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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024148348
(43)【公開日】2024-10-18
(54)【発明の名称】船舶制御システム、船舶制御方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
B63B 43/06 20060101AFI20241010BHJP
B63B 35/44 20060101ALI20241010BHJP
B63B 79/10 20200101ALI20241010BHJP
B63B 13/00 20060101ALI20241010BHJP
【ＦＩ】
B63B43/06 A
B63B35/44 B
B63B79/10
B63B13/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023061415
(22)【出願日】2023-04-05
(71)【出願人】
【識別番号】391014631
【氏名又は名称】ムサシノ機器株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103872
【弁理士】
【氏名又は名称】粕川 敏夫
(74)【代理人】
【識別番号】100088856
【弁理士】
【氏名又は名称】石橋 佳之夫
(74)【代理人】
【識別番号】100149456
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 喜幹
(74)【代理人】
【識別番号】100194238
【弁理士】
【氏名又は名称】狩生 咲
(74)【代理人】
【識別番号】100205648
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 真一
(72)【発明者】
【氏名】山田 巌
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 靖男
(57)【要約】
【課題】他の荷役作業を行いつつ、バラスト調整の精度を向上させること。
【解決手段】船舶制御システム１は、配管９０内を流通するバラスト水の流量を測定する流量計３０と、配管９０に接続されバラスト水の流量を調整するバルブ５０を操作するアクチュエータ４０と、バルブ制御基板２０と、を備えている。バルブ制御基板２０は、設定されたバラスト水の計画流量、及び流量計で測定されたバラスト水の測定流量に基づき、バルブ５０の制御を行う必要があるかどうかを判断し、バルブ５０の制御を行う必要があると判断した場合、計画流量、測定流量、及びバルブの現在の開度に基づき、バルブ５０の目標開度を算出する。アクチュエータ４０は、目標開度になるようにバルブ５０を操作する。
【選択図】図３
【解決手段】船舶制御システム１は、配管９０内を流通するバラスト水の流量を測定する流量計３０と、配管９０に接続されバラスト水の流量を調整するバルブ５０を操作するアクチュエータ４０と、バルブ制御基板２０と、を備えている。バルブ制御基板２０は、設定されたバラスト水の計画流量、及び流量計で測定されたバラスト水の測定流量に基づき、バルブ５０の制御を行う必要があるかどうかを判断し、バルブ５０の制御を行う必要があると判断した場合、計画流量、測定流量、及びバルブの現在の開度に基づき、バルブ５０の目標開度を算出する。アクチュエータ４０は、目標開度になるようにバルブ５０を操作する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
船舶においてバラスト水の流量を制御する船舶制御システムであって、
配管内を流通する前記バラスト水の流量を測定する流量計と、
前記配管に接続され前記バラスト水の流量を調整するバルブを操作するアクチュエータと、
バルブ制御基板と、
を備え、
前記バルブ制御基板は、
設定された前記バラスト水の計画流量、及び前記流量計で測定された前記バラスト水の測定流量に基づき、前記バルブの制御を行う必要があるかどうかを判断し、
前記バルブの制御を行う必要があると判断した場合、前記計画流量、前記測定流量、及び前記バルブの現在の開度に基づき、前記バルブの目標開度を算出し、
前記アクチュエータは、前記目標開度になるように前記バルブを操作する、
船舶制御システム。
配管内を流通する前記バラスト水の流量を測定する流量計と、
前記配管に接続され前記バラスト水の流量を調整するバルブを操作するアクチュエータと、
バルブ制御基板と、
を備え、
前記バルブ制御基板は、
設定された前記バラスト水の計画流量、及び前記流量計で測定された前記バラスト水の測定流量に基づき、前記バルブの制御を行う必要があるかどうかを判断し、
前記バルブの制御を行う必要があると判断した場合、前記計画流量、前記測定流量、及び前記バルブの現在の開度に基づき、前記バルブの目標開度を算出し、
前記アクチュエータは、前記目標開度になるように前記バルブを操作する、
船舶制御システム。
【請求項2】
請求項１に記載の船舶制御システムにおいて、
前記バルブ制御基板は、複数回分の前記測定流量を平均化した平均測定流量に基づき、前記バルブの制御を行う必要があるかどうかを判断する、
船舶制御システム。
前記バルブ制御基板は、複数回分の前記測定流量を平均化した平均測定流量に基づき、前記バルブの制御を行う必要があるかどうかを判断する、
船舶制御システム。
【請求項3】
請求項２に記載の船舶制御システムにおいて、
前記バルブ制御基板は、前記平均測定流量と前記計画流量との差分の大きさが第１閾値以上である場合、バルブ制御が必要であると判断する、
船舶制御システム。
前記バルブ制御基板は、前記平均測定流量と前記計画流量との差分の大きさが第１閾値以上である場合、バルブ制御が必要であると判断する、
船舶制御システム。
【請求項4】
