内河船舶油耗动态管理

    王石涛

    

    摘 要：鉴于目前船用燃油料居高不下、船舶燃油消耗占据船舶营运费用的50%以上的实际情况，而且，内河航道水文情况复杂多变，成为影响船舶燃油消耗量的重要因素。本文将对构建船舶油耗数据采集及应用系统的方法进行研究，对船舶公司油耗管理提供决策依据并实现节能减排具有一定的现实意义。

    关键词：内河船舶 油耗 动态监控

    追求最大化的经济利益是各船舶经营管理公司的最终目标，为了获取最大的经济效益，以降低船舶运营成本的方式来增加经济效益又是各公司的一种有效手段，特别是在航运业不景气的情况下，控制船舶运营成本的意义就显得更加重要。鉴于目前船用燃油价格高居不下、船舶油耗费用占船舶运营费用的比重较大的实际情况，为最大限度减轻市场所带来的压力，航运企业始终将船舶油耗控制管理作为公司船舶日常管理的重中之重。在当前航运市场的条件下，船舶油耗成本控制的得当与否，不仅会影响船公司的经济效益和竞争实力，而且在一定程度上还将直接影响船公司能否持续生存和发展。在当前的航运市场持续低迷、竞争激烈的情况下，船公司处于微利或亏损状态时，研究船舶油耗的问题更加具有重要意义，下面将从内河船舶实时动态油耗数据的采集和应用入手，研究内河船舶远程油耗监控系统的结构、功能和实现方式，探索如何通过数据定量分析，帮助船舶和航运企业管理燃料成本。

    影响内河船舶油耗的几个因素

    1、航道水文对船舶油耗的影响

    内河航道水文条件复杂，航道内的水流流速对船舶油耗影响较大，上水船舶应该尽可能航行于流速缓和的航道航线，而下水船舶应该尽可能选择水流流速较快的航道航线。对于熟悉航道特点的船员，还可以依照自己的经验选择相应的流速的航道进行航行。依据内河航道特点选择适当的航线对船舶节油具有积极的意义。根据船长的经验值：正确选择航线可节约3-5%的油耗。

    2、发动机车速对油耗的影响

    船舶动力系统一般包括左、右两个主机，主机是消耗燃料的重要系统，一般来讲，船舶会按照实际的航道来选择主机的转速和经济航速，或者是选择开单车，来达到节油的目的。

    3、驾驶习惯对油耗的影响

    船舶驾驶与汽车驾驶有共通之处，经验丰富的司机可以在速度和燃油经济性中间选择恰当的平衡点。船员的驾驶习惯和操作方式也是影响油耗的重要原因。

    船舶油耗定量分析的重要意义

    我们对影响船舶油耗的原因进行了分析，由分析可以看出最有效的节约燃油的方式就是选择正确的航线及采用恰当的驾驶方式。如何才能确定选择航线及驾驶方式的正确性，一方面需要船长的经验值，另一方面需要通过对船舶的转速、油耗、位移等参数进行定量分析，从而得出最优的船舶航道航线及驾驶方式。船舶油耗监控系统正是对各类油耗参数进行定量分析的有效手段。

    船舶油耗监控系统的逻辑结构

    船舶油耗监控系统从结构上分为船载油耗数据采集单元及岸基数据分析单元。船载油耗数据采集单元包括：流量传感器、转速传感器、GPS系统、无线通信等模块。岸基数据处理与应用单元是基于分布式处理系统的WEB数据分析及应用软件。我们按照可扩展性、可维护性好的原则，对船舶油耗远程实时监控系统（简称VNRMS） 的业务应用架构模型进行了深入研究和设计，设计出由船基油耗实时数据采集系统、岸基数据处理与分析系统和分布式web管理系统三层架构组成的VNRMS，如下图所示。

    1、船基油耗实时数据采集系统

    主要由油耗实时数据采集终端、无线网络传输设备组成。该系统主要完成船舶油耗实时数据（发动机油耗和转速、AIS动态信息以及当前GPS信息）采集与传输等功能。

    2、岸基数据处理和分析系统

    主要由岸基数据通信服务器软件、数据库系统组成。该系统完成与船端采集系统的数据通信，数据处理和分析，将处理后的数据经由数据库系统持久保存在数据库中。

    3、岸基数据分析系统（分布式web系统）

    主要负责将保存在数据库中的数据通过web方式向终端用户提供系统接入和数据访问的人机界面。

    船载数据采集单元

    1、流量传感器

    该系统主要监控两台主机的油耗和两台辅机的油耗，为确保数据精准，两台主机的流量计采用进口椭圆齿轮流量传感器。型号为日本进口的OVAL牌椭圆齿轮流量计，量程10-800升/小时。两台辅机所采用的流量计选用宏峰仪表厂生产的国产流量计，量程30-600升/小时。

