基于机器学习的船闸机电远程故障诊断模式研究

水运是综合运输体系的重要组成部分,具有运量大、成本低、能耗小、污染少等优势。船闸是保障水运航道安全和高效运行的关键节点,针对船闸的传统机电运维方式存在的耗费人力、效率低、响应不及时等问题,提出一种基于机器学习理论的船闸机电远程故障诊断模式,为船闸机电设备的智能化运维提供一种新思路。利用船闸机电设备历史运行数据,通过对机器学习模型的训练学习,以设备实时状态数据为输入,自动分析故障征兆,实现故障早期预警、自动确定故障类型、快速定位故障根源、提供各可疑项概率分析,为维护人员的维修工作提供指引。     

某枢纽省水船闸输水系统水力学模型试验

某枢纽船闸所处航道沿线水资源匮乏,且船闸一次输水过程耗水量大,船闸需带省水功能。根据船闸最大工作水头及闸址地形条件,提出采用带1个省水池的短廊道集中输水系统布置方案。为解决省水船闸设计中的输水系统布置的水力学关键技术难题,通过采用1：30物理模型,对船闸非省水运行和省水运行时的输水系统水力特性、船舶(队)停泊条件进行了试验研究。结果表明：采用的输水系统布置合理可行,各项输水水力指标满足规范和设计要求。     

船艇液压设备故障诊断专家系统的开发

针对船艇液压设备故障难以查找和排除的特点,开发液压设备故障诊断专家系统,旨在提高机电人员的故障诊断判断和维修综合能力。介绍系统软件设计特点和关键技术解决方案。     

多传感器融合下船舶机电系统多发故障信号监测

为了提高船舶维护效率,提出一种多传感器融合下船舶机电系统多发故障信号监测方法。根据故障状态下的信号频率,使用小波变换法提取故障信号特征参数作为蚁群算法优化BP神经网络输入,实现多发故障诊断,并通过DS证据理论完成多传感器数据融合,得出故障诊断结果。实验结果表明,该方法可通过多传感器融合判断出船舶机电系统故障类型,即使一种传感器出现故障也不影响诊断效果,诊断船舶机电系统多发故障平均准确率高达97.02%,能够实现较为精准的船舶机电系统多发故障监测。     

富春江船闸扩建改造工程创新设计与实践

针对碍航闸坝瓶颈问题,以富春江船闸为例,全面总结已建枢纽实施船闸扩建改造工程的主要关键技术与创新设计,包括保留原船闸并紧接新建一座大尺度船闸的总体布置、船闸结构设计、新老船闸衔接输水系统、老船闸加固改造、坝下施工围堰等,达到既满足通航安全要求,又避免对大坝安全、防洪安全、电站发电等不利影响,对解决我国众多枢纽船闸碍航问题具有典型示范作用。     

三峡船闸输水阀门运行参数优化

三峡船闸为连续5级船闸,工作水头高,同时两线船闸相邻,船闸与升船机共用下游引航道,使船闸水力学问题的难度超过了已建的世界船闸工程,是船闸设计的关键技术问题之一.根据合理布置船闸输水系统方式的条件,通过在运行实践中不断优化阀门运行参数,成功地解决了4级运行下行船舶一闸室待闸等问题,而且具备了阀门工作水头从45.2 m提高到47 m的工作条件,实现了5级运行改4级运行,有效提高了船闸的通过能力.     

广西郁江老口航运枢纽船闸输水系统布置

郁江是广西西江黄金水道的重要组成部分,老口航运枢纽船闸的地位十分重要。船闸设计最大水头14.5 m,输水时间要求不超过10 min。根据《船闸输水系统设计规范》和本工程的特点,选择结构布置较为简洁的闸墙长廊道侧支孔方案作为输水系统布置形式。在调查分析国内外同类船闸资料的基础上,通过计算和水力学模型试验研究优化,确定了总体布置及各部关键尺寸。模型试验成果表明,所设计的输水系统水力特性满足规范要求,达到了预期的目标。     

广西桂江巴江口水利枢纽船闸水工模型试验研究

在昭平船闸对槛下两区段分散输水系统的设计、研究及运行经验基础上,设计了巴江口船闸输水系统的关键尺寸及布置型式.1：20整体物理模型试验研究表明：巴江口船闸输水系统的布置与设计整体上是合理的,各输水水力特征的设计值与模型试验值非常吻合,达到了预期的设计目标.     