請求項３に記載の船舶制御システムにおいて、
前記バルブ制御基板は、
前記平均測定流量と前記計画流量との差分の大きさが第１閾値より大きい第２閾値以上である場合、高速調整モードでバルブ制御を行うと判断し、
前記平均測定流量と前記計画流量との差分の大きさが第１閾値より大きく第２閾値より小さい場合、微調整モードでバルブ制御を行うと判断する、
船舶制御システム。
前記バルブ制御基板は、
前記平均測定流量と前記計画流量との差分の大きさが第１閾値より大きい第２閾値以上である場合、高速調整モードでバルブ制御を行うと判断し、
前記平均測定流量と前記計画流量との差分の大きさが第１閾値より大きく第２閾値より小さい場合、微調整モードでバルブ制御を行うと判断する、
船舶制御システム。
【請求項5】
請求項１に記載の船舶制御システムにおいて、
前記流量計は、前記配管の上流側に設置される第１センサと、前記配管の下流側に設置される第２センサとを備え、
一方のセンサが流量測定信号を送信し、他方のセンサが前記配管内の前記バラスト水で反射した前記流量測定信号を受信する、
船舶制御システム。
前記流量計は、前記配管の上流側に設置される第１センサと、前記配管の下流側に設置される第２センサとを備え、
一方のセンサが流量測定信号を送信し、他方のセンサが前記配管内の前記バラスト水で反射した前記流量測定信号を受信する、
船舶制御システム。
【請求項6】
請求項１に記載の船舶制御システムにおいて、
バラストタンク内の前記バラスト水の液面を検出する液面計を備え、
前記バルブ制御基板は、前記液面計が検出した液面データに基づいて新たに設定された計画流量に基づき、前記バルブの制御を行う必要があるかどうかを判断する、
船舶制御システム。
バラストタンク内の前記バラスト水の液面を検出する液面計を備え、
前記バルブ制御基板は、前記液面計が検出した液面データに基づいて新たに設定された計画流量に基づき、前記バルブの制御を行う必要があるかどうかを判断する、
船舶制御システム。
【請求項7】
配管内を流通するバラスト水の流量を測定する流量計と、
前記配管に接続され前記バラスト水の流量を調整するバルブを操作するアクチュエータと、
バルブ制御基板と、
を備えた船舶制御システムにおいて前記バラスト水の流量を制御する船舶制御方法であって、
前記バルブ制御基板が、設定された前記バラスト水の計画流量、及び前記流量計で測定された前記バラスト水の測定流量に基づき、前記バルブの制御を行う必要があるかどうかを判断するステップと、
前記バルブ制御基板が、前記バルブの制御を行う必要があると判断した場合、前記計画流量、前記測定流量、及び前記バルブの現在の開度に基づき、前記バルブの目標開度を算出するステップと、
前記アクチュエータが、前記目標開度になるように前記バルブを操作するステップと、
を備えた、
船舶制御方法。
前記配管に接続され前記バラスト水の流量を調整するバルブを操作するアクチュエータと、
バルブ制御基板と、
を備えた船舶制御システムにおいて前記バラスト水の流量を制御する船舶制御方法であって、
前記バルブ制御基板が、設定された前記バラスト水の計画流量、及び前記流量計で測定された前記バラスト水の測定流量に基づき、前記バルブの制御を行う必要があるかどうかを判断するステップと、
前記バルブ制御基板が、前記バルブの制御を行う必要があると判断した場合、前記計画流量、前記測定流量、及び前記バルブの現在の開度に基づき、前記バルブの目標開度を算出するステップと、
前記アクチュエータが、前記目標開度になるように前記バルブを操作するステップと、
を備えた、
船舶制御方法。
【請求項8】
配管内を流通するバラスト水の流量を測定する流量計と、
前記配管に接続され前記バラスト水の流量を調整するバルブを操作するアクチュエータと、
バルブ制御基板と、
を備えた船舶制御システムにおいて前記バラスト水の流量を制御するプログラムであって、
前記バルブ制御基板が、設定された前記バラスト水の計画流量、及び前記流量計で測定された前記バラスト水の測定流量に基づき、前記バルブの制御を行う必要があるかどうかを判断するステップと、
前記バルブ制御基板が、前記バルブの制御を行う必要があると判断した場合、前記計画流量、前記測定流量、及び前記バルブの現在の開度に基づき、前記バルブの目標開度を算出するステップと、
前記アクチュエータが、前記目標開度になるように前記バルブを操作するステップと、
をプロセッサで実行させる、
プログラム。
前記配管に接続され前記バラスト水の流量を調整するバルブを操作するアクチュエータと、
バルブ制御基板と、
を備えた船舶制御システムにおいて前記バラスト水の流量を制御するプログラムであって、
前記バルブ制御基板が、設定された前記バラスト水の計画流量、及び前記流量計で測定された前記バラスト水の測定流量に基づき、前記バルブの制御を行う必要があるかどうかを判断するステップと、
前記バルブ制御基板が、前記バルブの制御を行う必要があると判断した場合、前記計画流量、前記測定流量、及び前記バルブの現在の開度に基づき、前記バルブの目標開度を算出するステップと、
前記アクチュエータが、前記目標開度になるように前記バルブを操作するステップと、
をプロセッサで実行させる、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、船舶制御システム、船舶制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
船舶においては、姿勢を安定させるためにバラストタンク内のバラスト調整が行われる。例えば特許文献１には、洋上に浮かべた状態で係留される洋上倉庫に付設されたバラストタンクに液体を注排出することでこの洋上倉庫の水平度及び吃水を制御するバラスト制御方法が開示されている。具体的には、洋上倉庫に搬入されるべき荷物の重量及び洋上倉庫内の位置を荷物搬入前に予め予測し、この予測値及び洋上倉庫の現実の水平度、吃水に基づいてバラストタンク内への液体の注排出を制御する旨、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平３－０１０９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
