本發(fā)明基于大數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)洋船舶油耗預(yù)測(cè)方法，涉及數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有關(guān)于遠(yuǎn)洋船舶油耗預(yù)測(cè)方法存在以下不足：

2、數(shù)據(jù)不完整：遠(yuǎn)洋船舶在航行過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量龐大且復(fù)雜，包括航行速度、位置、氣候、載重等多種因素；現(xiàn)有發(fā)明數(shù)據(jù)往往不完整，給油耗預(yù)測(cè)帶來(lái)挑戰(zhàn)；

3、數(shù)據(jù)預(yù)處理不足：現(xiàn)有發(fā)明對(duì)于數(shù)據(jù)的預(yù)處理往往不足，影響后續(xù)預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性；

4、模型簡(jiǎn)化過(guò)度：現(xiàn)有的油耗預(yù)測(cè)模型往往基于一些簡(jiǎn)化的假設(shè)和公式，如速度-功率模型、推力-功率模型，這些模型雖然在一定程度上能夠反映油耗與某些因素之間的關(guān)系，但往往忽略了其他重要因素的影響，如船舶的具體設(shè)計(jì)、氣候條件的變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供基于大數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)洋船舶油耗預(yù)測(cè)方法，旨在解決數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)復(fù)雜的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：基于大數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)洋船舶油耗預(yù)測(cè)方法，所述預(yù)測(cè)方法包括：

3、步驟s1：獲取船舶數(shù)據(jù)與氣候數(shù)據(jù)，獲取油耗信息；

4、步驟s2：根據(jù)船舶數(shù)據(jù)與氣候數(shù)據(jù)，獲取船舶參數(shù)與氣候參數(shù)，對(duì)船舶參數(shù)與氣候參數(shù)進(jìn)行處理，提取船舶參數(shù)與氣候參數(shù)中的異常值，結(jié)合油耗信息，對(duì)船舶參數(shù)與氣候參數(shù)的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行求取，對(duì)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析判斷，得到影響參數(shù)；

5、步驟s3：獲取影響參數(shù)對(duì)船舶的作用力，對(duì)船舶所受作用力進(jìn)行受力分析，獲取總作用力，根據(jù)總作用力結(jié)合油耗信息，進(jìn)行回歸分析，構(gòu)建油耗預(yù)測(cè)模型；

6、步驟s4：根據(jù)油耗預(yù)測(cè)模型對(duì)船舶的油耗進(jìn)行航行預(yù)測(cè)與實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，對(duì)航行過(guò)程中產(chǎn)生的異常油耗進(jìn)行示警。

7、進(jìn)一步地，所述步驟s2的具體步驟如下：

8、步驟s21：對(duì)船舶數(shù)據(jù)與氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取船舶參數(shù)與氣候參數(shù)，對(duì)船舶參數(shù)與氣候參數(shù)進(jìn)行數(shù)值分析，得到船舶參數(shù)與氣候參數(shù)的分布狀況，根據(jù)分布狀況提取船舶參數(shù)與氣候參數(shù)中的異常值；

9、步驟s22：根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)，對(duì)船舶參數(shù)、氣候參數(shù)的均值進(jìn)行求取，結(jié)合油耗信息，計(jì)算得到船舶參數(shù)、氣候參數(shù)與油耗的相關(guān)系數(shù)；

10、步驟s23：對(duì)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析判斷，將相關(guān)系數(shù)大的船舶參數(shù)與氣候參數(shù)進(jìn)行提取，得到影響參數(shù)。

11、進(jìn)一步地，所述步驟s21的具體步驟如下：

12、步驟s211：獲取船舶參數(shù)類(lèi)型y，根據(jù)船舶數(shù)據(jù)獲取x艘船舶的數(shù)據(jù)，得到船舶參數(shù)cb(i，cy)，0＜cy≤y，cy指具體的船舶參數(shù)類(lèi)型；獲取船舶所受的氣候類(lèi)型z，根據(jù)氣候數(shù)據(jù)獲取x艘船舶所受的氣候影響，得到氣候參數(shù)qh(i，qz)，0＜qz≤z，qz指具體的船舶參數(shù)類(lèi)型，i指第i艘船；

13、步驟s212：對(duì)船舶參數(shù)cb(i，cy)與氣候參數(shù)qh(i，qz)進(jìn)行數(shù)值分析，根據(jù)分析結(jié)果判斷參數(shù)是否符合正態(tài)分布；

