Research and design of ship-shore integrated engine room intelligent operation and maintenance system based on data brain北大核心CSCD

[目的]为提升舰船机舱运维的智能化水平,针对机舱设备种类多、数量大、耦合关系复杂等特点,梳理机舱运维智能化应用的技术路线,开发船岸一体化机舱智能运维系统。[方法]首先,分析国内外机舱智能运维技术的发展趋势,融合利用健康管理、大数据挖掘、数字孪生、数据轻量化传输等技术优势;然后,设计符合舰船机舱特点的一体化智能运维系统。[结果]提出了一种基于数据大脑赋能的机舱智能运维系统功能框架、平台设计、运行体系、运行流程及关键技术应用。[结论]研究成果可为舰船机舱智能运维系统设计及应用实践提供参考。     

舰船动力系统数字孪生技术体系研究

[目的]为了实现数字孪生技术在舰船动力系统中的应用,针对舰船动力系统集成度高、全寿期研制特点,梳理在动力系统研制中应用数字孪生技术的技术路线。[方法]利用数字孪生技术的虚实融合与实时交互、迭代运行与优化、全要素与全流程数据驱动等优势,开展符合动力系统研制特点的数字孪生技术体系研究。[结果]经研究,构建了舰船动力系统中应用数字孪生的技术体系,包括规范、平台构建、关键技术、数字孪生体建设、集成验证与示范应用。[结论]研究成果可为舰船动力系统数字孪生技术示范应用及实践提供参考。     

基于数字孪生的舰船蒸汽动力总体模型框架研究

[目的]为了实现舰船蒸汽动力系统的数字化、网络化和智能化,提出一种总体数字孪生模型应用体系。[方法]从物理对象、过程要素、生命周期及虚拟空间这4个维度,提出基于数字孪生的舰船蒸汽动力系统总体“四维思想模型”,并创建总体全生命周期的“五阶体系模型”,涵盖概念论证、系统设计、总装建造、试验试航及运维保障这5个典型的阶段。通过引入大数据、物联网、云计算、人工智能和基于模型的系统工程等先进技术,形成由物理层、接口层、数据层、模型层、调度层、功能层及应用层组成的舰船蒸汽动力系统总体数字孪生“7层架构模型”。[结果]舰船蒸汽动力系统虚拟设计分析及试验平台的验证结果表明,数字孪生体系框架可以有效支撑系统方案设计、操作运行分析及试验方案评估,从而实现舰船全生命周期中物理空间与虚拟空间的交互协同。[结论]研究成果可为舰船蒸汽动力系统的总体数字化设计提供参考。     

舰船智能巡检机器人的运维信息自助交互方法

传统舰船巡检机器人能够完成舰船的运行与维护检查工作,但存在运维信息的自助交互性差,多任务交互能力不足的问题。为此提出舰船智能巡检机器人的运维信息自助交互方法研究。通过构建自助交互系统服务器,搭建多通道运维信息交互接口,实现智能巡检交互平台的建立;依托交互平台的建立和自助交互信号的布置以及交互信息集成机制,完成机器人的多任务自助交互,实现舰船智能机器人的运维信息自助交互。实验数据表明,设计的运维自助交互方法具有良好的交互能力和使用性能。     

某型无人艇综合健康管理系统分析

[目的]为确保无人艇(USV)航行安全,降低维修保障费用,推行高效的维修保障模式,开展无人艇综合健康管理(IVHM)系统分析。[方法]根据某型无人艇的功能结构,对若干关键设备和船体展开故障模式、影响及危害度分析(FMECA);基于运维需要,分析无人艇IVHM系统的功能需求,以设计其系统框架,并提出设计该系统所需的关键技术;采用基于智能体仿真模型评估无人艇主题任务的成功性,分析保障资源需求。[结果]将设备故障参数和功能性参数作为输入,建立了基于智能体的IVHM系统模型,为USV的任务成功性评估和保障资源需求分析提供了推理依据。[结论]研究结果可为此类IVHM系统的设计提供思路。     

