1 引言

随着海运业的发展，海上货物运输的种类、数量逐年增大。据统计90%左右世界贸易量都是通过海上运输完成的。而运输货物当中有很多货物为忌潮湿货物，这是由货物本身的物理、化学性质决定的。目前船舶运输中，由于船舶的大型化、船员的少量化以及传统人工判断货舱通风方法的复杂化，直接导致了货舱通风不能正确、有效地进行，货损量也逐年递增，从而引发了大量由于货舱通风不当而造成的货损事故，扰乱了经济生产的健康、稳定的发展。因此货舱的有效通风显得尤为重要，急需一种智能、有效的船舶货舱通风系统。

2 现状分析

货舱通风可以防止货物在运输途中因舱壁、货物表面出汗水湿而引发的货损、可以有效避免危险货物散发的易燃易爆蒸气聚集而引发的火灾和爆炸事故。货舱是否通风是由舱内、外的露点决定的。露点越高表明空气中所含的水分越高，反之越低。货舱通风的目是把舱内较为的湿润空气置换成舱外较为干燥的空气。在通风过程中如果有货物和舱壁出汗风险，一般采取缓慢排气通风，反之则采取旺盛通风。

传统货舱通风步骤如图1所示：

通过对传统通风方式的分析和调查，发现其缺点主要体现在：

一、不能对货舱进行连续、不间断的监测；

二、计算复杂，容易出错；

三、增加船员的负担，与国际海事劳工公约精神相违背；

3.2.1 语言变量的确定

  

图1 传统货舱通风步骤图Fig.1 The ventilation procedure of the conventional cargo hold

3 解决方案

3.1 货舱内、外传感器布置与数据采集

（3）对于施工材料和施工设备也要加强管理。建筑工程管理人员要注意严格监督施工原材料的采购情况，采购的施工原材料必须是从正规厂家所购入，同时符合国家的相关质量检测标准，如果发现有质量不达标的原材料，那么一律不准进入施工现场。对于施工设备也要定期的进行维护和检修，时刻保证施工设备的正常运转，避免因为施工设备失常而导致施工人员受伤或者是影响建筑工程的质量。

毕赣称其为“是在电影里才会有的一种女人，飘渺、虚无，让人捉摸不透”。当他开始考虑适合这个角色的演员时，第一个想到的就是汤唯的脸，“再想不到比她更合适的女演员了”。

 

表1 露点温度查算表Tab.1 Dew point temperature check list

  

湿球温度干湿球温度差值/℃5.05.56.06.57.07.58.08.5171414131313121212181515151414141313191616161515151514

  

图2 干湿球温度传感器舱内布置图Fig.2 The cabin layout of dry wet bulb temperature sensor

  

图3 干湿球温度传感器Fig.3 The sensor of dry wet bulb temperature

3.2 模糊控制器的结构与设计

四、不能满足船舶信息化、智能化的发展的要求。

露点是表征空气中含水量的物理量，露点越高含水量越多，水汽凝结成水所需要的温度越低，反之越高。因此，货舱内外空气露点之差可以表征货舱内空气相对舱外的空气的湿润程度从而判断货舱是否通风[3]。因而将舱内、外的露点之差作为模糊控制器的输入量E=td内-td外。要达到控制电机转速的目的，通常有两种方式：第一种是控制电机电压，此种办法可调速范围较窄，电压较低时电机发热比较明显；第二种是控制交流电频率达到控制电机转速的目的，此种方法较为常用[4]。因此将控制通风风机运转的交流电频率作为模糊控制器的输出量U(频率与电机转速关系如公式1所示)。单输入单输出的模式，构成了一个比较典型的二维模糊控制器。

 

(1)

上式中：

N—通风电机转速，转/分；

F—控制电机运转的交流电频率，Hz；

P—通风风机旋转磁场的极对数。

3.2.2 语言变量论域设计

以目前的研究成果来看，目前轨道型的研究较其他两种形式的装置更为成熟，已经可以投入使用。而其他两种现在尚处于试验阶段，所以本文主要写轨道型电磁发射装置。轨道型相比于其他两种形式的装置更适合将较小质量的负载加速到较高速度，而线圈型和重接型可以发射大质量弹丸。

