一种船舶能耗评估方法

1.本发明涉及能耗评估方法技术领域，具体涉及一种船舶能耗评估方法。


背景技术：

2.由于航运业在货运业所占的份额越来越大，节能减排逐渐成为船舶行业的主题，为了减少碳排放量和提高经济性，对船舶的能耗进行研究评估，可以清楚了解船舶处于几级能耗水平，评估船舶是否满足国家排放要求和国际海事组织最新推出的能效指标船舶能效设计指数(eedi)，如果不能满足这些强制措施的要求，则将会对船舶的正常航行造成极大影响。
3.目前，全国的油气的消耗量日益增长，且油气仍是动力装置目前的主要燃料，从而导致陆地上的油气的资源储存量日益减少，所以，使用海洋平台开采海里的石油将会成为未来石油开采的趋势。
4.随着船舶行业处于运输业中的主导地位，且关于能源稀缺的问题，国内外开始着重于船舶能耗问题的研究。当前，关于船舶能耗评估问题的研究国内处于起步阶段，所以关于船舶能耗问题的相关研究文献较少，例如邓小玉等人用模糊集对分析来对船舶能耗评估研究，该文献采用模糊集的方法对指标进行研究，方法简单实用，为船舶能耗评估研究提供了新的思路，但受到主观性的影响准确性有待加强。
5.船舶的能量传递、转换和利用的过程非常复杂，涉及很多复杂的因素，而且这些因素又表现极为随机，要想仔细地对一个步骤进行能耗评估研究不是一件容易的事情，并且在船舶能耗评估中，还需要获取大量的数据，目前对船舶能耗评估的研究并不多，导致获得成果很少，直至目前还没有一套完善的船舶能耗评价模型对船舶能耗进行评估。


技术实现要素：

6.本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出一种船舶能耗评估方法。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种船舶能耗评估方法，包括：
9.获取船舶能耗因素和能耗信息；
10.对该船舶能耗因素进行归类并利用层次分析法进行分层，建立船舶能耗指标体系；
11.构建能耗模糊综合评价模型，运用该模型对已经分层的船舶能耗进行评估。
12.作为本发明进一步的方案：获取船舶能耗因素包括：
13.船体形状；
14.船舶营运航速；
15.船舶动力装置。
16.作为本发明进一步的方案：建立船舶能耗指标体系用于将影响船舶能耗因素分为多个指标，多个指标进行两两比较得到数据并进行表格化，该表格的数据判别矩阵。
17.作为本发明进一步的方案：能耗模糊综合评价模型用于求得船舶能耗指标体系中各层指标的对应权重，由权重值的大小可得出占据船舶能耗的比例。
18.作为本发明进一步的方案：运用算术平均法来求得各层指标的对应权重，先把判别矩阵的列向量进行归一化，再将按列归一化后的判别矩阵的每行数值的进行计算平均值，得到的向量即为权重值。
19.作为本发明进一步的方案：船舶能耗因素分为一级指标和二级指标。
20.作为本发明进一步的方案：能耗模糊综合评价模型对一级指标的评价步骤：
21.确定因素集，u＝{u1，u2，
…
，un}；
22.确定评价集，v＝{v1，v2，
…
，vm}；
23.进行单因素评价可以得到ri＝{ri1，ri2
…
rim}；
24.构建综合评价矩阵
25.进行模糊综合评价，采用上述由层次分析法确定的权重si，计算b＝s*，r，并根据最大隶属度的原则对研究的事物进行评价。
26.作为本发明进一步的方案：能耗模糊综合评价模型对二级指标的评价步骤：
27.将因素集u＝{u1，u2，
…
，un}分为若干组，其中一级因素为u＝{u1，u2，
…
un}，第二级因素集为ui＝{u
i1
，u
i2
，
…
，u
ip
}；
28.确定评价集，v＝{v1，v2，
…
，vm}；
29.首先对二级因素集ui＝{u
i1
，u
i2
，
…
，u
ip
}中的因素进行单因素评判；
30.构建单因素评判矩阵
31.根据上文求得的二级指标因素的权重si，运用bi＝si*ri(i＝1，2
…
k)求得综合评价；
32.再对一级因素集u＝{u1，u2，
…
un}进行综合评价，一级指标的权重同样由上文层次分析法求得s＝(s1，s2…
，sk)；