船舶机电系统故障信号远程通信容错诊断方法

远程通信系统是船舶机电系统故障信号传输与接收的关键。若远程通信容错率较低,则获得故障信号的完整性、精确性较差,致使故障严重性等级诊断结果失准,故提出船舶机电系统故障信号远程通信容错诊断方法研究。搭建远程通信容错架构(容错TTE模型),以此为基础,配置信息描述表结构,记录故障信号的传输与接收情况,制定远程通信容错算法,以接收的故障信号为依据,诊断机电系统故障的严重性级别,实现船舶机电系统故障信号远程通信容错的诊断。实验数据显示:应用此方法后,机电系统故障诊断严重性等级与实际严重性等级一致,充分说明该方法具备可行性。     

适应通过能力发展需求的多线船闸输水系统设计与应用

针对通过能力日益增长背景下的多线船闸输水系统设计问题,以西江长洲枢纽四线船闸群为例,总结了不同阶段通过能力需求引起的船闸设计规模变化。针对二线船闸规模小、一线船闸闸室宽度大、三线四线船闸并列布置同步建设且规模巨大的特点,分别介绍了各船闸输水系统的设计理念。采用物理模型试验手段,提出了二线船闸采用消力槛强迫消能、一线船闸采用双明沟消能、三线四线船闸采用互通省水布置等创新成果,并通过原型观测验证了创新成果实效性。提出两条建议:多线船闸总体布局应将高等级船闸布置在河心侧、低等级船闸布置在河岸侧,输水系统设计应综合考虑地质条件、结构形式、水力指标等因素。     

紧邻船闸布置的鱼道槽身结构选型及应用

针对紧邻船闸布置的鱼道槽身结构选型存在的技术问题,提出在已建枢纽上紧邻船闸扩建鱼道的设计路线。以湘江大源渡枢纽扩建鱼道工程为例,将船闸与鱼道槽身按一体式结构考虑,鱼道结构紧邻二线船闸主体工程布置,并根据鱼道槽身所处船闸位置的不同,合理选择开敞式U形断面、暗涵式拱型等槽身结构断面,既解决了已建枢纽工程中增建鱼道布置的难题,又大大减少了用地和工程投资。     

小清河水牛韩省水船闸输水系统布置及水力计算

水牛韩船闸是小清河复航工程的上游梯级,由于沿线水资源比较匮乏,水牛韩船闸须具备省水功能。根据闸址地形条件并考虑未来船闸续建的需求,提出单级省水池的水牛韩省水船闸总体布置。按照《船闸输水系统设计规范》要求和工程特点,确定水牛韩船闸采用闸首短廊道集中输水系统,省水池与上、下闸首分别用一根输水廊道连接的输水系统,提出具体的输水系统布置,确定各输水阀门运行方式,并采用船闸输水过程数学模型计算了船闸非省水运行和省水运行时的输水水力特性。结果表明,提出的输水系统布置和确定的输水阀门运行方式合理可行,各输水水力特性值满足设计和规范要求。     

中水头船闸输水系统优化试验研究

以某船闸改建工程为背景,通过建立1:30船闸输水系统整体物理模型,研究中水头闸底长廊道侧支孔船闸输水系统优化布置方案。模型试验表明,设计方案下的船闸输水系统存在输水效率低、闸室横向水流分布不均及进水口出现串状吸气旋涡三方面影响船闸输水系统安全、高效运行的问题。综合研究船闸整体及输水系统布置形式,并结合试验各项水力特性指标,提出通过增大输水廊道尺度、沟通闸室两侧主廊道及消除上游引航道与进水口之间的高程突变的优化措施,有效提高了船闸的输水效率、改善了船闸进水口及闸室内水流条件。经过优化后的船闸输水系统可以满足规范、设计要求,各输水水力特性指标均达到预期的设计目标和要求。     