3.2.3 各语言变量的语言值定义

每一个语言都对应于一个模糊子集。一般来说，模糊划分越细，控制精度就越高，但过细的划分将增加模糊规则的数目，使控制器复杂化。在语言变量的论域上，将各语言变量的语言值进行分档。档级越多，规则制定的会越灵活，规则会比较细致，但是规则会变多、复杂，编制程序会困难，占用系统内存会越多；档级越少，规则越少，规则实现比较方便，但是过少的规则会使控制作用变粗而达不到预期的效果[7]，因此考虑到系统设计的简单性、控制的效果和系统运行内存等情况，故将本系统的输入量E划分为：“负大NB”“负中NM”“负小NS”“零ZE”“正小PS ”“正中PM”“正大PB ”七档[8]。输入量E赋值如表2所示。通风风扇由于只有：“停止”“慢速”“中速”和“高速”运行四个模式，因此将输出量划分为：“零ZE”“正小PS”“正中PM”“正大PB”四个分别于通风风扇四个模式相对应的档级，其赋值如表3所示。

 

表2 语言变量E赋值表Tab.2 Language variable E assignment table

  

Uμ(x)语言值-3-2-10123NB1000000NM0100000NS0010000ZE0001000PS0000100PM0000010PB0000001

 

表3 语言变量U赋值表Tab.3 Language variable U assignment table

  

Uμ(x)语言值00.511.522.53ZE10.500000PS00.510.5000PM0000.510.50PB000000.51

3.2.6 求模糊关系

隶属函数的确定直接关系到系统的灵敏度和系统的稳定性。若隶属函数曲线的形状比较尖，比较陡，此时分辨率比较高，输出量会随着输入量的微小变化而发生比较剧烈的变化，此时系统具有比较高的统控制灵敏度，但是鲁棒性比较差，系统频繁启动，这就导致了系统具有较差稳定性；若隶属函数曲线的形状比较平缓，此时分辨率比较低，输出量随着输入量的变化而平缓的变化，系统控制特性比较平缓，因而具有较好的稳定性和鲁棒性，但是此时系统灵敏度不高，不利于系统精度的提高[9]。故而在兼顾控制灵敏度和鲁棒性的同时将输入量E以及输出量U确定为如如图4、图5所示的隶属函数。

  

图4 输入量E隶属函数图像Fig.4 The image of enter the E membership function

  

图5 输出量U隶属函Fig.5 The membership function of output value U

3.2.5 建立规则库

在共产国际的帮助下，中国共产党对时局的看法有了较大进步，从而为马林说服中国共产党接受“党内合作”的方式加入中国国民党减轻了阻力。在1922年5月广州的党团负责干部会议后，中国共产党对国民党的政策发生转变，同意在一定条件下与中国国民党进行“平行合作”。1922年6月15日，中国共产党提出“邀请国民党等民主党派及革命的社会主义各团体开一个联席会议”，“共同建立一个民主主义的联合战线，向封建式的军阀继续战争。”［4］28这说明中国共产党初步接受了马林的国共合作主张。但是，对于采取“党内合作”的方式还是“党外合作”的方式，全党尚未形成一个明确和一致的意见。

模糊控制规则的建立是模糊控制的核心问题[10],在模糊控制器设计中起着举足轻重的作用，它的优劣直接关系着模糊控制器性能的好坏，是模糊控制器设计的最重要的部分[11]。本系统根据专家经验生成控制规则，通过对控制专家的经验进行总结描述来生成特定的控制规则，经反复修正形成最终的规则库[12]。

由图4可知，当集装箱运输需求量小于90 TEU时，集装箱拖车经济性更好，集装箱运输需求量等于90 TEU时两者经济性相当，大于90 TEU时水上“巴士”优势更明显.

为了达到智能控制的目的，需对货舱的温、湿度进行自动、连续的数据采集并对其舱内、外温、湿度进行监控。因此需在货舱内、外布置温、湿度传感器，现以某一个货舱为例，传感器布置如图2、图3所示。图2为舱内温度传感器示意图，图3为舱外温度传感器示意图。其中1为货舱内的干球温度传感器，用来测量货舱中空气的干球温度t干内；2为与1同一货舱内的湿球温度传感器，其由干球温度传感器和虹吸棉芯组成[1]，用来测量货舱内空气湿球温度t湿内；3为布置在驾驶台一侧的干球温度传感器，用来探测舱外空气的温度t干外；4为与3同组的舱外湿球温度传感器，构造与2相同，用来探测舱外空气的湿球温度t湿外。分别使用t湿内-t干内、t湿内和t湿外-t干外、t湿外两组数据作为查表引数通过计算机两次自动内插露点温度查算表[2](如表1)分别得出舱内外露点td内和td外。