33.总评判矩阵为
34.总的综合评价公式为b＝s*r，并根据最大隶属度的原则确定研究的事物的等级。
35.作为本发明进一步的方案：建立对船舶能耗的等级集，对评估后的船舶能耗进行等级划分。
36.本发明的有益效果：
37.针对船舶的实际情况建立起一套较为完善的补给船舶能耗评价模型，并利用基于层次分析法分析法对某补给船的能耗进行模糊综合评估，可以得出补给船的能耗水平。
38.在补给船能耗评估的研究中，运用层次分析法和模糊数学来对其进行综合评价，层次分析法可以在多目标和多准则的情况下来进行评价，且需要的定量数据少，所以以层次分析法为基础来对补给船进行能耗评估是适用的。
附图说明
39.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
40.图1是本发明的流程图；
41.图2是现有技术层次分析法中的层次结构示意图。
具体实施方式
42.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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
43.请参阅图1-2所示，本发明为一种船舶能耗评估方法，包括：
44.获取船舶能耗因素和能耗信息；
45.对该船舶能耗因素进行归类并利用层次分析法进行分层，建立船舶能耗指标体系；
46.构建能耗模糊综合评价模型，运用该模型对已经分层的船舶能耗进行评估。
47.获取船舶能耗因素包括：
48.船体形状；
49.其中，船体形状指的是船体的外部形状，他能够反映出船体结构、大小、形状以及动力装置等的布置的特性。船体水线下的几何形状和特征参数的设计尤其重要，因为船体在水面上航行时，水会对船体水线下的船体结构会产生阻力，而船体结构的不同会产生不同的兴波阻力，微小的船型变化会产生较大的兴波阻力的影响，当兴波阻力发生变化时，航行阻力发生变化，从而影响油耗。兴波阻力的减少可以通过选择合适的船长和菱形系数来实现，从而减少船舶能耗。
50.船舶营运航速；
51.其中，运输船舶航速的正确选择可以减少大量的燃油消耗量，在营运过程中，由于螺旋桨得到的功率约等于螺旋桨从柴油机得到的转速的立方，因此我们可以得知螺旋桨的转速越慢时，船速越慢，燃油的消耗量越少，但并不说明航速越慢时，燃油消耗量越少，因为在营运过程中，航速越慢，到达目的地的时间也就越长，有可能会消耗更多的燃油，因此，船舶营运的航速可以分为两种，最低油耗率航速和最低燃油费用航速。
52.船舶动力装置。
53.其中，船舶动力装置的含义：为了实现工作人员的安全，人们的物质财产和生活需求，船舶航行、作业，所设置的全部机械、设备和系统的总称。船舶动力装置是船舶重要的组成部分，是不可或缺的，是船舶的心脏。船舶动力装置无论是从日常管理方面，占据船舶燃油消耗量方面以及制造成本方面都处于船舶最显著的地位，所以对船舶动力装置有一定的基本要求：机电设备要安全可靠、具有经济性，可一件低油耗、可以废热利用、有一定的续航
能力以及需要有良好的操纵性能。因此，研究运输船舶能耗可以主要从研究船舶动力装置方面入手，因为船舶动力装置的燃油消耗量占据船舶大部分燃油消耗量。运输补给船舶动力装置主要由以下五部分组成：推进装置、辅助装置、甲板机械、管路系统以及自动化设备组成。
54.其中，推进装置的作用是主机产生一定的动力，传动设备将动力输送给中间轴，再由中间轴传送给螺旋桨，动力由螺旋桨输送到船舶本身，为船舶前进提供动力，船舶最主要的动力来源是动力装置，所以推进装置是船舶动力装置中最重要的组成部分，船舶动力装置组成部分包括主机、传动设备，轴系以及推进器。船舶主机在推进装置中占据统治的地位，船舶上的大部分设备以及系统的动作都需要依靠船舶主机来完成。船舶主机是作为全船机械设备中最重要的一部分，燃油在船舶主机内发生能量转化过程，产生的功率能为船舶提供前进的动力，并且船舶主机工作性能的好坏情况能够直接影响全船的经济性以及船舶能耗的等级，当船舶主机产生过度磨损而导致传动效率降低以及其他老化情况时，船舶的燃油消耗量会明显地增加，船舶能耗等级也会因此下降，所以，船舶主机正确的日常维护和操作尤其重要。