    2、转速传感器

    系统主要监控两台主发动机的转速，采用国产磁敏转速传感器。

    3、船载AIS设备

    利用船舶AIS终端设备数据接口采集AIS设备内置GPS数据，从而为系统提供实时的船舶GPS经纬度信息数据。

    4、船台数据采集与传输终端

    船台数据采集终端采用自主研发的工业级数据采集与传输控制器。该设备支持目前主流的设备通信接口（RS232/485，以太网），与船台AIS设备对接方式简单、灵活，对船台现存其它系统不产生任何干扰和影响，不影响其他船台电子系统的正常使用。

    数据传输设备采用工业级3G路由器，性能稳定，数据传输效率高，安装方式简单。船舶其他系统在必要的情况下可以复用其通信网络，提升其他系统的网络传输能力，降低3G路由器的投资成本。

    岸基数据分析系统

    柴油机的燃油消耗量（率）是柴油机测量的重要参数，通过对船舶燃油消耗量相关数据的整合与挖掘，船舶营运部门可通过本系统对船舶的油耗动态实现实时、精准的掌握，通过定量分析船舶在航状态、确定油耗异常的原因，及时修订与优化船舶航行方案。通过实时优化船舶燃油消耗定额，使之更贴近船舶燃油消耗的实际情况，为燃油监控与异常消耗预警提供可靠的依据（根据船舶油耗的量化数据）。

    1、实时油耗统计

    数据信息的传输成为该系统中比较突出的问题，系统通过直观的界面实时展示船舶左、右主机油耗、船速、左右主机转速、等数据，数据采样频率为15秒，显示的数据为累计数据的每秒平均值，即：15秒累计量/15。同时提供以时间轴为X轴、转速、油耗、速度等值为Y轴的二维曲线显示方式，提供某个点的瞬时油耗相关参数查询与显示。同时基于电子江图提供船舶对应的位移轨迹。

    2、历史油耗统计

    提供历史时间段的油耗数据曲线显示及离散时间点的油耗数据查询功能，同时提供基于EXLE表格的数据汇总及导出，另外，为了便于统计分析，系统还提供了各类数据的汇总统计及船舶航迹回放等功能。

    结论

    船舶燃油实时监控系统只是一种技术手段，要真正实现管理节能需要构建企业内部各部门之间有效沟通的管理新模式。在实际应用过程中，我们建议从以下几点不断完善该系统。

    1、完善该系统的长效维护机制

    重点加强船舶油耗动态监控基础数据元的研究，定期优化不同船型的节能定额标准等参数，更好地发挥该系统对节能减排的决策支持作用。

    2、注意技术节能和管理节能的有机结合

    跟踪考察油量智能传感设备的应用于效果，通过技术手段进一步提高该系统的基础数据采集的质量。

    效益预期分析

    船舶管理是航运业的基础 ，船舶管理信息化是航运企业与国际接轨、实现现代化的必由之路。我们以载重3000吨的油船为例，宜昌至重庆段上水航行，在未安装监控系统的情况下，单程油耗约为16吨（柴油）。这其中大约有近半吨的燃油是不必要的耗损。这些耗损主要是由船员不正确的驾驶习惯造成的。特殊水域需要合适的航速才能达到既不影响航运又能节油的目的，通过技术手段纠正船员的驾驶习惯是一项比较切实可行的措施。从中长期效益预期来讲，该项目的经济效益预期是很可观的。

    该系统的实施一方面可以督促船员纠正自己的不良驾驶习惯，遵守工作纪律。另一方面它能够代替人工统计数据和制定航次能耗报表等数据收集与整理的工作，将人力从繁琐的数据整理的工作解放出来，节省了人力和物力等公司资源成本，从而实现公司降低船舶油耗和提升人工效率的双重目标。

    另外该项目还可以与船公司生产调度等其他系统结合，共同提升公司的管理水平和信息化水平。

    参考文献：

    [1] 孙军，朱明刚，宋恩哲，张天元；[J]；应用科技；2004年06期

    [2] 刘独华，严新平，吴超仲；[J]；武汉理工大学学报（交通科学与工程版）；2004年06期

    [3] 郑士君，褚建新，黄爱平，韩成敏，仇鑫尧，徐波；[J]；上海海运学院学报；2002年02期

    （作者单位：长江海事局信息中心）