当输入量e=td内-td外为“正大PB”时，表明舱内空气露点比舱外空气露点大得较多，控制风机的输出量为“正大PB”，此时系统通风系统高速运行；当输入量e=td内-td外为“正中PM”时，表明舱内空气露点比舱外空气露点偏大，控制风机的输出量为“正中PM”，此时风机中速运行；当输入量e=td内-td外为“正小PS”时，表明舱内空气露点稍微比舱外空气露点大一些，控制风机的输出量为“正小PS”，此时风机慢速运行；当输入量e=td内-td外为“零ZE”“负小NS”“负中NM”“负大NB”时，表明舱内空气露点不高于舱外空气露点，控制风机电压的输出量为ZE，此时无需通风，因而风机不运行。模糊控制器规则如表4所示。

小磨河水利工程项目专门成立水土保持监测组，全面系统地采集了水保建设动态监测影像和数据，运用多种统计调查方法和监测法对影响水土流失的主要因子设立监测点。全面确保了水土保持监测工作的顺利开展。该主体工程从2014年开工到2017年10月完善水保设施期间，做到了不定期巡查或检查，并在雨季、植被恢复期增加监测频次。确保了三年多的施工过程中未发生水土流失危害事件。

表4 模糊控制器规则表Tab.4 Fuzzy controller rule

  

若(IF)NBeNMeNSeZEe则(THEN)ZEuZEuZEuZEu若(IF)PSePMePBe则(THEN)PSuPMuPBu

3.2.4 定义各语言值得隶属函数

当舱内干球温度传感器所测得t干内=23℃，舱内湿球传感器所测得t湿内=18℃，舱外干球温度传感器测得t干外=24℃，舱外湿球温度传感器所测得t湿外=17℃，舱内露点td内=15℃，舱外露点td外=13℃，此时模糊控制器输入量e=2℃，对应“PM正中”此时控制器输入为：e=[0 0 0 0 0 1 0]

R=(NBe×ZEu)∪(NMe×ZEu)∪(NSe×ZEu)∪(ZEe×ZEu)∪(PSe×PSu)∪(PMe×PMu)∪(PBe×PBu)其中规则内的模糊集运算取交集，规则间的模糊集运算取并集。

 

3.2.7 模糊决策

模糊控制器的输出量为误差向量和模糊关系的合成。

u=e°u

模糊控制规则是一个多条语句，它可以表示为U×V上的模糊子集，即模糊关系R：

此时控制器输出为：

 

 

3.2.8 控制量的解模糊

在粗铅熔析除铜时，各种杂质的脱除率为：Cu 90%～95%， As 72%～78%，Sb 25%～35%，Sn 45%～86%，Bi 8%～12%，Te 38%～46%。

模糊控制规则的前提是每一个语言变量都形成一个与确定论域相对应的模糊输入控制空间，而在结论中的语言变量则形成模糊输出空间[5]，每一个语言值被定义在同一论域上[6]。在本系统中，由于传感器对船舶货舱内外的露点连续、不间断监测和通风，因而货舱内外的露点td内和td外是连续变化的且相互接近的，因此输入量e=td内-td外 也将是连续变化的且不会出现很大的差值，故将描述输入变量E的论域取为：[-3 3]，输出量U得论域取为：[0 3]。

解模糊是指将输出论域上的子集转化为可以控制被控对象的精确控制量的过程。解模糊计算是根据输出模糊子集的隶属度来计算输出变量的精确值[13]。一般常采用重心点法、中位数法和最大隶属度法等方法，以完成实际的控制系统。与最大隶属度法相比较，重心法具有更平滑的输出推理控制[14]。即使对应于输入信号的微小变化，输出也会发生变化。故本系统使用重心法(加权平均法)进行解模糊[15]。该方法对模糊输出量中各元素及其对应的隶属度求加权平均值，并进行四舍五入取整，得到精确输出控制量。公式如下：

 

(2)