55.船舶推进装置的燃油消耗占据整个补给船舶燃油消耗的主导地位，因此在动力装置的基础上进行船舶能耗的研究时，船舶的推进装置燃油消耗量的占比能够起到决定性作用。
56.其中，船舶辅助装置也是船舶动力装置的重要组成部分之一，船舶无论是在航行过程中或者停靠码头期间，电力和热能都是必不可少的，船舶辅助装置是由船舶电站、辅助锅炉装置以及压缩空气系统组成，它能够为船舶提供除了前进动力之外的能量，例如能够为全船以及其他的机械设备提供其所需的电力能量；产生能够满足船舶启动、工作以及其他需要用到压缩空气的机械设备的压缩空气量；能够产生热量为船舶上的人员提供取暖的需求以及产生蒸汽来进行对燃油、滑油等进行加热。
57.其中，现代辅助装置中的锅炉装置都是采用以燃油作为加热介质来对锅炉加热，产生的蒸汽能量提供给船舶，因此船舶在航行以及停靠的过程中辅助锅炉需要消耗大量的燃料油，船舶能够保持充足的电能的原因是船舶电站中的发电机组工作产生电能，再由配电板及其他机械设备的分配到船舶各个舱室以及其他需要电力的机械设备，而船舶发电机组一般都是由柴油机组成，因此船舶在营运过程中，柴油发电机需要大量工作来产生满足船舶正常运行的电力能量，与此同时，发电机组需要消耗甚至比辅助锅炉以及压缩空气系统还要多的燃油数量，因此船舶电站所占的比重相对于辅助锅炉装置和压缩空气系统要大。
58.船舶辅助装置的燃油消耗量虽说远远比不上船舶动力装置的耗油量，但其占据船舶能耗较大的比重，对船舶能耗也有较大的影响。
59.甲板机械是安装在船舶甲板上的机械设备，是为了保证船舶在装卸货物、人员安全、船舶正常航行以及船舶停靠所设置的机械设备，甲板机械主要是由舵机、锚机、吊艇机、绞缆机以及船舷梯升降机等，甲板机械是船舶的重要组成部分，也是船舶不可或缺的一部分。
60.现代的甲板机械普遍使用电液为动力，尤其现代船舶舵机几乎都使用电液为动力，电液机械的优点很多，延迟较少，现代采用的较多。甲板机械在船上的使用频率也比较
多，船舶正常营运时离不开甲板机械，甲板机械使用的电能或其他能量也比较多，因此，在甲板机械消耗船舶的能耗方面也有比较大的数值。
61.甲板机械的类型很多，工作时机情况很复杂，对于运输类补给船舶来说，经常会使用到舵机用于船舶转向，一般对于补给船舶航行路途相比其他大型运输船舶要短得多，所以一般吊艇机、绞缆机、锚机以及舷梯升降机的使用频率和时间相对于舵机要小，因此在甲板机械方面研究补给船舶能耗时，舵机所占用的比重要比锚机、绞缆机、吊艇机以及舷梯升降机要大。
62.总的来说，甲板机械在消耗船舶的能耗方面也有比较大的数值，但在研究整个补给船舶的能耗下，相对动力装置以及辅助装置，甲板机械在船舶能耗中所占的比重远远比不上这两者。
63.船舶管路系统是指使用管系运送液体物质到船舶的各种机械设备以及连接各种相关的机械设备，船舶管路系统主要由动力系统及辅助系统系统两部分组成。
64.船舶管路系统在正常营运的船舶中是不可或缺的一部分，管路系统中的动力系统，在船舶运行过程中，能够协助船舶动力装置以及船舶辅助装置完成正常运行，是动力装置和辅助装置实现工作的前提；辅助系统，是保证船舶上人员正常生活以及安全的基础，也是保证船舶平稳的重要前提。
65.船舶正常运行过程中，管路系统各种泵，阀件等各种的运行是需要消耗船舶能耗的，而且也是一个比较大的数值，因为只要船舶在正常运行，管路系统就需要一直在工作，一直在消耗船舶中的能耗。所以，总的来说，在船舶能耗中的占比中，管路系统的比例虽说远远比不上船舶动力装置和船舶辅助装置，但相对于甲板机械来说，管路系统所占的比例要稍稍大一些。
66.防污染设备，用来处理船上的含油污水，油泥的设备，它包括油水分离器生活污水处理装置和焚烧炉等。
67.自动化设备，船舶自动化设备是指运用自动化来提升工作效率，减少人员失误率以及为船舶正常营运提供一份保障。船舶自动化设备主要由遥控监控、参数自动打印、报警等组成。自动化设备是现代船舶的象征，现代船舶几乎都装置上现代化设备，具有智能化和消耗船舶能耗少的特点。自动化设备运行时一般只是需要消耗船舶电能，并且消耗的量不大，与上述的四种指标相比，具有耗能最少的特点，因此，在研究船舶能耗时，自动化设备所占的比例最少，但与船舶甲板机械的占比较为接近。
