待装船货物的所述目标舱位，生成多组预装载方案；
26.步骤s2222：针对每一组所述预装载方案，分别生成其装载变化量和装载变化率；
27.步骤s2223：将所述装载变化量和所述装载变化率输入一预先训练形成的神经网络模型，以得到所述调载序列；
28.所述神经网络模型采用所述出港浮态需求作为约束条件。
29.优选地，所述步骤s23包括：
30.步骤s231：对所有的所述调载序列分别提取其浮态信息、稳性状态、强度校核信息和最大货物装载量信息；
31.步骤s232：将所述稳性状态和所述强度校核信息作为边界函数对所述调载序列进行筛选生成多个第一筛选序列；
32.步骤s233：对所述第一筛选序列根据所述浮态信息和所述最大货物装载量进行排序以生成所述最优调载序列。
33.优选地，所述步骤s24包括：
34.步骤s241：分别获取所述化学品船中所有的所述液货舱的装卸速率和所述压载舱的调载速率；
35.步骤s242：根据所述最优调载序列生成每个所述液货舱的装载量；
36.步骤s243：根据所述装载量和所述装卸速率生成所述装载时序，并根据所述装载时序和所述调载速率确定对应的所述调载方案。
37.优选地，所述步骤s3包括：
38.步骤a31：根据所述装载时序进行装船，于装船过程中分别采集每个所述液货舱的当前装载量；
39.步骤a32：当所述当前容量符合所述调载方案中的调载节点时，根据所述调载节点对所述压载舱进行调整。
40.优选地，所述步骤s3还包括：
41.步骤b31：根据所述装载时序生成计划装载曲线；
42.步骤b32：于采集所述当前装载量的同时，根据所述当前装载量更新实际装载曲线；
43.步骤b33：判断所述实际装载曲线是否偏离所述计划装载曲线；
44.若是，生成报警信号，随后返回所述步骤b32，直至装载完成或装载过程停止；
45.若否，返回所述步骤b32，直至装载完成或装载过程停止。
46.上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过在化学品船装载过程中，分别生成对应于每一个时刻的装载时序以及调载方案，并在实际装载过程中通过执行调载方案来使得化学品船在整体的装载过程中均保持较好的姿态，提高了船舶的安全性，且通过调整装载时序有利于优化整体的装载时长，提高港口的周转率。
附图说明
47.参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
48.图1为本发明实施例的整体示意图；
49.图2为本发明实施例中步骤s2子步骤示意图；
50.图3为本发明实施例中步骤s21子步骤示意图；
51.图4为本发明实施例中步骤s22子步骤示意图；
52.图5为本发明实施例中步骤s2222子步骤示意图；
53.图6为本发明实施例中步骤s23子步骤示意图；
54.图7为本发明实施例中步骤s24子步骤示意图；
55.图8为本发明实施例中步骤s3子步骤示意图；
56.图9为本发明实施例中步骤s3子步骤示意图。
具体实施方式
57.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
59.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
60.本发明包括：
61.一种面向化学品船的优化配载及装卸流程的方法，包括：
62.步骤s1：对化学品船的液货舱进行状态采集生成货舱状态；
63.步骤s2：根据货舱状态和待装船货物生成对应于每个液货舱的装载时序以及对应于压载舱的调载方案；
64.步骤s3：根据装载时序进行装船，同时根据调载方案调整压载舱。
65.具体地，针对现有技术中化学品船的配载方案不能用于控制船舶在港口进行货物装载时的姿态的问题，本实施例中，通过在制定配载计划时，根据化学品船的实际装载流程及各时间点生成装载时序，并在生成装载时序的基础上依照船舶的浮态需求生成用于实时调整压载舱的调载方案，进而使得实际装船时能够根据装载时序的执行进度选择调载方案中的调载节点来对压载舱进行调整，从而实现了化学品船在港口装载时较好的稳定性。