14、步驟s213：根據(jù)判斷結(jié)果對(duì)異常值進(jìn)行提??；

15、若參數(shù)符合正態(tài)分布，根據(jù)3σ原則對(duì)異常值進(jìn)行提取；

16、若參數(shù)不符合正態(tài)分布，根據(jù)孤立森林方法對(duì)異常值進(jìn)行提取。

17、進(jìn)一步地，所述步驟s212的具體步驟如下：

18、步驟s2121：對(duì)船舶參數(shù)的均值進(jìn)行求取，得到船舶參數(shù)均值μ(cy)；

19、

20、步驟s2122：根據(jù)船舶參數(shù)，結(jié)合船舶參數(shù)均值，對(duì)船舶參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行求取，得到船舶參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差σ(cy)：

21、

22、步驟s2123：根據(jù)船舶參數(shù)均值μ(cy)、船舶參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差σ(cy)，結(jié)合船舶參數(shù)對(duì)船舶參數(shù)的峰度與偏度進(jìn)行求取，得到船舶參數(shù)峰度f(wàn)d(cy)和船舶參數(shù)偏度pd(cy)：

23、

24、步驟s2124：根據(jù)船舶參數(shù)峰度f(wàn)d(cy)和船舶參數(shù)偏度pd(cy)對(duì)船舶參數(shù)進(jìn)行分析判斷：

25、若-2≤fd(cy)≤2，且-0.5≤pd(cy)≤0.5，則船舶參數(shù)符合正態(tài)分布；

26、若fd(cy)＞2或fd(cy)＜-2或pd(cy)＞0.5或pd(cy)＜-0.5，則船舶參數(shù)不符合正態(tài)分布。

27、進(jìn)一步地，所述步驟s212還包括：

28、步驟s2125：對(duì)氣候參數(shù)的均值進(jìn)行求取，得到氣候參數(shù)均值μ(qz)；

29、步驟s2126：根據(jù)氣候參數(shù)，結(jié)合氣候參數(shù)均值，對(duì)氣候參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行求取，得到氣候參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差σ(qz)；

30、步驟s2127：根據(jù)氣候參數(shù)均值μ(qz)、氣候參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差σ(qz)，結(jié)合氣候參數(shù)對(duì)氣候參數(shù)的峰度與偏度進(jìn)行求取，得到氣候參數(shù)峰度f(wàn)d(qz)和氣候參數(shù)偏度pd(qz)；

31、通過(guò)對(duì)氣候參數(shù)的峰度與偏度進(jìn)行求取，對(duì)氣候參數(shù)的數(shù)據(jù)分布情況進(jìn)行判斷，通過(guò)峰度與偏度的數(shù)據(jù)對(duì)符合正態(tài)分布的參數(shù)進(jìn)行提??；

32、步驟s2128：根據(jù)氣候參數(shù)峰度f(wàn)d(qz)和氣候參數(shù)偏度pd(qz)對(duì)氣候參數(shù)進(jìn)行分析判斷：

33、若-2≤fd(qz)≤2，且-0.5≤pd(qz)≤0.5，則氣候參數(shù)符合正態(tài)分布；

34、若fd(qz)＞2或fd(qz)＜-2或pd(qz)＞0.5或pd(qz)＜-0.5，則氣候參數(shù)不符合正態(tài)分布。

35、進(jìn)一步地，所述步驟s22的具體步驟如下：

36、步驟s221：根據(jù)油耗信息，獲取船舶的油耗yh(i，cy，qz)，分別對(duì)氣候不同時(shí)船舶的油耗均值與船舶數(shù)據(jù)不同時(shí)的油耗均值進(jìn)行求取，得到船舶油耗均值cjz、氣候油耗均值qjz；

37、船舶油耗均值cjz計(jì)算過(guò)程如下：

38、

39、yh(i，cy，qz)指第i艘船舶、在第cy種船舶參數(shù)下、在第qz種氣候影響下的油耗，x指船舶數(shù)量，z指氣候種類(lèi)；

40、氣候油耗均值qjz計(jì)算過(guò)程如下：

41、

42、其中，y指船舶參數(shù)的種類(lèi)；

43、步驟s222：獲取船舶參數(shù)cb(i，cy)與氣候參數(shù)qh(i，qz)，對(duì)船舶參數(shù)均值j(cy)、氣候參數(shù)均值j(qz)進(jìn)行求??；

44、

45、步驟s223：根據(jù)船舶參數(shù)cb(i，cy)、船舶參數(shù)均值j(cy)、船舶的油耗yh(i，cy，qz)、船舶油耗均值cjz，對(duì)船舶參數(shù)與船舶油耗的相關(guān)性進(jìn)行求取，得到相關(guān)系數(shù)xg(cy)；