68.本文运用层次分析法来构建补给船舶能耗的指标体系，下面对层析分析法进行介绍。
69.层次分析法，简称ahp(analytical hierar-chy process)，在二十世纪七十年代由匹兹堡大学教授、美国运筹学家t.l.saaty所提出定量和定性相结合的灵活、简单的决策方法。层次分析法，能够将我们需要研究的问题的思维进行数学化，适用于生活、工作中等难以用传统思维对需要研究的问题的指标进行分析的多决策方法，它将需要研究问题的各个指标进行分析，之后将它们构建成相互影响、具有三个层次(目标、准则、方案)的递阶层次结构，再通过将研究问题的指标进行两两比较后构建出其判别矩阵，之后求解此判别矩阵的向量来确定这一层次相对于该层次的上一层次的指标权重，下面将对层析分析法的步骤进行描述。
70.①
需要研究的问题
71.研究补给船舶能耗的分布，通过分析各个因素之间的关系来确定某一艘补给船舶的能耗等级。
72.②
构建层次结构
73.请参阅图2，通过深入分析需要研究的问题，我们对问题进行梳理和分类，把需要研究的问题分为上、下具有隶属关系的层次结构，形成上一层与下一层有关系、同一层之间没有关系的层次结构。一般我们把层析结构模型分为三层，最高层为目标层，这一层只有一个指标元素，而这个元素也就是我们需要获得的结果，中间层为准则层，这一层可以不止是一层，根据需要研究的问题的难易程度分为准则层与子准则层，最后一层为方案层，也就是提供可选的方案。由图可以看出，上一层的元素对相邻的下一层的元素起到支配作用，形成为上、下具有隶属关系的层次结构。
74.③
确定指标因素
75.n个指标，u＝{u1，u2，
……
，un}
76.④
建立判别矩阵
77.一般来说，我们通过两两比较法来构建判别矩阵，当以某一层次中的一个指标作为准则时，可以使用比较量化值a
ij
表示该准则的相邻下一个层次的ui指标与uj指标的相对重要性，而a
ij
的取值一般是取量化值1-9以及倒数，即假设a
ij
中，指标ui比指标uj重要或相等时，a
ij
的取值为整数1-9；假设指标uj比指标ui重要或相等时，a
ij
的取值为该倒数，通过上述的方法可以获得判别矩阵a＝(a
ij
)，比较量化值a
ij
的取值规则如下列表格。
78.表格2-1指标之间的比较量化值规定
[0079][0080]
⑤
计算各层指标对应权重以及一致性检验
[0081]
计算各层指标的对应权重我们可以用到算术平均法(和积法)以及几何平均法(方根法)，本文采用的是运用算术平均法来求得各层指标的对应权重。算术平均法，先是把判别矩阵a
ij
的列向量进行归一化，再将按列归一化后的判别矩阵的每行数值的平均值，算出来的特征向量s＝(s1，s2
…
sn)t便是该层的对应权重值。矩阵特征向量乘以矩阵等于矩阵特征值乘以矩阵，因此可以通过公式1求得该矩阵的最大特征值λmax，求得该矩阵的最大特征值时，便可以对该矩阵进行一致性检验。进行一致性检验是因为客观事物的复杂性，会使
我们进行对研究的问题带有主观的色彩，虽说不要求判断时完全一致，但希望在判断时应该接近一致性，以此来确定我们判断矩阵的可靠性，所以我们可以运用公式2和公式3来确定判断矩阵的一致性。其中公式2中ci称为一致性指标，可以用ci来衡量不一致的程度；ri称为随机一致性指标，其中ri的取值是确定的，可以通过查询图表来确定数值。一致性指标ci与随机一致性指标ri的比值称为一致性比例cr，当一致性比例cr《＝0.1时，则我们可以认为该比较判别矩阵的一致性符合我们的要求，该比较判别矩阵是可靠的，反之，则可以认为该判别矩阵是不可靠的，应该对该判别矩阵进行修正处理。
[0082][0083][0084][0085]
表格2-2随机一致性指标取值
[0086][0087]
建立补给船能耗的指标体系：
[0088]