并列双线船闸单侧闸墙长廊道输水系统布置及水力学模型试验研究

长洲三线四线船闸为目前国内规模最大的单级船闸。针对其并列布置方案,提出单侧闸墙主廊道闸底横支廊道的输水系统形式。通过水力计算分析及1∶32的水工模型试验研究,提出输水系统的具体布置,确定船闸不同运行方式下的阀门开启方式,得到输水过程的相关水力特性,解决了单侧闸墙廊道布置下闸室水流分布不均的问题。研究表明:提出的输水系统布置是合理可行的,各水力特征值均满足规范和设计要求,且输水系统布置于两线船闸之间,便于管理,减小了工程量,并可减少船闸耗水量。研究成果可为巨型船闸设计及船闸节水研究提供借鉴。     

基于模糊神经网络的船舶机电故障诊断分析

船舶机电故障诊断影响着船舶航行安全,关系着人类的生命财产安全。文章提出应用模糊神经网络对船舶机电故障进行诊断。模糊神经网络融合了模糊理论和神经网络的优点,可自适应从学习样本数据中提取故障模型,根据采集的样本训练出模糊神经网络的连接矩阵,再合成单个联想记忆网络,最终实现实时故障诊断。以某船舶发电机转子系统的监测数据为例,证明了此法的有效性,可广泛推广。     

中高水头船闸输水系统选型布置及试验研究

以贵州旁海枢纽工程船闸为例，根据国内已建船闸综合分析所得的输水系统选型指标，利用灰色系统理论对船闸输水系统选型和布置进行验证，并应用物理模型试验对船闸水力特性和阀门工作条件进行试验研究。通过试验测定闸室内停泊条件和阀门开启方式，确定并优化了船闸结构和输水系统布置。结合近年来船闸输水系统设计、工程实际经验和成果，为第二类分散输水系统和平板阀门在中高水头船闸工程的设计和应用提供参考。     

分布式船闸控制系统

根据船闸机电控制系统的运行特点，论述了以分布式计算机控制系统实现高性能船闸综合自动化的方法。     

嘉陵江沙溪船闸输水系统布置研究

根据《船闸输水系统设计规范》的规定和嘉陵江沙溪船闸的特点,确定输水系统型式采用闸墙长廊道侧支孔输水系统。通过分析船闸闸墙长廊道侧支孔输水系统的特点及其发展概况,总结了国内部分采用闸墙长廊道侧支孔输水系统的船闸特征尺寸,采用水力计算及对比分析的方法,确定了阀门处廊道断面尺寸,提出了具体的输水系统布置,确定了流量系数及输水阀门开启方式。采用船闸输水过程数学模型计算了闸室输水水力特性。研究成果表明,输水系统布置是合理的,提出的输水系统布置及各部位尺寸适合沙溪船闸的具体条件,各输水水力特征值满足规范和设计要求,能够达到预期的设计目标。这种闸墙长廊道侧支孔输水布置是一种适用于具有重力式闸墙结构的中水头船闸性能较优的输水系统型式。     

基于小波包分解的功率谱方法在人字门启闭机减速器故障诊断中的应用

针对船闸人字闸门机械式启闭机减速器中滚动轴承振动的不平稳性及其故障信号中存在噪声和干扰的问题,提出了一种基于小波阈值算法的小波包分解与功率谱分析的故障诊断方法。该方法通过对故障信号进行小波分解且对其系数作阈值处理,并利用处理后的分解系数进行小波逆变换得到降噪后的信号,然后对降噪后的信号进行小波包分解,找到能量集中的节点,对其进行Hilbert包络解调并求其Hilbert包络线的功率谱,从而提取故障特征信息。应用实例表明:仿真信号与某船闸人字闸门机械式启闭机减速器故障诊断方法能降低信号噪声以及干扰,并能提取故障特征信息。     

淮河入海水道二期配套通航工程淮安东船闸布置方案

针对淮安东船闸受周边已建和拟建建筑物制约、平面布置条件较为复杂的问题,进行闸位方案、双线船闸错位布置和并列布置方案、上游引航道涉管理区是否全部征用方案的对比分析,确定南侧闸位,并选择双线船闸错位布置、上游引航道全部征用为最优方案。提出船闸平面布置应结合周边制约条件、通航条件、通航安全、防洪、船闸运营管理、征地拆迁和投资等进行比选,并指出下阶段需要研究的方向,对周边环境复杂的船闸布置有借鉴意义。