66.进一步地，针对现有技术中的化学品船的配载方案不能用于控制船舶的整体装载
时间的问题，本实施例中，还通过在采集货舱状态后，通过在计算待装船货物的装载位置、顺序的同时，将时间维度纳入方案的选择范畴，进而实现了对装船时间的处理，进而迭代出较好的装载时序，以此来实现较短的整体装载时间。
67.在实施过程中，上述方法作为一软件实施例设置在计算机设备中，该计算机设备为通用计算机设备、专用集成电路、dsp、可编程逻辑器件、复杂可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、或者其他电子元件实现，在此不加以限制。比如，在一实施例中，上述方案设置在港口的调度计算机中，用于对停泊的化学品船制定装配方案。化学品船指现有的用于装载化学品的船舶，其具有多个相同或不同类型的液货舱和分布于船身各处的压载舱。各液货舱根据需要可能会具有调温、调压等功能，在此不加以限制。压载舱根据不同船型可能发生变化，分布在双层底舱、首尖舱、尾尖舱、舷侧边舱或深水舱内，通过水泵调节水位来控制船舶的浮态。待装船货物指需要装载至化学品船中的化学品，通常为液态。装载时序为实际装船时所需要执行的时序操作，包括各液货舱需要输入的化学品、化学品泵入的速率、液货舱的开关舱时间等，多个不同的液货舱具有并行的装载时序，以实现在特定的时间节点上将化学品装船。调载方案指在本次装载过程中需要由压载舱执行的调载方案，其用于对化学品船上的各压载舱的水位进行控制，来使得船舶的浮态保持在特定范围内。调载方案中具有多个对应于装载时序的调载节点，当触发调载节点时，可由压载舱对水位进行控制，从而调整船舶浮态。
68.在一种较优的实施例中，如图2所示，步骤s2包括：
69.步骤s21：根据货舱状态和待装船货物确定每个待装船货物的目标舱位；
70.步骤s22：根据目标舱位、货舱状态和压载舱的当前压载量生成多个调载序列；
71.步骤s23：对调载序列进行筛选以输出最优调载序列；
72.步骤s24：根据最优调载序列生成装载时序和调载方案。
73.具体地，针对现有技术中的化学品船的配载方案，其在实施过程中不能有效地控制船舶整体的装船时间的问题，本实施例中，通过在对货舱状态和待装船货物进行比较后，确定可用于装载待装船货物的至少一个目标舱位，随后，对根据目标舱位、货舱状态和当前压载量生成多个调载序列，并对调载序列进行筛选得到最优调载序列，进而生成装载时序和调载方案，以此来实现较快的装载效率。
74.进一步地，针对现有技术中的化学品船的配载方案，其在装载时不能对船舶浮态进行有效控制的问题，本实施例中，通过在生成调载序列时，将压载舱的当前压载量纳入考量，进而使得输出的调载序列同时包括对化学品进行装载的顺序，以及各状态下对压载舱需要调整的情况，以此来实现在对化学品进行装载的同时实现对船舶浮态的控制。
75.在实施过程中，目标舱位指能够用于对化学品进行装载的舱位，其通常有多个具有剩余空间的舱位。货舱状态指每一个液货舱中当前装载的化学品和货舱的剩余容量，货舱温度等信息，该部分信息可直接从化学品船的货物管理系统中提取到。在部分实施例中，该部分信息还包括与本液货舱相邻的液货舱中所装载的化学品类型。压载舱的当前压载量为针对每个压载舱采集得到的实时数据，其根据模拟得到的装船顺序会发生相对应的调整，在部分实施例，比如化学品船位于始发港时，该部分数值默认为零，即，压载舱默认排空。调载序列指基于待装船货物和货舱状态拟合得出的可用于对待装船货物进行装载的组合，比如，待装船货物可分配至哪几个液货舱、不同的液货舱其具有何种开启和关闭顺序