バラスト調整は、主に、航海中、荷役準備中、荷役作業中に行われる。例えば荷役作業中のバラスト調整は、事前に作成された荷役計画書に基づいて行われる。荷役計画書には、例えば、時間、流量、タンクの液量、船首及び船尾の喫水等の数値が記載されている。船舶の乗組員は、バラストタンクに関わる計器類のデータを参照しながら、荷役計画書通りの数値となるように、手動でバラスト調整を行っている。
【0005】
一方、バラスト調整に関わる作業は頻繁であるにも関わらず、乗組員は、並行して他の荷役作業も行わなくてはならないため、バラスト調整に関わる作業のみに注力することができない。このため、荷役計画書通りにバラスト調整を行うことは、現実には困難な状況である。
【0006】
そこで、本発明は、他の荷役作業を行いつつ、バラスト調整の精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の代表的な実施の形態による船舶制御システムは、船舶においてバラスト水の流量を制御する船舶制御システムである。船舶制御システムは、配管内を流通するバラスト水の流量を測定する流量計と、配管に接続されバラスト水の流量を調整するバルブを操作するアクチュエータと、バルブ制御基板と、を備えている。バルブ制御基板は、設定されたバラスト水の計画流量、及び流量計で測定されたバラスト水の測定流量に基づき、バルブの制御を行う必要があるかどうかを判断し、バルブの制御を行う必要があると判断した場合、計画流量、測定流量、及びバルブの現在の開度に基づき、バルブの目標開度を算出する。アクチュエータは、目標開度になるようにバルブを操作する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、他の荷役作業を行いつつ、バラスト調整の精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】船舶のタンクの構成を例示する図である。
【図2】荷役計画書を例示する図である。
【図3】本発明の実施の形態１に係る船舶制御システムの構成を例示する図である。
【図4】本発明の実施の形態１に係る情報処理装置の構成を例示する図である。
【図5】本発明の実施の形態１に係るバルブ制御基板の構成を例示する図である。
【図6】超音波式の流量計のセンサの設置方法を例示する図である。
【図7】整流板の構成を例示する図である。
【図8】バタフライバルブの構成及び開度を例示する図である。
【図9】バルブ開度の制御に係るフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
（実施の形態１）
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、実施の形態を説明するための各図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は適宜省略する。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、実施の形態を説明するための各図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は適宜省略する。
【0011】
＜タンクの構成＞
図１は、船舶のタンクの構成を例示する図である。図１に示すように、船舶には、例えば原油等の積荷を貯留するカーゴタンクＣＴ、船舶のバランスを取るためのバラスト水を貯留するバラストタンクＢＴを備えている。なお、図１では、６個のカーゴタンクＣＴ及び６個のバラストタンクＢＴが示されているが、カーゴタンクＣＴ及びバラストタンクＢＴの個数はこの例に限定されない。カーゴタンクＣＴ及びバラストタンクＢＴは、互いに同数でなくてもよい。バラストタンクには、安全バラストタンクが含まれてもよい。
図１は、船舶のタンクの構成を例示する図である。図１に示すように、船舶には、例えば原油等の積荷を貯留するカーゴタンクＣＴ、船舶のバランスを取るためのバラスト水を貯留するバラストタンクＢＴを備えている。なお、図１では、６個のカーゴタンクＣＴ及び６個のバラストタンクＢＴが示されているが、カーゴタンクＣＴ及びバラストタンクＢＴの個数はこの例に限定されない。カーゴタンクＣＴ及びバラストタンクＢＴは、互いに同数でなくてもよい。バラストタンクには、安全バラストタンクが含まれてもよい。
【0012】
各バラストタンクＢＴは、ポンプＰを介して取水弁と接続されている。これにより、取水弁から取り込んだバラスト水がポンプＰを介してバラストタンクＢＴへ注水される。また、各バラストタンクＢＴは、排水弁と接続されている。これにより、排水弁を介してバラストタンクＢＴ内のバラスト水が船外へ排出される。
【0013】
＜荷役計画書＞
ここで、荷役計画書について説明する。図２は、荷役計画書を例示する図である。図２に示すように、荷役計画書には、各荷役ステップにおける、時間、各カーゴタンクＣＴにおける積荷の流量及び貯留量、各バラストタンクＢＴにおけるバラスト水の流量及び貯留量、及び、船舶の船首側喫水（ｄｆ）、船舶の船尾側喫水（ｄａ）、船舶のトリム（Ｔｒｉｍ）、船舶の重心位置（Ｇｏ）とその上方にある横揺中心（Ｍ）との距離（ＧｏＭ）からなる船体の姿勢を示す各種情報が含まれる。
ここで、荷役計画書について説明する。図２は、荷役計画書を例示する図である。図２に示すように、荷役計画書には、各荷役ステップにおける、時間、各カーゴタンクＣＴにおける積荷の流量及び貯留量、各バラストタンクＢＴにおけるバラスト水の流量及び貯留量、及び、船舶の船首側喫水（ｄｆ）、船舶の船尾側喫水（ｄａ）、船舶のトリム（Ｔｒｉｍ）、船舶の重心位置（Ｇｏ）とその上方にある横揺中心（Ｍ）との距離（ＧｏＭ）からなる船体の姿勢を示す各種情報が含まれる。
