船舶油水管理信息系统的研究和开发

黄振华 蔡鹏飞 高润玉

摘要：油水的变化给船舶压载带来变化，影响船舶姿态和稳性，也影响着船员的日常生活和设备的正常运行。科学合理的油水管理信息系统，能帮助管理者准确、清晰、科学的做好油水的管理工作，实现油水管理信息化、精细化，同时实现管理信息共享。

关键词：数据处理;信息系统开发;舱容查询;船舶油水管理

某船加油水作业前，加油水作业后都要进行一次手动测量油水舱，并进行计算和统计，由于计算和统计的工作量比较大，为了更加快速测算油水，本文讲述了开发油水管理信息系统的方法和过程，油水管理信息系统更好的对油水测量数据进行处理、计算和统计，使得油水管理更加准确、快速和高效。

1 系统的总体设计

将系统主要分为数据输入、数据处理和计算、数据汇总显示和系统功能集成四个子模块，用户在数据管理界面输入液舱深度的数据后，系统对数据进行处理和计算，计算的基本依据主要是船舶的舱容表和装载手册，经过处理后即得到船舶油水总量、稳性等基本船舶管理的数据，在数据汇总和显示的界面中，集中顯示船舶数据，从而实现船舶油水舱容的计算，船舶稳性的计算等各项功能。软件开发采用c#语言、VS2010集成开发环境。

2 主要的功能设计

2.1 舱容的自动查询和计算

舱容表的步长为10厘米，而测量液舱深度的量尺精度为0.1厘米，因此在测量完深度，查询计算液舱容积时，需要进行插值计算。人工计算时，相对的计算量和计算误差在所难免。在数据库中录入舱容表中的数据，根据液舱的深度和船舶的纵倾角度对数据进行查询，得到液舱深度数值最近的两个舱容数值，再利用深度进行线性插值计算，得到精确值。

2.2 船舶稳性的计算

在得到各液舱的深度和体积时，设定了水和油的密度后，利用装载手册则可以计算出各个液舱在不同深度时相对于重心的力矩，这样利用初稳性高的计算公式可以计算出初稳性高。

其中Δ， Xg， Yg， Zg分别为全船当前状态的排水量、重心坐标;Wi， Xi， Yi， Zi分别为当前载况时各项固体载荷及液体载荷的重量、重心坐标，各液舱液体重量及重心按修正后的液体高度计算。可以得到初稳心高为

h0 = Zm - Zg

其中Zm， Zg分别为稳心垂向坐标，重心垂向坐标

自由液面修正量为

Δh = ∑ ρi， I xi /Δ

其中ρi， I xi为第i个舱柜的液体密度，第i个舱柜的自由液面惯性矩，这样，修正后的初稳性高为

h = h0 - Δh

利用以上的关系式，和装载手册的数据，就可以得到船舶的修正后的初稳性高。

2.3 油水管理系统辅助决策的作用

油水的加注需要制定油水加注计划，即要确定在现有的油水储存量的基础上加多少油水量，分别加到哪个舱，先加哪个舱和每个舱加多少的问题。这是一个多约束条件的优化问题，以加油作业为例，目标是为：加油完成后修正后的初稳性在要求范围内;约束条件为：各舱液位深度不超过液舱容积最大值;各液舱油量总和为计划的加油量;加油完成后，船舶剪切力和弯矩满足条件;各液舱的容积和目标量一致;加油完成后，纵倾值在要求范围内，横倾值为0。

在不同的约束条件的限制下，我们可以得到不同的一个或者多个可行解或者最优解，岗位人员再根据这些可行方案进行进一步筛选，使得最后结果符合个性化的要求。

2.4 油水管理系统的专业练习功能

本文中的油水管理信息系统给岗位人员提供了这样的一个平台，系统中允许岗位人员先设定好油水存量，再想订加油作业，并制定加油计划，关键在于制定完加油计划后，岗位人员能在系统中得到检验，可以检验油水加注量是否计算正确，加注过程是否科学。油水管理信息系统提供给岗位人员一个模拟的平台，允许岗位人员不断的进行加油练习，进行加油计划的试错和优化。

3 油水管理信息系统的特点

3.1 数据显示的直观和科学

本油水管理信息系统的主要作用就是对液舱的深度和容积进行录入和显示，所以数据的显示十分重要，直接影响系统的可读性和人机交互性。在首页中利用块状区域显示各类油水的总量情况，使得使用者能清楚的掌握全船油水基本情况。当管理者对某一类油水特别感兴趣时，只需点击某一类油水，就可以看到该类油水各液舱的装载情况，包括液舱深度、装载量和装满率，利用颜色的变化使得管理者能够直观的感受各个液舱的装载情况。

3.2 实现油水信息的共享

相对于原来的压载台单独的全船油水管理系统，油水管理信息系统能在不同的网络终端上实现数据的共享，船领导和其他船员能通过网络查看基本的油水信息。同时油水管理员可以在不同的网络终端上进行数据的管理。数据库中录入的数据也为油水消耗的计算提供了数据支撑。

3.3 实现系统的可移植性

油水管理信息系统的各个模块相对独立，只需要改变基础数据库，就可以将信息系统移植到别的船舶，这样的低耦合的模块化设计也是信息系统开发的大趋势。

4 某船油水管理信息系统的作用和特点

（1） 油水管理日趋精细化和精准化，手动测量的次数不断增多，油水管理信息系统不仅节省了大量的人力计算同时避免了计算可能带来的错误。

（2）数字化的数据更容易进行处理，油水管理信息系统记录下了每次油水测量的结果，方便后续管理者对油水记录进行查询，同时大量的油水数据给管理者进行油水精细化管理乃至船舶的综合管理提供了可靠的数据依据。

（3）实时的计算功能能辅助岗位人员更科学的精确的管理全船的油水，为合理调配压载并做出精准的管理决策。

（4） 油水管理信息系统又是一个很好的专业练习的平台，能准确模拟一个船舶环境，便于岗位人员对油水管理特别是油水加注计划的制定和油水调配进行专业练习。

5 结语

本文讲述了油水信息系统的相关研究及其开发过程，重点讲述了如何实现舱容查询、稳性计算、稳性预估、辅助决策和信息系统在岗位练习中发挥的作用，采用编码的方式实现液舱使用策略、加油作业的辅助决策功能等创新点解决了实际工作中的空白和不足，油水管理信息系统不仅解决了目前工作中的困难，更是提供了岗位人员练习的一个平台，将是船舶油水管理的利器。

（作者单位：中国卫星海上测控部）