等。最优调载序列是在调载序列的基础上进一步排序得到的具有最大载货量、最优浮态的调载顺序。装载时序指在最优调载序列基础上，添加了时间顺序的装载时序，其在装载过程中体现为不同液货舱在不同时间点上的开关舱、装载状态。调载方案是指针对装载时序在不同时间点上，设置的用于调整船舶浮态的调载节点，每一个调载节点上均对应于有对压载舱进行的压载调整操作，包括进水、放水、艉舱艏移、艏舱艉移等。
76.在一种较优的实施例中，如图3所示，步骤s21包括：
77.步骤s211：根据货舱状态分别获取每个液货舱中的预装载物；
78.步骤s212：对预装载物和待装船货物进行相容性检查，以筛选出分别对应于待装船货物的可用舱位；
79.步骤s213：根据可用舱位和待装船货物生成目标舱位。
80.具体地，为实现较好的装载安全性，本实施例中，通过提取船舶的货舱状态从而获取到每个液货舱中的预装载物，该预装载物为已存储在液货舱中的化学品，或为空值，空值表明液货舱中不存在货物。随后，根据预装载物和待装船货物进行查表，从而判断出化学品相容性，同时，判断出液货舱是否具有可用于装载待装载货物的剩余容量，以此来筛选出可用舱位，并最终根据可用舱位和待装船货物生成目标舱位。该目标舱位的数量为多个，其并不等同于实际装载时待装船货物实际装入的液货舱，仅用于在生成调载序列时进行选择。
81.在实施例过程中，预装载物指在液货舱中预先装载有的化学品，其可能是船舶自始发港装载的化学品或其他来源的化学品，预装载物可能为一种或多种。相容性检查指针对预装载物和待装船货物的化学特性进行相容性检查，其具体原理可依赖现有技术实现。可用舱位为相容性检查后判断出的待装船货物可以进行装载的液货舱，其需要进行进一步的容量检查来确定目标舱位。
82.在一种较优的实施例中，步骤s1中，还分别采集每个压载舱的压载状态；
83.则如图4所示，步骤s22包括：
84.步骤s221：获取化学品船所在港口的出港浮态需求；
85.步骤s222：根据出港浮态需求，目标舱位和压载状态生成调载序列。
86.具体地，针对现有技术中化学品船的配载方案不能用于控制船舶在港口进行货物装载时的姿态的问题，本实施例中，通过在生成调载序列的过程中，获取压载舱的压载状态，从而得到当前的船舶浮态，并将船舶浮态与所在港口的出港浮态需求进行比较，得到调载序列生成过程中的约束条件，以此来筛选出实际操作时可用的调载序列。
87.在实施过程中，出港浮态需求指化学品船所在港口在出港时所需要的浮态限制条件，通常与船的艏吃水、舯吃水、艉吃水以及纵倾和横倾这几个特征量相关。
88.在一种较优的实施例中，如图5所示，步骤s222包括：
89.步骤s2221：针对每一个待装船货物和对应于待装船货物的目标舱位，生成多组预装载方案；
90.步骤s2222：针对每一组预装载方案，分别生成其装载变化量和装载变化率；
91.步骤s2223：将所述装载变化量和所述装载变化率输入一预先训练形成的神经网络模型，以得到所述调载序列；
92.神经网络模型采用出港浮态需求作为约束条件。
93.具体地，针对现有技术中化学品船的配载方案不能用于控制船舶在港口进行货物
装载时的姿态的问题，本实施例中，针对每一个待装船货物的目标舱位，分别获取其货舱状态中的已装载量，并与待装船货物的总装载量进行计算、拟合得到多种预装载方案，随后，针对每个预装载方案，结合液货舱的已装载量生成装载变化量，并进一步地根据泵入速率生成装载变化率。随后，通过将装载变化量和装载变化率输入神经网络模型进行优化，从而得到优化后的调载序列，以此来实现较好的装载稳定性。
94.在一种较优的实施例中，如图6所示，步骤s23包括：
95.步骤s231：对所有的调载序列分别生成其浮态信息、稳性状态、强度校核信息和最大货物装载量信息；
96.步骤s232：将稳性状态和强度校核信息作为边界函数对调载序列进行筛选生成多个第一筛选序列；
97.步骤s233：对第一筛选序列根据浮态信息和最大货物装载量进行排序以生成最优调载序列。