【0014】
図２の荷役計画書は、カーゴタンクＣＴ３及びカーゴタンクＣＴ４に積荷を貯留する場合の例が示されている。なお、積荷は、例えば原油等の液体状のものであるが、これに限定されない。図２において、荷役ステップ「０」は、荷役開始時の初期状態を示している。初期状態では、各カーゴタンクＣＴに積荷は貯留されておらず、各バラストタンクＢＴにバラスト水が貯留された状態となっている。
【0015】
荷役ステップ「１」は、荷役作業開始から１５分経過後の状態を示している。荷役ステップ「１」では、カーゴタンクＣＴ３に、１時間当たり２００トン（２００［ｔ／ｈ］）の流量で、積荷が貯留される。これにより、荷役ステップ「１」の終了時には、カーゴタンクＣＴ３の積荷は、初期状態から５０トン増加するよう計画されている。
【0016】
また、これと並行して、バラストタンクＢＴ６から１時間当たり５００トン（５００［ｔ／ｈ］）の流量でバラスト水が排出される。これにより、荷役ステップ「１」の終了時には、バラストタンクＢＴ６のバラスト水は、初期状態から１２５トン減少し、トータル２５３トンになるよう計画されている。
【0017】
荷役ステップ「２」以降は、カーゴタンクＣＴ３への積荷の貯留と並行して、カーゴタンクＣＴ４への積荷の貯留も行われるよう計画されている。荷役ステップ「２」は、荷役ステップ「１」の終了時から１５分後（初期状態から３０分後）の状態を示している。カーゴタンクＣＴ３には、４００［ｔ／ｈ］の流量で積荷が貯留される。カーゴタンクＣＴ４には、２００［ｔ／ｈ］の流量で積荷がＣＴ４に貯留される。これにより、荷役ステップ「２」の終了時には、カーゴタンクＣＴ３の積荷は、荷役ステップ「１」の終了時から１００［ｔ］増加し、トータル１５０［ｔ］トンになるよう計画されている。また、カーゴタンクＣＴ４の積荷は、荷役ステップ「１」の終了時から５０［ｔ］増加するよう計画されている。
【0018】
また、これと並行して、バラストタンクＢＴ６から５００［ｔ／ｈ］の流量でバラスト水が排出される。これにより、荷役ステップ「２」の終了時には、バラストタンクＢＴ６のバラスト水は、荷役ステップ「１」の終了時から１２５［ｔ］減少し、トータル１２８［ｔ］になるよう計画されている。
【0019】
このように、荷役計画書には、荷役作業の開始から完了までの各荷役ステップにおける、各タンクの積荷又はバラスト水の流量、荷役ステップ終了時における各タンクの積荷又はバラスト水の貯留量、荷役ステップ終了時における船体の姿勢を示す各種情報等が記載されている。
【0020】
＜船舶制御システムの構成＞
次に、船舶制御システムの構成について説明する。船舶制御システム１は、バラストタンクＢＴの液量（貯留量）を調整することで、船舶のバランスを制御するシステムである。図３は、本発明の実施の形態１に係る船舶制御システムの構成を例示する図である。船舶制御システム１は、図３に示すように、情報処理装置１０、バルブ制御基板２０、流量計３０、アクチュエータ４０、バルブ５０を備えている。
次に、船舶制御システムの構成について説明する。船舶制御システム１は、バラストタンクＢＴの液量（貯留量）を調整することで、船舶のバランスを制御するシステムである。図３は、本発明の実施の形態１に係る船舶制御システムの構成を例示する図である。船舶制御システム１は、図３に示すように、情報処理装置１０、バルブ制御基板２０、流量計３０、アクチュエータ４０、バルブ５０を備えている。
【0021】
また、船舶制御システム１は、バラストタンクＢＴ内の液面を検出する液面計６０、船首側の喫水を計測する船首喫水計７０、船尾側の喫水を計測する船尾喫水計８０、船体の傾斜を計測する傾斜計９０を備えてもよい。液面計６０、船首喫水計７０、船尾喫水計８０、及び傾斜計９０を用いることにより、船体の姿勢の情報を得られるだけでなく、姿勢の情報に基づいてカーゴタンクＣＴ内の積荷、及びバラストタンクＢＴ内のバラスト水の貯留量を計測することが可能となる。
【0022】
これらのうち、バルブ制御基板２０、流量計３０、アクチュエータ４０は、バルブ５０の開度を制御するバルブ開度制御システム１００を構成する。バルブ開度制御システム１００は、各バラストタンクＢＴにそれぞれ設けられる。なお、バルブ制御基板２０は、複数のシステム間で共通に設けられてもよい。
【0023】
また、バルブ開度制御システム１００は、１つのシステムでバラスト水の注水用及び排水用の両方に共通で設けられてもよいし、注水用と排水用とで別々のシステムが設けられてもよい。この場合も、バルブ制御基板２０は、複数のシステム間で共通に設けられてもよい。
【0024】
＜＜情報処理装置＞＞
情報処理装置１０は、事前に作成された荷役計画書に基づき、荷役作業時における各バラストタンクＢＴにおけるバラスト水の流量（計画流量）をバルブ制御基板２０へ送信し指示する。情報処理装置１０は、例えば、パソコンやタブレット端末等であるが、バルブ制御基板２０との間で通信可能であれば、これらに限定されない。
情報処理装置１０は、事前に作成された荷役計画書に基づき、荷役作業時における各バラストタンクＢＴにおけるバラスト水の流量（計画流量）をバルブ制御基板２０へ送信し指示する。情報処理装置１０は、例えば、パソコンやタブレット端末等であるが、バルブ制御基板２０との間で通信可能であれば、これらに限定されない。
【0025】
図４は、本発明の実施の形態１に係る情報処理装置の構成を例示する図である。図４に示すように、情報処理装置１０は、プロセッサ１１、メインメモリ１３、ストレージ１５、通信インタフェース１７、モニタ１９を備えている。通信インタフェース１７は、バルブ制御基板２０との間で通信するための通信装置である。情報処理装置１０とバルブ制御基板２０との間は、代表的にはインターネット等のＷＡＮ(Wide Area Network)やＬＡＮ(Local Area Network)等のネットワークＮＥＴを介して通信が行われる。ＬＡＮは、有線でも無線でも構わない。
