1. 目的及意义

1.1研究的目的和意义

随着全球环境恶化，人们对温室气体排放更加关注，由航运带来的 CO₂排放对环境污染有很大影响。国际海事组织(IMO)2014 年完成的温室气体研究结果表明，船舶 CO₂ 排放在全球温室气体排放中占有不小的比例。2007 年到 2012 年间，航运业排放的平均 CO₂ 量大约占全球平均排放 CO₂ 量的 3.1%，其中2012 年，全球航运业 CO₂ 排放量约为9.49 亿 t，占全球CO₂ 排放总量的2.2％。如果不加限制，到 2050 年，航运业年 CO₂ 排放量将增加 150％-250％，占届时全球范围内允许 CO₂ 排放量的 12％-18％^[1]。因此，减少船舶CO₂排放具有重要意义。

船舶能效不仅减少了船舶CO₂排放，而且提高了船舶的能源利用效率。随着能源使用成本的不断提高和日益严峻的环境压力，国际社会对能源的有效管理愈发重视并相继颁布了多项限制标准。国际海事组织将于2013年1月1日强制实施“能效设计指数（EEDI）”和“船舶能效管理计划（SEEMP）”^[2]。这标志着国际低碳海运时代的到来，也意味着海运行业面临着严峻考验。

我国内河船舶同样面临着巨大的节能减排压力，我国内河船舶船舶较多，内河高等缓航道，主要港口遍及20个省区市，连接了50万以上人口的城市56个，然而长久以来内河船面临着管理粗放，耗能过高的问题。虽然IMO的能效管理要求并不适用于内河船舶，但是利用其研究方法和优化手段分析内河船舶的能效问题，对于提高内河船舶管理精细水平，实现船舶节能减排，发展绿色水运的目的具有重要意义^[3]。因此，基于可持续发展及社会责任的双重使命，提高船舶能效，降低能源消耗势在必行。

1.2国内外研究现状分析

1.2.1船舶能效的数据采集

数据采集就是将被测对象的各种参量（可以是物理量，也可以是化学量， 生物量等）通过各种传感元件进行适当转换后，再经采样，量化，编码，传输等步骤，最后送到控制器进行数据处理或储存记录的过程。影响船舶能效的因素有很多，如航速、转速（rpm）、平均吃水、配平、船上货物数量、风和海效应，船型等。

Kai Wang 等人设计了一套基于航行环境的船舶能效监控管理系统，该系统包括了数据采集模块，数据传输模块，数据处理模块和人机交互模块，采用总线技术和 RS485 传输数据，实现实时采集船舶油耗数据，计算船舶的 EEOI 指数和航速的最优化^[4]。

Barro 在论文中介绍了 EDiMS 系统，它通过遥测技术测量轴功率，多普勒效应船速指示仪测量转速信号，燃油流量计测量燃油消耗，由系统的四个通道来传输采集的机器运转速度，航速，轴功率和原动机燃油流量信号，然后转化传输至 PC，实现废气排放的实时监测^[5]。

马东芝在其研究中采用了应变片全桥测量的方法测量扭矩，容积式电子流量计测量油耗，水深仪和计程仪以及 GPS 测量水深和水流速和航速，利用无线传输的方法实现了位于船舶内部不同位置传感器数据的汇总，制定了统一的通信协议，实现了基于不同通信协议的传感器数据高效采集和传输，提出了基于 3G 无线网络的船舶能效信息远程采集传输方案^[6]。

1.2.2船舶能效优化的方法

在第59届MEOC会议上，IMO就在早在《船舶EEOI自愿使用导则》中确立了EEOI作为衡量营运船舶能效的新标准。随之，国内外许多学者直接或间接的从船体因素、动力装置因素或营运因素等方面对船舶营运能效的影响与优化进行探究^[7]。