总体来说，影响运输船的能耗因素可以分为三类，船体形状、船舶营运航速以及船舶动力装置，本文主要从船舶动力装置因素方面着手研究补给船舶能耗，根据上文船舶能耗影响因素的分析，在研究补给船舶能耗时，船舶动力装置的燃油消耗量的占有量可以近似等于整个船舶的燃油消耗量，所以从船舶动力装置方面研究补给船舶能耗符合我们的要求，对补给船舶能耗影响因素进行分析，总结出以下几点影响因素。
[0089]
①
推进装置：主机、传动设备、轴系、推进器。
②
辅助装置：船舶电站、辅锅炉装置、压缩空气系统。
③
管路系统：动力系统、辅助系统。
④
甲板机械：舵机、锚机、吊艇机、绞缆机、舷梯升降机。
⑤
防污染设备：油水分离器、生活污水处理装置、焚烧炉。
⑥
自动化设备：遥控监控、参数自动打印、报警
[0090]
将上述的补给船舶影响因素进行归类，建立补给船舶能耗指标体系，表格如下。
[0091]
表格2-3补给船能耗指标体系
[0092][0093][0094]
构建补给船能耗模糊综合评价模型：
[0095]
对于难以量化的、模糊的问题以及各种非确定性问题的解决，模糊综合评价是一个很好的选择方法。模糊综合评价能够将科学理论的推理和人们的主观经验判断相结合起来，因此，模糊综合评价适用于市场调查、社会调查、企业员工职位评称、风险评估等研究工作，模糊综合评价同样适用于本文的补给船舶能耗评估。上文已经运用层次分析法将补给船能耗指标进行分层处理，接下来将运用模糊综合评价对补给船舶的能耗进行评估。
[0096]
模糊综合评价可以分为两个模块，一级模糊综合评价和多级模糊综合评价，建立模糊综合评价模型时，首先引进几个概念：
[0097]
因素指标集合：u＝{u1，u2，
…
，un}，有n与评价事物相关的指标
[0098]
评价指标集合：v＝{v1，v2，
…
，vm}，有m个评价指标
[0099]
下面对一级模糊综合评价步骤进行介绍
[0100]
1、确定因素集，u＝{u1，u2，
…
，un}；
[0101]
2、确定评价集，v＝{v1，v2，
…
，vm}；
[0102]
3、进行单因素评价可以得到ri＝{ri1，ri2
…
rim}；
[0103]
4、构建综合评价矩阵
[0104]
5、进行模糊综合评价，采用上述由层次分析法确定的权重si，计算b＝s*，r，并根据最大隶属度的原则对研究的事物进行评价。
[0105]
多级模糊综合评价步骤介绍(以二级为例子)
[0106]
6、将因素集u＝{u1，u2，
…
，un}分为若干组，其中第一级因素为u＝{u1，u2，
…
un}，第二级因素集为ui＝{u
i1
，u
i2
，
…
，u
ip
}。
[0107]
7、确定评价集，v＝{v1，v2，
…
，vm}。
[0108]
8、首先对第二级因素集ui＝{u
i1
，u
i2
，
…
，u
ip
}中的因素进行单因素评判。
[0109]
9、构建单因素评判矩阵
[0110]
10、根据上文求得的第二级指标因素的权重si，运用公式4求得综合评价。
[0111]bi
＝si*ri(i＝1，2
…
k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式4
[0112]
11、再对第一级因素集u＝{u1，u2，
…
un}进行综合评价，第一级指标的权重同样由上文层次分析法求得s＝(s1，s2…
，sk)。
[0113]
12、总评判矩阵为
[0114]
13、总的综合评价公式为公式5，并根据最大隶属度的原则确定研究的事物的等级。
[0115]
b＝s*r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式5
[0116]
补给船舶能耗综合评估如下：
[0117]
某补给船介绍：
[0118]
表格3-1某补给船设计参数
[0119]
[0120][0121]
补给船舶指标权重的计算如下：
[0122]
第一级指标权重计算：
[0123]
根据上述层次分析法步骤来确定各指标的权重值，这里我们根据资料以及专家调查得到的数据进行处理。由上文得知，第一级指标为，推进装置、辅助装置、甲板机械、管路系统以及自动化设备组成，各个指标进行两两比较得到的数据，该表格的数据即为判别矩阵，并运用算术平均法来求得各层指标的对应权重，即先把判别矩阵的列向量进行归一化，再将按列归一化后的判别矩阵的每行数值的进行计算平均值，得到的向量即为权重值，如表格3-1所示
