船舶主动力装置故障诊断系统设计与实现VIP免费

11船舶主动力装置故障诊断系统设计与实现郑元璋，陈锋（上海船舶运输科学研究所，上海200135）摘要：船舶主动力装置的故障诊断对船舶的安全运行具有重大意义。目前的研究集中于使用人工智能、模式识别等进行故障诊断算法的设计和仿真，而缺乏把故障诊断作为与船舶其他系统有机结合的一个系统来研究。为此，设计了基于船舶网络平台的诊断系统，把来源于平台的基础数据进行格式转换，采用神经网络诊断，并以直观的形式实时显示训练过程，包括网络输出的动态曲线和权值阈值的网格表示，并以文字的形式给出明确的诊断结果。利用此系统，可以充分发挥网络平台的优势，对装置故障进行有效诊断和预测，为船舶管理提供辅助决策。关键词：船舶、舰船工程；主动力装置；故障诊断；神经网络；网络平台；系统结构；数据输入；格式转换中图分类号：U664.1文献标识码：AFaultDiagnosisSoftwareforMarineMainPropulsionPlantZHENGYuan-zhang，CHENFeng(ShanghaiShipandShippingResearchInstitute，Shanghai200135，China)Abstract：Thediagnosisofmarinemainpropulsionplantisimportantforship’ssafeoperation.Whilemostofcurrentresearchfocusesondesignandsimulationoffaultdiagnosisalgorithm,thisdesignputsfaultdiagnosisasasystemwhichintegrateswithothervesselsystems.Thefeaturesofdesigneddiagnosissystemareasfollows.Itisbasedonnetworkplatform,thebasicdatawhichisforneuralnetworkdiagnosiscomesfromhistoricaldataandreal-timedataofmarinenetworkplatform;Thediagnosissysteminreal-timedisplaystrainingprocedureintheintuitiveform,includingdynamiccurveofnetworkoutputandgriddisplayofweightandthreshold.Thediagnosissystemgivesacleardiagnosticresultintheformoftext.Usingthissystem,itcanfullytakeadvantagesofnetworkplatformandeffectivelydiagnoseandforecastmainpropulsionplantfailures,itcanprovidedecision-makingaidsforshipManagement.Keywords：Ship、Navalengineering；MainPropulsionPlant；FaultDiagnosis；NeuralNetwork；NetworkPlatform；SystemStructure；Dataentry；FormatConversion船舶主动力装置是一个复杂的系统，对管理人员要求知识面很广，往往装置出现一个小小的故障，有时甚至仅仅是一种操作失误而造成严重后果，故迫切需要提供一套故障诊断辅助决策系统，以帮助管理人员在海上能独立自主地排除故障。主动力装置故障诊断的研究开始较早，早期使用的传统诊断方法效果不理想，当前广泛采用人工智能[1][2]和模式识别[3][4]的方法，但这些研究大多集中于诊断算法的设计及仿真，而把它作为船舶上一套辅助系统来研究，使之真正能应用在船舶上的并不多。本文所研究的就是在船舶监控网络平台提供的历史和实时数据基础上，如何设计具有实用性的船舶主动力装置故障诊断系统。1船舶主动力装置分层诊断模型本文设计的诊断系统的诊断对象除了1作为主动力装置的核心设备——主机，还包括轴系、舵桨装置、控制系统和其它辅助设备等，其分层诊断模型如图1所示。改变了以往只关心柴油机故障[2—4]而忽略了系统问题。图1分层诊断结构Fig.1Layereddiagnosisstructure2系统结构和功能设计2.1网络结构图2网络结构Fig.2Networkstructure本诊断系统的设计是以船舶监控网络平台为基础，该平台对船舶主动力装置的各种热工参数及运行工况具有完善的监测功能并可将所有历史数据进行海量存储或回放，其数据采集的实时性、完整性、可靠性均是以往的系统无法比拟的，一套完整、实时的基础数据库是诊断结果有效性的强大保证。诊断系统的网络结构如图2所示，在服务器上放置了历史数据和实时数据。诊断软件安装在客户端上（客户端按需要可安装多台）。通过路由器从服务器传来的数据进入诊断软件，经过人工智能诊断输出结果供用户辅助决策。客户端数据库存放了故障输入输出关系，随着关系的增加和更新，本系统功能也随着扩展。针对不同的机型，只需修改故障输入输出关系，诊断程序本身不需要改变，满足普遍性。2.2系统设计整个系统主要由2个数据库和3个主模块组成。服务器上的...