【0026】
ストレージ１５は、プログラム、荷役計画書、受信データ等を記憶する。プログラムは、情報処理装置１０のＯＳ等の基本プログラム、通信インタフェース１７を含む各構成要素を動作させるプログラム、船舶制御システム１を構成する機能ブロックを実現するプログラム等、及び各プログラムのパラメータを含む。このように、ストレージ１５は、プログラムの記録媒体としての機能を有する。
【0027】
受信データは、例えば、バルブ制御基板２０から受信した、各バラストタンクＢＴにおけるバラスト水の流量、バルブ５０の開度の各データを含む。また、受信データは、各バラストタンクＢＴの液面計６０、船首喫水計７０、船尾喫水計８０、及び傾斜計９０から受信した各データを含む。
【0028】
メインメモリ１３は、ストレージ１５から読み出したプログラムやパラメータ等を保持する。また、メインメモリ１３は、通信インタフェース１７を介してバルブ制御基板２０や液面計６０等から受信した受信データや、通信インタフェース１７を介してバルブ制御基板２０等へ送信するデータ等も一時的に保持する。
【0029】
プロセッサ１１は、演算処理装置である。プロセッサ１１は、メインメモリ１３に保持されたプログラムを読み出して実行することで、情報処理装置１０の各構成要素を駆動させて所定の処理を行うための機能ブロックをソフトウェアで実現する。なお、これらの機能ブロックは、ソフトウェアとハードウェアとを組み合わせて実現されてもよいし、ハードウェアのみで実現されてもよい。
【0030】
モニタ１９は、例えば、情報処理装置１０の基本動作に関わる画像、船舶制御システム１に関わる画像等を表示する。また、モニタ１９は、バルブ開度制御システム１００に関わる画像を表示してもよい。モニタ１９に表示される画像は、例えば、情報処理装置１０が記憶、管理している各種情報、ユーザインタフェース（ＵＩ）、荷役計画書、受信データ等の船舶における業務に関連する各種情報に関する画像等が含まれる。情報処理装置１０の使用者は、モニタ１９に表示される画像を見ながら、図示しないキーボードやマウス等の入力装置を用いて所望の入力操作を行う。なお、モニタ１９にタッチ入力機能が設けられてもよい。
【0031】
＜＜バルブ制御基板＞＞
バルブ制御基板２０は、流量計３０、アクチュエータ４０と連携して、バルブ５０の開度を制御する制御装置である。バルブ制御基板２０は、情報処理装置１０で設定された各バラストタンクＢＴにおけるバラスト水の計画流量、及び流量計３０で計測されたバラスト水の流量に基づき、バルブ５０の開度を算出し、アクチュエータ４０を介してバルブ５０の開度を算出した開度に設定する。
バルブ制御基板２０は、流量計３０、アクチュエータ４０と連携して、バルブ５０の開度を制御する制御装置である。バルブ制御基板２０は、情報処理装置１０で設定された各バラストタンクＢＴにおけるバラスト水の計画流量、及び流量計３０で計測されたバラスト水の流量に基づき、バルブ５０の開度を算出し、アクチュエータ４０を介してバルブ５０の開度を算出した開度に設定する。
【0032】
図５は、本発明の実施の形態１に係るバルブ制御基板の構成を例示する図である。図５に示すように、バルブ制御基板２０は、プロセッサ２１、メインメモリ２３、ストレージ２５、通信インタフェース２７を備えている。通信インタフェース２７は、情報処理装置１０、流量計３０、アクチュエータ４０との間で通信するための通信装置である。バルブ制御基板２０と流量計３０、及びバルブ制御基板２０とアクチュエータ４０との間の通信形態は、特に限定されず、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線通信等の近距離通信、ＬＡＮ、ＷＡＮが用いられてもよい。また、有線接続と無線接続とが併用されてもよい。
【0033】
ストレージ２５は、プログラム、受信データ、設定したバルブ５０の開度等の各種情報を記憶する。プログラムは、バルブ制御基板２０のＯＳ等の基本プログラム、通信インタフェース２７を含む各構成要素を動作させるプログラム、バルブ開度制御システム１００を構成する機能ブロックを実現するプログラム等、及び各プログラムのパラメータを含む。このように、ストレージ２５は、プログラムの記録媒体としての機能を有する。受信データは、例えば、情報処理装置１０から受信した各バラストタンクＢＴにおける計画流量、流量計３０から受信した流量測定結果等の情報を含む。
【0034】
メインメモリ２３は、ストレージ２５から読み出したプログラムやパラメータ等を保持する。また、メインメモリ２３は、通信インタフェース２７を介して情報処理装置１０や流量計３０等から受信した受信データや、通信インタフェース２７を介して情報処理装置１０、流量計３０、アクチュエータ４０等へ送信するデータ等も一時的に保持する。
【0035】
プロセッサ２１は、演算処理装置である。プロセッサ２１は、メインメモリ２３に保持されたプログラムを読み出して実行することで、情報処理装置１０の各構成要素を駆動させて所定の処理を行うための機能ブロックをソフトウェアで実現する。なお、これらの機能ブロックは、ソフトウェアとハードウェアとを組み合わせて実現されてもよいし、ハードウェアのみで実現されてもよい。
【0036】
＜＜流量計＞＞
流量計３０は、バラストタンクＢＴごとに対応する配管９０に設置され、配管９０内を流通するバラスト水の流量を測定する測定装置である。流量計３０には、例えば、超音波式、オリフィス式、パドル式、タービン式、質量式等の周知の流量計を用いることができる。
流量計３０は、バラストタンクＢＴごとに対応する配管９０に設置され、配管９０内を流通するバラスト水の流量を測定する測定装置である。流量計３０には、例えば、超音波式、オリフィス式、パドル式、タービン式、質量式等の周知の流量計を用いることができる。
【0037】