[0124]
表格3-2第一层指标权重
[0125][0126][0127]
根据本文上述公式1，可以求得最大特征值λmax＝6.380，求得最大特征值后，再根据上述公式2可求得一致性指标ci＝0.076，根据本文表格2-2，ri＝1.12可作为随机一致性指标的值，并将ci与ri相比可以获得cr＝0.061《0.1，可以认为该比较判别矩阵的一致性符合要求，该比较判别矩阵是可靠的，所以可以得知推进装置、辅助装置、甲板机械、管路系统、防污染设备以及自动化设备的权重值分别为
[0128]
s＝(0.442、0.237、0.097、0.147、0.053、0.025)
[0129]
由权重值可以得知推进装置占据补给船舶能耗的比例最大，其次到辅助装置、管路系统、甲板机械、防污染设备、自动化设备。
[0130]
第二级指标权重计算如下：
[0131]
推进装置：
[0132]
推进装置的影响因素由主机、推进器、传动设备、轴系组成，根据专资料和家调查法构建表格，将各个因素进行两两比较，并运用算术平均法求得相应的权重，得到以下矩阵，
[0133]
表格3-3推进装置指标权重
[0134][0135]
根据本文上述公式1，可以求得最大特征值λmax＝4.079，求得最大特征值后，再根据上述公式2可求得一致性指标ci＝0.026，根据本文表格2-2，ri＝0.94可作为随机一致性指标的值，并将ci与ri相比可以获得cr＝0.028《0.1，可以认为该比较判别矩阵的一致性符合要求，该比较判别矩阵是可靠的，所以可以得知主机、推进器、传动设备、轴系的权重值分别为
[0136]
s1＝(0.558，0.259，0.112，0.071)
[0137]
由权重值可以得知主机占据推进装置的比例最大，其次到推进器、传动设备、轴系。
[0138]
辅助装置
[0139]
辅助装置的影响因素由船舶电站、辅锅炉装置、压缩空气系统组成，根据专资料和家调查法构建表格，将各个因素进行两两比较，并运用算术平均法求得相应的权重，得到以下矩阵，
[0140]
表格3-4辅助装置指标权重
[0141][0142]
根据本文上述公式1，可以求得最大特征值λmax＝3.029，求得最大特征值后，再根据上述公式2可求得一致性指标ci＝0.015，根据本文表格2-2，ri＝0.58可作为随机一致性
指标的值，并将ci与ri相比可以获得cr＝0.025《0.1，可以认为该比较判别矩阵的一致性符合要求，该比较判别矩阵是可靠的，所以可以得知船舶电站、辅锅炉装置、压缩空气系统的权重值分别为
[0143]
s2＝(0.575，0.343，0.082)
[0144]
由权重值可以得知船舶电站占据的比例最大，其次到辅锅炉装置，压缩空气系统。
[0145]
甲板机械
[0146]
甲板机械的影响因素由舵机、锚机、起货机、绞缆机、舷梯升降机组成，根据专资料和家调查法构建表格，将各个因素进行两两比较，并运用算术平均法求得相应的权重，得到以下矩阵，
[0147]
表格3-5甲板机械指标权重
[0148][0149]
根据本文上述公式1，可以求得最大特征值λmax＝5.054，求得最大特征值后，再根据上述公式2可求得一致性指标ci＝0.014，根据本文表格2-2，ri＝1.12可作为随机一致性指标的值，并将ci与ri相比可以获得cr＝0.012《0.1，可以认为该比较判别矩阵的一致性符合要求，该比较判别矩阵是可靠的，所以可以得知舵机、锚机、绞缆机、舷梯升降机、吊艇机的权重值分别为
[0150]
s3＝(0.408，0.253，0.253，0.049，0.037)
[0151]
由权重值可以得知舵机占据的比例最大，其次到锚机和绞缆机、舷梯升降机、吊艇机。
[0152]
管路系统
[0153]
管路系统的影响因素由动力系统、辅助系统组成，根据专资料和家调查法构建表格，将各个因素进行两两比较，并运用算术平均法求得相应的权重，得到以下矩阵