式中，<>代表四舍五入取整操作。

第四，追求是“致力科学进步”。现代进步观念的创始者孔多塞在《人类精神进步史表纲要》中比较清晰地展示了西方文明发展演进逻辑的进步观念。孔多塞将“六个观念”融合为一个“进步文明观念”，即：进步发生于一切领域，进步伸展于未来。[7]P176-205现实力量和抽象演绎均表明，人类的“进步观念”的最终确立，必须由强大的“理性和科学”来支撑。

由模糊决策可知，当误差为“PM正中”时，舱内露点比舱外露点偏大，e=PM，控制器的输出为一模糊向量，可表示为：

四是严格落实过渡期间工作责任。针对机构改革过渡期，厅党组第一时间明确“原有职责不缺位、各项工作不断档、服务质量不滑坡”的工作要求，落实班子成员分管责任和职能处室履职责任，强调安全生产、防灾救灾、群众办事等工作纪律，坚持议事规则、法治学习、基层联系等工作制度，部署“冲刺四季度”三大重点任务及六件大事要事，营造以事业统一思想、以使命凝聚力量的良好氛围，确保机构改革与日常工作两不误、两促进。

 

按照重心点法解模糊

“现在要想推翻这个观点，你就必须提出大量反面证据，”他在电子邮件中写道，“关键是要弄清楚这些现象的产生机制，比如吸积盘、喷流等。这就有点像是在知道太阳是个高温气态星球之后，努力探究热核反应的原理。”

对于U取整为2，即通风风机中速运行。

4 仿真实验及结果分析

为了验证本文的模糊控制方法的可行性，在MATLAB中使用Simulink建立系统仿真模型对控制规则进行仿真。通过打开MATLAB软件fuzzy模块调用rules viewer可以得到全部输入输出之间关系[16]如图6的图像。设定：货舱外露点td外=10℃，舱内露点td内=15℃，货舱容积V=300m3，风机高速状态通风容量V高=100m3/h，中速通风容量V中=60m3/h，慢速通风容量V慢=30m3/h，通过实时获取在智能通风系统运行过程中的舱内露点变化走势图如图7所示。

  

图6 rules viewer中输入量、输出量图像Fig.6 The input quantity and output image in the rules viewer

  

图7 货舱内露点变化曲线图Fig.7 The curve of dew point in the cargo

在系统运行的前10分钟左右舱内露点无明显下降，主要因为通风系统风机刚开始启动，需要一段时间的运行才能让较为干燥的舱外空气到达货舱传感器所在区域；从第10分钟到第82分钟，此时风机为高速运转模式，舱内露点开始下降并且下降速度较快；从82分钟到164分钟，因为舱内露点和舱外露点差值较小，此时风机为中速运行模式，舱内露点下降较前一阶段有所减缓；从164分钟到458分钟，舱内、外空气露点之差进一步缩小，此时风机为慢速运行模式，此时露点下降更为缓慢；在458分钟时因为货舱内外露点相等，此时输入量E=0，达到通风效果，此时风机停止运行。仿真结果较为理想、令人满意。相较于当前船舶所采用的手动通风方式，智能通风系统在通风时间上大幅缩短，由几天的通风时间缩短到几个小时，并可节省大量人力资源。

(2)从城市群与非城市群之间收入不平等扩大的速度来看，城市群农村地区的收入不平等与非城市群有一个明显的时间点，在1986—1996年间城市群基尼系数小于非城市群地区，即1986—1996年城市群地区收入不平等低于非城市群地区，但是1996年以后城市群基尼系数增速大于非城市群基尼系数增速，即1996—2014年城市群地区收入差距要高于城市群地区。城镇化发展差异应该是导致这一现象的主要原因。因此在继续加速城镇化步伐的同时要控制城镇内部不平等程度加大，通过户籍制度改革、完善城乡社会福利制度等方式消除劳动力市场上的排斥，帮助农户更好地就业和生活。

5 结语

通过该船舶货舱智能通风系统设计与应用，可以实现对船舶货舱进行连续、不间断通风，对货舱内、外露点的实时监测；进一步减轻船员工作负担，达到高效、省时、省力的效果，更深一步达到国际海事劳工公约对船员劳动工作量减少的要求；便于船舶自动化、信息化的发展；便于船东、保险公司和货主对船舶货舱温、湿度，通风等情况的监控，杜绝因错误通风或通风操作不当而引起的货损和易燃易爆气体集聚引起的爆炸事故，保证海上人、货物、船舶和海洋环境的安全。为经济健康、持续发展保驾护航。

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