摘 要

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.1.1 研究背景及意义 1

1.1.2 项目支撑 1

1.2 国内外研究现状分析 1

1.2.1 国外研究分析 2

1.2.2 国内研究分析 4

1.3 论文内容及结构 5

1.3.1 主要内容 5

1.3.2 研究思路和方法 5

1.3.3 论文结构 7

第2章 航速优化理论基础概述 8

2.1 船舶航速的三种选择 8

2.1.1 设计航速 8

2.1.2 经济航速 8

2.1.3 最优航速 8

2.2 船舶能效营运指数 9

2.2.1能效营运指数定义 9

2.2.2能效营运指数构成 9

2.2.3能效营运指数影响因素 10

2.3 面向智能船舶的航速优化 10

2.3.1智能船舶航速设计 10

2.3.2智能船舶航速优化 11

2.4 本章小结 11

第3章 航速优化数学模型分析 13

3.1 问题提出 13

3.2 问题描述 13

3.3 基于航次能效的航速优化数学模型 14

3.3.1 航次运输成本 14

3.3.2 燃油消耗 15

3.3.3 最终模型 16

3.4 优化模型求解 17

3.4.1求解思路 17

3.4.2 划分可行域 19

3.4.3 外罚函数法 19

3.4.4 模式搜索法 19

3.5 本章小结 20

第4章 智能航速优化软件设计 21

4.1 软件设计平台 21

4.1.1 Visual Basic简介 21

4.1.2 MATLAB简介 21

4.2 系统框架设计 21

4.2.1系统功能设计 21

4.2.2 系统结构设计 22

4.3 软件操作说明 24

4.3.1 启动向导 24

4.3.2 航速优化向导 24

4.3.3 显示优化结果 27

4.4本章小结 28

第5章 总结与展望 29

5.1 总结 29

5.2 展望 29

参考文献 31

致 谢 32

摘 要

当前国内外的航运公司为了优化营运成本，纷纷加大对船舶节能排放控制、航线和航速优化等方面的研究。通过查阅相关文献了解到，针对智能船舶航速优化的研究，主要集中在两个方面：通过建立主机油耗和航速关系模型，分析当前排水量下的最优航速和以航次盈利最大值为目标，构建基于航次经济效益的航速优化模型。而基于航次能效与船舶航速优化相结合的相关研究较少。

本论文首先通过查阅相关的文献并结合船舶的节能配置和营运要求阐述了国内外研究现状。在此基础上，进一步探讨了构建系统所用到的关键技术与理论。然后根据国际海事组织船舶能效规则的相关指数研究和计算，并分析相关的最佳船舶油耗与航速关系模型，进一步构建船舶最佳航速模型。最后，根据航速优化系统的需求分析，完成了软件框架和界面的设计。

关键字：信息采集；EEOI；最小油耗；航速优化；信息处理与运用 ^[1]

Abstract

In order to optimize operating costs, shipping companies at home and abroad have increased their research on ship energy-saving emission control, route and speed optimization. Through consulting relevant literatures, it is understood that the research on speed optimization of intelligent ships mainly focuses on two aspects: by establishing a model of the relationship between the fuel consumption and speed of the main engine, analyzing the optimal speed under the current displacement and taking the maximum profit of the voyage as the goal, the construction is based on Speed optimization model for economic benefits of voyages. However, there are few related studies based on the combination of voyage energy efficiency and ship speed optimization.

This thesis first expounds the research status at home and abroad by referring to relevant documents and combining with the ship's energy-saving configuration and operation requirements. On this basis, the key technologies and theories used to build the system are further discussed. Then, according to the research and calculation of the relevant index of the International Maritime Organization's ship energy efficiency rules, and analysis of the related optimal ship fuel consumption and speed relationship model, further build the ship's optimal speed model. Finally, according to the demand analysis of the speed optimization system, the design of the software framework and interface is completed.

Key words: Information collection; EEOI; minimum fuel consumption; speed optimization; information processing and application

第1章 绪论