[0154]
表格3-6管路系统指标权重
[0155][0156]
根据本文上述公式1，可以求得最大特征值λmax＝2，求得最大特征值后，再根据上述公式2可求得一致性指标ci＝0，根据本文表格2-2，ri＝0可作为随机一致性指标的值，并
将ci与ri相比可以获得cr＝0《0.1，可以认为该比较判别矩阵的一致性符合要求，该比较判别矩阵是可靠的，所以可以得知动力系统、辅助系统的权重值分别为
[0157]
s4＝(0.846，0.154)
[0158]
由权重值可以得知动力系统占据的比例最大，其次到辅助系统。
[0159]
防污染设备
[0160]
防污染设备的影响因素由油水分离器、生活污水处理装置、焚烧炉组成，根据专资料和家调查法构建表格，将各个因素进行两两比较，并运用算术平均法求得相应的权重，得到以下矩阵
[0161]
表格3-7防污染设备指标权重
[0162][0163]
根据本文上述公式1，可以求得最大特征值λmax＝3.0001，求得最大特征值后，再根据上述公式2可求得一致性指标ci＝0.0001，根据本文表格2-2，ri＝0.58可作为随机一致性指标的值，并将ci与ri相比可以获得cr＝0.0001《0.1，可以认为该比较判别矩阵的一致性符合要求，该比较判别矩阵是可靠的，所以可以得知的权重值分别为
[0164]
s5＝(0.447、0.490、0.063)
[0165]
由权重值可以得知焚烧炉占据的比例最大，其次到油水分离器、生活污水处理装置。
[0166]
自动化设备
[0167]
自动化设备的影响因素由遥控监控、参数自动打印、报警组成，根据专资料和家调查法构建表格，将各个因素进行两两比较，并运用算术平均法求得相应的权重，得到以下矩阵
[0168]
表格3-8自动化设备指标权重
[0169][0170]
根据本文上述公式1，可以求得最大特征值λmax＝3.002，求得最大特征值后，再根据上述公式2可求得一致性指标ci＝0.001，根据本文表格2-2，ri＝0.58可作为随机一致性指标的值，并将ci与ri相比可以获得cr＝0.002《0.1，可以认为该比较判别矩阵的一致性符
合要求，该比较判别矩阵是可靠的，所以可以得知的权重值分别为
[0171]
s5＝(0.460，0.319，0.221)
[0172]
由权重值可以得知遥控监控占据的比例最大，其次到参数自动打印，报警。
[0173]
对补给船舶能耗综合评价
[0174]
确定因素集，因素集合参考上文补给船能耗指标体系确定一级因素和二级因素。由因素集可知进行对补给船舶能耗评估应采用二级模糊综合评价方式。
[0175]
构建等级集，建立对补给船能耗的等级集，v＝(v1，v2，v3，v4，v5)＝(a，b，c，d，e)分为五个等级。其中a等级节能效果最好，依次递减，c为一般节能，e等级节能最小。
[0176]
进行单因素评判，根据专家调查法取得的数据以及相关的资料对单因素进行评判，得到如下评判表格
[0177]
表格3-9评判表格
[0178][0179][0180]
根据评判表格，可以得到模糊评判矩阵如下
[0181][0182][0183][0184][0185][0186][0187]
根据上文求得的第二级指标因素的权重si，并运用matlap软件进行bi＝si*ri(i＝1，2
…
k)(k＝5)计算。
[0188]
对各因素进行一级模糊综合评价得到
[0189]
b1＝s1*r1＝[0.2558 0.6782 0.0660 0 0
[0190]
b2＝s2*r2＝[0.3299 0.5672 0.1029 0 0]
[0191]
b3＝s3*r3＝[0.3005 0.5167 0.1828 0 0]
[0192]
b4＝s4*r4＝[0.2616 0.5692 0.1692 0 0]
[0193]
b5＝s5*r5＝[00.2040 0.5020 0.2940 0]
[0194]
b6＝s6*r6＝[0.755 0.2450 0 0 0]
[0195]
进行总的模糊综合评价得到
[0196]
b＝s*r＝[0.2777 0.5849 0.1228 0.0156 0]