図６は、超音波式の流量計のセンサの設置方法を例示する図である。図６に示すように、超音波式の流量計３０は、超音波センサ（第１センサ）３０ａ、超音波センサ（第２センサ）３０ｂを備え、配管９０の上流側に超音波センサ３０ａが設置され、配管９０の下流側に超音波センサ３０ｂが設置される。バルブ制御基板２０から流量測定開始信号（超音波発信信号）を受信すると、超音波センサ３０ａは、所定の方向へ流量測定信号（超音波）を送信する。超音波センサ３０ｂは、配管９０内から流量測定信号を受信すると、バルブ制御基板２０へ流量測定信号受信信号（超音波受信信号）を流量測定結果として送信する。
【0038】
流量測定信号の送信時刻（例えば、流量測定開始信号の送信時刻又は受信時刻でもよい）と受信時刻（例えば、流量測定信号受信信号の送信時刻又は受信時刻でもよい）との時間差に基づいて配管９０内のバラスト水の流速が計測される。そして、バラスト水の流速、及び配管９０の情報（例えば断面積等）に基づいてバラスト水の流量が測定される。
【0039】
なお、超音波センサ３０ｂから超音波を送信し、超音波センサ３０ａが超音波を受信してもよい。また、流量測定結果に基づくバラスト水の流速、流量の測定に関わる演算処理は、バルブ制御基板２０で行われてもよいし、流量計３０で行われてもよい。
【0040】
超音波センサ３０ａ、３０ｂは、配管９０の直線部分に設置されることが望ましく、さらには、コーナー部分からなるべく離れた場所に設置されることが望ましい。図６に示すように、配管９０のコーナー部分では、バラスト水は乱流状態となっているため、流速ひいては流量の測定精度は低下する。これに対し、配管９０の直線部分であれば、コーナー部分より乱流状態は治まっているため、流速ひいては流量の測定精度を向上させることができる。
【0041】
また、図６に示すように、流量計３０付近に整流板３５が設けられてもよい。例えば、超音波センサ３０ａの上流側に整流板３５ａ、超音波センサ３０ｂの下流側に整流板３５ｂがそれぞれ設置されてもよい。図７は、整流板の構成を例示する図である。整流板３５ａ、３５ｂは、図７に示すように、例えば格子状に形成されてもよいが、このような構成に限定されない。整流板３５ａ、３５ｂによりバラスト水が整流されることで、乱流状態がより一層抑えられるので、流速ひいては流量の測定精度をより一層向上させることができる。なお、両方の整流板を設置することが困難な場合は上流側の整流板３５ａのみでも構わない。上流側の整流板３５ａのみでも、バラスト水を整流することが可能である。
【0042】
＜＜アクチュエータ＞＞
アクチュエータ４０は、バルブ制御基板２０からの指示（バルブ開度制御信号）に基づき、バルブ５０を所定の開度となるようバルブ５０を操作する。アクチュエータ４０は、例えば、電動式アクチュエータ、電動油圧式アクチュエータ、油圧式アクチュエータ、空圧式アクチュエータ等である。
アクチュエータ４０は、バルブ制御基板２０からの指示（バルブ開度制御信号）に基づき、バルブ５０を所定の開度となるようバルブ５０を操作する。アクチュエータ４０は、例えば、電動式アクチュエータ、電動油圧式アクチュエータ、油圧式アクチュエータ、空圧式アクチュエータ等である。
【0043】
＜＜バルブ＞＞
バルブ５０は、配管９０と接続され、対応するバラストタンクＢＴにおけるバラスト水の流量を調整する装置である。バルブ５０は、例えばバタフライバルブであるが、これに限らず、アクチュエータ４０による操作が可能なその他のバルブでもよい。
バルブ５０は、配管９０と接続され、対応するバラストタンクＢＴにおけるバラスト水の流量を調整する装置である。バルブ５０は、例えばバタフライバルブであるが、これに限らず、アクチュエータ４０による操作が可能なその他のバルブでもよい。
【0044】
【0045】
バルブ５０の開度は、例えば、バラスト水が流れる方向（流れ方向）における配管９０の断面を、ディスク５０ｂが覆う割合で規定される。図８（ａ）に示すように、ディスク５０ｂがバラスト水の流れ方向と垂直になっている場合、バラスト水を流すことができない状態となっており、開度は０％である。図８（ｂ）に示すように、ディスク５０ｂがバラスト水の流れ方向と平行になっている場合、開度は１００％となる。図８（ｃ）に示すように、ディスク５０ｂがバラスト水の流れ方向と４５°になっている場合、ディスク５０ｂは、配管９０の断面の５０％を塞いでいるため、開度は５０％となる。図８（ｄ）の例は、ディスク５０ｂが配管９０の断面の８０％を塞いでいるため、開度は２０％となる。
【0046】
＜バルブ開度の制御方法＞
次に、バルブ開度の制御方法について説明する。図９は、バルブ開度の制御に係るフロー図である。図９のフロー図は、１つのバラストタンクＢＴにおけるバルブ開度の制御を示している。ただし、実際には、各バラストタンクＢＴにおけるバルブ開度の制御が並行して行われてもよい。
次に、バルブ開度の制御方法について説明する。図９は、バルブ開度の制御に係るフロー図である。図９のフロー図は、１つのバラストタンクＢＴにおけるバルブ開度の制御を示している。ただし、実際には、各バラストタンクＢＴにおけるバルブ開度の制御が並行して行われてもよい。
【0047】
ステップＳ１０において、バルブ制御基板２０は、情報処理装置１０からバラストタンクＢＴにおけるバラスト水の計画流量を受信したかどうかを判断する。計画流量を受信していない場合（Ｎｏ）、情報処理装置１０から計画流量を受信するまで、ステップＳ１０が繰り返し実行される。これに対し、計画流量を受信している場合（Ｙｅｓ）、バルブ制御基板２０は、受信した計画流量をストレージ２５及び／又はメインメモリ２３に記憶する（ステップＳ２０）。これにより、計画流量がバルブ開度の制御における目標流量に設定される。
【0048】