46、

47、步驟s224：根據(jù)氣候參數(shù)qh(i，qz)、氣候參數(shù)均值j(qz)、船舶的油耗yh(i，cy，qz)、氣候油耗均值cjz，對(duì)氣候參數(shù)與船舶油耗的相關(guān)性進(jìn)行求取，得到相關(guān)系數(shù)xg(qz)；

48、

49、進(jìn)一步地，所述步驟s23的后續(xù)步驟如下：

50、步驟s231：獲取相關(guān)系數(shù)閾值t，0＜t≤1，獲取船舶參數(shù)與船舶油耗的相關(guān)系數(shù)xg(cy)，結(jié)合相關(guān)系數(shù)閾值t對(duì)xg(cy)進(jìn)行判斷分析：

51、若|xg(cy)|≥t，則該船舶參數(shù)屬于影響參數(shù)，將該船舶參數(shù)進(jìn)行提?。?/p>

52、若|xg(cy)|＜t，則該船舶參數(shù)不屬于影響參數(shù)；

53、步驟s232：獲取氣候參數(shù)與船舶油耗的相關(guān)系數(shù)xg(qz)，結(jié)合相關(guān)系數(shù)閾值t對(duì)xg(qz)進(jìn)行判斷分析：

54、若|xg(qz)|≥t，則該氣候參數(shù)屬于影響參數(shù)，將該氣候參數(shù)進(jìn)行提??；

55、若|xg(qz)|＜t，則該氣候參數(shù)不屬于影響參數(shù)。

56、進(jìn)一步地，所述步驟s3的具體步驟如下：

57、步驟s31：獲取影響參數(shù)對(duì)船舶的作用力f(i，cy)與f(i，qz)；獲取作用力與船舶行駛方向的角度θcy、θqz，獲取船體的摩擦系數(shù)xs；將作用力進(jìn)行整合得到總作用力zfi；

58、zfi＝f(i,cy)cosθcy+xs×f(i,cy)sinθcy+f(i,qz)cosθqz+xs×f(i,qz)sinθqz；

59、步驟s32：根據(jù)油耗信息，獲取船舶的油耗xhi，結(jié)合總作用力，構(gòu)建總作用力zfi與油耗xhi的數(shù)據(jù)集合，通過(guò)最小二乘化對(duì)數(shù)據(jù)集合進(jìn)行處理，得到油耗預(yù)測(cè)模型的第一參數(shù)k、第二參數(shù)v；

60、根據(jù)第一參數(shù)k、第二參數(shù)v，對(duì)油耗預(yù)測(cè)模型進(jìn)行構(gòu)建，得到油耗預(yù)測(cè)模型，油耗預(yù)測(cè)模型如下：

61、xh＝k×zf+v

62、xh為油耗預(yù)測(cè)模型的油耗變量，zf為油耗預(yù)測(cè)模型的總作用力變量。

63、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

64、完善數(shù)據(jù)范圍：本發(fā)明通過(guò)傳感器和記錄設(shè)備對(duì)船體數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，通過(guò)氣象局、海洋觀測(cè)站或?qū)I(yè)的氣象服務(wù)機(jī)構(gòu)獲取氣候數(shù)據(jù)，對(duì)船體數(shù)據(jù)與氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷；

65、加強(qiáng)數(shù)據(jù)預(yù)處理：本發(fā)明通過(guò)數(shù)值分析對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果使用3σ原則或孤立森林方法對(duì)異常值進(jìn)行提?。?/p>

66、優(yōu)化模型參數(shù)：本發(fā)明通過(guò)船舶參數(shù)、船舶參數(shù)均值、船舶的油耗、船舶油耗均值，對(duì)船舶參數(shù)與油耗的相關(guān)值進(jìn)行求取，通過(guò)氣候參數(shù)、氣候參數(shù)均值、船舶的油耗、船舶油耗均值，對(duì)氣候參數(shù)與油耗的相關(guān)值進(jìn)行求取，根據(jù)相關(guān)值的大小，選擇油耗的主要參數(shù)，排除無(wú)關(guān)參數(shù)；

67、改善模型構(gòu)建方法：本發(fā)明對(duì)船舶運(yùn)行過(guò)程中，所受各種船舶參數(shù)、氣候參數(shù)的作用力進(jìn)行獲取，對(duì)這些作用力進(jìn)行受力分析，獲取影響油耗的作用力，根據(jù)作用力與油耗之間的相關(guān)關(guān)系構(gòu)建模型。