98.具体地，针对现有技术中化学品船的配载方案不能用于控制船舶在港口进行货物装载时的姿态的问题，本实施例中，通过对调载序列进行仿真处理，生成调载序列在执行过程中会导致的浮态信息、稳性状态、强度校核信息和最大货物装载量信息。随后，采用多目标优化的方式，将稳性状态和强度校核信息作为边界函数剔除掉不满足安全需求的调载序列，随后，再根据浮态信息和最大货物装载量的最大作为优化函数进行优化，输出最优调载序列。在生成最优调载序列的过程中，上述两个字段可设置对应的权重来使得输出结果倾向于浮态或最大货物装载量。
99.在实施过程中，上述浮态信息指船舶在调载序列中的不同节点上的船舶浮态变化情况，稳性状态包括船舶的船体总强度、船舶的在调载序列中的吃水深度变化及船舶的完整稳性变化。强度校核信息指在调载序列中的不同节点上船舶的强度变化情况，最大货物装载量指不同的货物组合下船舶所能实现的最大装载量，其取决于液货舱剩余数量、剩余容量和船舶浮态。
100.在一种较优的实施例中，如图7所示，步骤s24包括：
101.步骤s241：分别获取化学品船中所有的液货舱的装卸速率和压载舱的调载速率；
102.步骤s242：根据最优调载序列生成每个液货舱的装载量；
103.步骤s243：根据装载量和装卸速率生成装载时序，并根据装载时序和调载速率确定对应的调载方案。
104.具体地，针对现有技术中的装载方案其无法实现对船舶在装载时的浮态进行调整的问题，本实施例中，通过对化学品船的基本信息进行读取，从而获取到液货舱的装载速率和压载舱的调度速率，并根据最优调载序列中记载的各液货舱中的化学品输入顺序得到化学品在各时间节点上输入液货舱的数量以及船舶的浮态变化情况，从而确定装载时序，以及需要用于调整船舶浮态的调载方案。
105.在一种较优的实施例中，如图8所示，步骤s3包括：
106.步骤a31：根据装载时序进行装船，于装船过程中分别采集每个液货舱的当前装载量；
107.步骤a32：当当前装载量符合调载方案中的调载节点时，根据调载节点对压载舱进行调整。
108.具体地，为实现船舶在装载过程中较好的浮态，本实施例中，通过在装船时根据装载时序进行装船，并实时采集每个液货舱的当前装载量。随后，当某个液货舱的当前装载量触发了调载方案中的调载节点时，基于调载方案对压载舱进行调整，从而实现对船舶的浮态的有效控制。
109.在一种较优的实施例中，如图9所示，步骤s3还包括：
110.步骤b31：根据装载时序生成计划装载曲线；
111.步骤b32：于采集当前装载量的同时，根据当前装载量更新实际装载曲线；
112.步骤b33：判断实际装载曲线是否偏离计划装载曲线；
113.若是，生成报警信号，随后返回步骤b32，直至装载完成或装载过程停止；
114.若否，返回步骤b32，直至装载完成或装载过程停止。
115.具体地，为实现较好的装载安全性，本实施例中，还在船舶进行装载前，预先根据装载时序拟合得到计划装载曲线，并根据当前装载量实时绘制对应于每个液货舱的实际装载曲线。当实际装载曲线与计划装载曲线发生偏离时，表示装载过程出现了故障，则生成对应的报警信号来避免发生事故。
116.在实际实施过程中，上述计划装载曲线和实际装载曲线实质为同一类型的曲线，包括用于表征调载变化情况的调载曲线，表征舯部吃水的舯吃水曲线，初稳心高、剪力弯矩最危险比率随时间的变化曲线，基于上述变化曲线来实现对船舶装载状态的有效表征。
117.本发明的有益效果在于：通过在化学品船装载过程中，分别生成对应于每一个时刻的装载时序以及调载方案，并在实际装载过程中通过执行调载方案来使得化学品船在整体的装载过程中均保持较好的姿态，提高了船舶的安全性，且通过调整装载时序有利于优化整体的装载时长，提高港口的周转率。
118.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。