ステップＳ３０では、配管９０内のバラスト水の流量の測定が行われる。ここでは、流量計に超音波式センサを用いた場合について説明する。まず、バルブ制御基板２０は、超音波センサ３０ａに超音波発信信号（流量計測開始信号）を送信する。超音波センサ３０ａは、超音波発信信号を受信すると超音波（流量測定信号）を送信する。超音波センサ３０ｂは、バラスト水で反射した超音波を受信すると、バルブ制御基板２０へ超音波受信信号（流量測定信号受信信号）を流量測定結果として送信する。バルブ制御基板２０は、流量測定結果に基づき、バラスト水の流速を算出する。そして、バルブ制御基板２０は、算出したバラスト水の流速、及び配管９０の情報（断面積等）に基づき、バラスト水の流量（測定流量）を算出する。ステップＳ３０において、バラスト水の流量の測定は複数回行われる。
【0049】
ステップＳ４０では、ステップＳ３０で測定した複数回分のバラスト水の流量を平均化した平均測定流量を算出する。これにより、測定流量のばらつきが平均化され、流量の測定精度を向上させることができる。また、測定流量を平均化する際、その他の測定値と比較して数値が高いデータ及び／又は数値が低いデータを除外した上で平均化を行ってもよい。他の測定流量より明らかに数値が高いデータ及び数値が低いデータは、実際の流量から乖離しているため、測定に失敗したデータである可能性が高い。これらのデータを除外して平均化することにより、流量の測定精度をより向上させることができる。除外対象のデータは、例えば、ステップＳ３０において測定されたすべての測定流量の平均値に対して所定の割合又は所定の値より高い／低いデータ等が選択されてもよい。
【0050】
ステップＳ５０では、計画流量、及び平均測定流量に基づき、バルブ制御を行う必要があるかどうかが判断される。具体的には、バルブ制御基板２０は、ステップＳ４０において算出した平均測定流量が、所定のバルブ制御範囲であるかどうかを判断する。ここでバルブ制御範囲とは、例えば、平均測定流量が以下の式（１）の関係を満たす範囲である。すなわち、平均測定流量と計画流量との差分の大きさが所定の閾値α（第１閾値）以上である場合、バルブ制御が必要であると判断される。
｜平均測定流量－計画流量｜≧α ・・・（１）
｜平均測定流量－計画流量｜≧α ・・・（１）
【0051】
平均測定流量がバルブ制御範囲外である場合、バルブ制御基板２０は、平均測定流量と計画流量との差分が小さいので、バルブ開度の制御を行う必要はないと判断する（Ｎｏ）。そして、ステップＳ１０に戻る。
【0052】
なお、ステップＳ５０は、１回分の測定流量に基づいて実行されてもよい。この場合、式（１）の平均測定流量は、１回分の測定流量に置き換えられる。
【0053】
ステップＳ５０からステップＳ１０へ戻った場合について説明する。この場合のステップＳ１０において、設定された計画流量とは異なる計画流量を情報処理装置１０から受信した場合、バルブ制御基板２０は、新たに受信した計画流量を目標流量に設定する。一方、新たな計画流量を受信していない場合、あるいは、新たに受信した計画流量がすでに設定されている計画流量と同じである場合、計画流量の設定処理は行われない。
【0054】
これに対し、平均測定流量がバルブ制御範囲内である場合、平均測定流量と計画流量との差分が大きいため、バルブ制御を行う必要があると判断し（Ｙｅｓ）、バルブ制御基板２０は、ステップＳ６０以降でバルブ開度の制御を行う。
【0055】
ステップＳ６０では、計画流量、及び平均測定流量に基づき、高速調整モードでバルブ制御を行うかどうかが判断される。具体的には、バルブ制御基板２０は、ステップＳ４０において算出した平均測定流量が、所定の高速調整モード範囲であるかどうかを判断する。ここで、高速調整モード範囲とは、例えば、平均測定流量が以下の式（２）の関係を満たす範囲である。すなわち、平均測定流量と計画流量との差分の大きさが所定の閾値β（第２閾値、α＜β）以上である場合、高速調整モードでバルブ制御を行うと判断される。
｜平均測定流量－計画流量｜≧β ・・・（２）
｜平均測定流量－計画流量｜≧β ・・・（２）
【0056】
なお、ステップＳ６０においても、式（２）の平均測定流量を１回分の測定流量に置き換え、１回分の測定流量に基づいて制御モードが選択されてもよい。
【0057】
平均測定流量が、高速調整モード範囲内である場合、バルブ制御基板２０は、高速調整モードでバルブ制御を行うと判断する（Ｙｅｓ）。高速調整モードとは、バルブ制御範囲であり、かつ平均測定流量と計画流量との差分の大きさが大きいため、バルブ開度を大きく変動させる動作モードである。
【0058】
ステップＳ７０では、高速調整モードによるバルブ開度が制御される。バルブ制御基板２０は、平均測定流量、計画流量、及びバルブ５０の現在の開度等の情報に基づき、高速調整モードにおいて目標とするバルブ５０の開度（目標開度）を算出する。高速調整モードでは、バルブ開度が、例えば目標開度の２％程度手前の値に設定される。具体的には、バルブ５０を開ける方向に制御する場合、バルブ開度を大きくすることとなるため、バルブ開度は目標開度より２％程度小さい値に設定される。バルブ５０を閉める方向に制御する場合、バルブ開度を小さくすることとなるため、バルブ開度は目標開度より２％程度大きい値に設定される。なお、この値は、適宜変更可能である。
【0059】
バルブ制御基板２０は、設定したバルブ５０の目標開度の情報を含むバルブ開度制御信号をアクチュエータ４０へ送信する。アクチュエータ４０は、受信したバルブ開度制御信号に基づき、ステップＳ７０で設定されたバルブ開度になるようにバルブ５０を操作する。アクチュエータ４０によるバルブ５０の操作が完了すると、ステップＳ１０に戻る。
【0060】
一方、ステップＳ６０において、平均測定流量が、高速調整モード範囲外である場合、バルブ制御基板２０は、微調整モードでバルブ制御を行うと判断する（Ｎｏ）。微調整モードとは、バルブ制御範囲内であるが、平均測定流量と計画流量との差分が大きくないため、バルブ開度を小さく変動させる動作モードである。
【0061】