[0197]
根据结果，按照最大隶属度原则可知该补给船舶属于b等级节能。
[0198]
若将评价集中各等级量化为v＝{5，4，3，2，1}，则综合评价值运用公式6得到4.1277，可知该补给船舶属于b等级节能。
[0199]
p＝b*v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式6
[0200]
除了上述的乘法算子，模糊综合评价法还有常见的四种算子以及比较，如表格所示
[0201]
表格3-10常见的四种算子
[0202][0203]
取加权平均型算子(取小-有界算子)进行计算，步骤如下
[0204]
对各因素进行一级模糊综合评价得到
[0205]
b1＝s1*r1＝[0.25580.6782 0.0660 0 0]
[0206]
b2＝s2*r2＝[0.3092 0.5313 0.1594 0 0]
[0207]
b3＝s3*r3＝[0.3032 0.4382 0.2585 0 0]
[0208]
b4＝s4*r4＝[0.2706 0.5765 0.1529 0 0]
[0209]
b5＝s5*r5＝[00.2485 0.4885 0.2630 0]
[0210]
b6＝s6*r6＝[0.5882 0.4118 0 0 0]
[0211]
进行总的模糊综合评价得到
[0212]
b＝s*r＝[0.3259 0.4279 0.2235 0.0227 0.0000]
[0213]
根据结果，按照最大隶属度原则可知该补给船舶属于b等级节能。
[0214]
若将评价集中各等级量化为v＝{5，4，3，2，1}，则综合评价值运用公式6得到4.057，可知该补给船舶属于b等级节能。
[0215]
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的权利要求涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种船舶能耗评估方法，其特征在于，包括：获取船舶能耗因素和能耗信息；对该船舶能耗因素进行归类并利用层次分析法进行分层，建立船舶能耗指标体系；构建能耗模糊综合评价模型，运用该模型对已经分层的船舶能耗进行评估。2.根据权利要求1所述的一种船舶能耗评估方法,其特征在于，获取船舶能耗因素包括：船体形状；船舶营运航速；船舶动力装置。3.根据权利要求1或2所述的一种船舶能耗评估方法,其特征在于，建立船舶能耗指标体系用于将影响船舶能耗因素分为多个指标，多个指标进行两两比较得到数据并进行表格化，该表格的数据判别矩阵。4.根据权利要求3所述的一种船舶能耗评估方法,其特征在于，能耗模糊综合评价模型用于求得船舶能耗指标体系中各层指标的对应权重，由权重值的大小可得出占据船舶能耗的比例。5.根据权利要求4所述的一种船舶能耗评估方法,其特征在于，运用算术平均法来求得各层指标的对应权重，先把判别矩阵的列向量进行归一化，再将按列归一化后的判别矩阵的每行数值的进行计算平均值，得到的向量即为权重值。6.根据权利要求4所述的一种船舶能耗评估方法,其特征在于，船舶能耗因素分为一级指标和二级指标。

技术总结
本发明公开了一种船舶能耗评估方法，包括：获取船舶能耗因素和能耗信息；对该船舶能耗因素进行归类并利用层次分析法进行分层，建立船舶能耗指标体系；构建能耗模糊综合评价模型，运用该模型对已经分层的船舶能耗进行评估。针对船舶的实际情况建立起一套较为完善的补给船舶能耗评价模型，并利用基于层次分析法分析法对某补给船的能耗进行模糊综合评估，可以得出补给船的能耗水平。在补给船能耗评估的研究中，运用层次分析法和模糊数学来对其进行综合评价，层次分析法可以在多目标和多准则的情况下来进行评价，且需要的定量数据少，所以以层次分析法为基础来对补给船进行能耗评估是适用的。是适用的。是适用的。


技术研发人员：李凯 张宝剑 谭文华 孔建华 罗小青
受保护的技术使用者：广东海洋大学
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/8/24