ステップＳ８０では、微調整モードによりバルブ開度が制御される。バルブ制御基板２０は、平均測定流量、計画流量、及びバルブ５０の現在の開度等の情報に基づき、微調整モードにおいて目標とするバルブ５０の目標開度を算出する。微調整モードでは、バルブ開度は、例えば現在のバルブ開度に対して１％－３％程度変動させた値に設定される。
【0062】
バルブ制御基板２０は、設定したバルブ５０の目標開度の情報を含むバルブ開度制御信号をアクチュエータ４０へ送信する。アクチュエータ４０は、受信したバルブ開度制御信号に基づき、ステップＳ７０で設定されたバルブ開度になるようにバルブ５０を操作する。アクチュエータ４０によるバルブ５０の操作が完了すると、ステップＳ１０に戻る。
【0063】
ステップＳ７０、Ｓ８０からステップＳ１０へ戻った場合の処理は、ステップＳ５０からステップＳ１０へ戻った場合と同様である。
【0064】
荷役計画書に記載された各荷役ステップの所定時間が経過すると、各バラストタンクＢＴにおけるバラスト水の計画流量は、次の荷役ステップに対応した値にそれぞれ設定され、新たに設定された計画流量に基づいたバルブ開度の制御が行われる。そして、荷役計画書に記載された全ての荷役ステップが完了すると、バルブ開度の制御が終了する。
【0065】
なお、開度が０％の状態からバルブ５０を操作する場合、あるいは、開度が０％になるようにバルブ５０を操作する場合、バルブ制御基板２０は、選択した動作モードに関わらず、所定時間、流量を抑えた状態でバラスト水を流通させるようにバルブ５０を制御するようにしてもよい。
【0066】
これにより、バルブ５０の開閉時に発生するウオーターハンマー現象の発生が抑えられ、ひいては、配管９０や各種装置の故障の発生が抑えられる。なお、ウオーターハンマー現象が発生しなければ、この時のバルブ制御に微調整モードが用いられてもよい。
【0067】
なお、情報処理装置１０は、船首喫水計７０により計測された船首側喫水、船尾喫水計８０が計測した船尾側喫水、傾斜計９０が計測した船体の傾斜により検出される船体の姿勢データに基づいて、バラストタンクＢＴ内のバラスト水の液量を算出してもよい。
【0068】
なお、バラスト水の液量が荷役計画書からずれている場合、又はずれが発生する可能性がある場合、情報処理装置１０は、荷役計画書とは異なる新たな計画流量をバルブ制御基板２０に設定してもよい。この場合、新たな計画流量は、例えば、液面計６０が検出した液面データに基づいて設定されてもよいし、姿勢データに基づいて設定されてもよい。また液面データ及び姿勢データに基づいて、新たな計画流量が設定されてもよい。
【0069】
あるいは、情報処理装置１０は、計画流量の変更は行わずに、計画流量に対する補正値を算出し、補正値をバルブ制御基板２０へ送信してもよい。この場合、バルブ制御基板２０は、計画流量及び補正値等に基づき、バルブ開度の制御を行ってもよい。これにより、流量だけでなく、バラストタンクＢＴ内のバラスト水の貯留量に基づいてバルブ開度を制御することができ、バラストタンクＢＣ内のバラスト水の貯留量を正確に調整することができる。
【0070】
＜本実施の形態による主な効果＞
本実施の形態によれば、バルブ制御基板は、バルブ５０の制御を行う必要があると判断した場合、計画流量、測定流量（平均測定流量）、及びバルブ５０の現在の開度に基づき、バルブ５０の目標開度を算出し、アクチュエータ４０は、目標開度になるようにバルブ５０を操作する。この構成によれば、バルブ５０の開度の制御を自動で行うことができるので、他の荷役作業を行いつつ、バラスト調整の精度を向上させることができる。
本実施の形態によれば、バルブ制御基板は、バルブ５０の制御を行う必要があると判断した場合、計画流量、測定流量（平均測定流量）、及びバルブ５０の現在の開度に基づき、バルブ５０の目標開度を算出し、アクチュエータ４０は、目標開度になるようにバルブ５０を操作する。この構成によれば、バルブ５０の開度の制御を自動で行うことができるので、他の荷役作業を行いつつ、バラスト調整の精度を向上させることができる。
【0071】
また、本実施の形態によれば、流量計３０による流量の測定が複数回行われ、複数回分の測定流量を平均化した平均測定流量が算出される。この構成によれば、測定流量のばらつきが平均化され、流量の測定精度を向上させることができる。
【0072】
また、本実施の形態によれば、平均測定流量と前記計画流量との差分の大きさが第１閾値αより大きい第２閾値β以上である場合、高速調整モードでバルブ制御が行われ、平均測定流量と前記計画流量との差分の大きさが第１閾値αより大きく第２閾値βより小さい場合、微調整モードでバルブ制御が行われる。この構成によれば、これらの動作モードを切り換えて用いることにより、平均測定流量と計画流量との差分の大きさが大きい場合は、高速調整モードでバルブ５０の開度を高速で制御しておき、その後、微調整モードに切り替えてバルブ５０の開度を緩やかに制御することができる。これにより、高速でバルブ開度を制御しつつ、バルブ開度の制御を停止させた際に発生するオーバーシュート、アンダーシュートを抑えることができる。
【0073】
また、本実施の形態によれば、バルブ制御基板２０は、液面計６０が検出した液面データに基づいて新たに設定された計画流量に基づき、バルブ５０の制御を行う。この構成によれば、バラストタンクＢＴ内の液量に基づいてバラスト水の流量を調整することができ、ひいては、より適切にバラスト水の流量を調整することができる。
【0074】
ここまで、本発明の各実施形態を説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。
【符号の説明】
【0075】
１…船舶制御システム、１０…情報処理装置、２０…バルブ制御基板、３０…流量計、４０…アクチュエータ、５０…バルブ、６０…液面計、７０…船首喫水系、８０…船尾喫水系、９０…傾斜計、ＢＴ…バラストタンク、ＣＴ…カーゴタンク。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