智能船舶动力系统设备的自适应阈值方法

[目的]针对智能船舶动力系统设备的状态监控报警不及时、阈值带宽过大、状态评估参数不准确等问题,提出自适应阈值的确定方法,用以对动力系统设备进行监控报警和状态评估。[方法]首先,采用模拟退火算法优化回归支持向量机(SVR)预测模型,对动力系统设备的常规状态特征参数进行建模;然后,对建模残差进行正态转化,并结合滑动时间窗来构建自适应阈值模型;最后,选取某船舶主推进柴油机的排烟温度作为研究对象进行实例验证。[结果]研究结果表明,相较于传统固定阈值,自适应阈值模型的带宽更为紧凑,具有良好的自适应性,能够提前识别动力系统设备的异常现象。[结论]所提方法提高了监控报警系统的效率和阈值精度,可为早期故障诊断和系统状态评估提供更准确的依据。     

客货滚装港口数字孪生智慧运作模式

鉴于智慧港口“人-机-物”高度密集、自动化信息化要求较高和信息物理融合需求强的特性,结合客货滚装智慧港口的规划、建设与运维,开展客货滚装港口数字孪生智慧运行模式研究。提出客货滚装港口数字孪生的系统组成及其运行机制;制定客货滚装数字孪生港口的系统架构。该架构融入BIM技术,能够利用BIM的信息模型、模型应用与业务流程信息管理的全寿命周期管控特点,实现港口数字化和智能化运作;给出客货滚装数字孪生港口智能决策的方案,实现安检计重、船舶配载和票务的三位一体智能管控,能够为客货滚装智慧港口建设及其系统开发提供参考。     

基于二维码标签的舰船配电网标准化巡视智能监控方法

现有通过故障点线序反馈电频信号的方法,无法在复杂的舰船配电网中智能准确锁定故障点。提出基于二维码标签的舰船配电网标准化巡视智能监控方法。依托二维码技术,创建二维码故障反馈单元,对配电网全线进行故障、参数、坐标综合二维码绑定。在二维码识别技术基础上,搭建智能监控管理模块,对绑定二维码数据进行标准化智能识别。使设计方法实现智能监控效果。通过实验证明:基于二维码标签的舰船配电网标准化巡视智能监控方法,在舰船配电网监控使用中,具有反应快、定位准、数据全、免人工监控等特点,充分证明提出方法的可应用性。     

智能传感器在舰炮系统中的应用

舰炮系统作为舰艇常规装备,近年来面临着智能化发展需求。本文首先对传统传感器在舰炮系统中应用的问题进行梳理,较为详细地叙述智能传感器的主要功能及特点,针对传统传感器的使用问题及舰炮系统智能化需求,分别从故障诊断、智能供弹、健康管理、数字孪生等4个方面对智能传感器在舰炮系统中的应用问题进行探讨,为智能传感器在舰炮系统中的实际应用提供一些思路和建议。     

智能管理控制终端在船舶IMS和PMS系统中的应用研究

智能管理控制终端是船舶IMS综合监测系统和PMS功率管理系统的重要组成部分。文章首先介绍了智能管理控制终端的软件及硬件组成;其次,结合IMS和PMS系统介绍了智能管理控制终端的应用和主要功能,最后研究探讨了其核心功能预测和故障诊断的原理及实现方法。     

美国舰船概念方案设计方法发展综述

舰船的主要总体特性和功能特征是在概念方案设计阶段确定,该阶段对舰船方案的综合效能、研制风险和研制费用具有重要影响。通过分析美国舰船概念方案设计体系和方法发展特点,将其分为舰船综合模型开发、总体方案综合效能评估和总体方案综合优化3个阶段。针对舰船综合模型,归纳整理基本原理和发展历程,分析其不足;阐述基于效能、费用和风险的舰船总体方案综合效能评价体系及方法;对基于综合效能优化的舰船概念方案设计原理及应用进行系统的梳理。美国舰船概念方案设计方法的发展特点与经验对我国舰船概念方案设计体系的研究和发展具有借鉴意义。     

舰船动力系统虚拟训练技术研究

针对舰船动力系统训练的现状,对虚拟训练技术在舰船动力系统训练中的应用展开了深入研究.在分析舰船动力系统特点及其虚拟训练功能需求的基础上,重点研究了舰船动力系统虚拟训练功能实现的技术途径和关键技术,并以某动力装置虚拟训练功能的开发为实例对本文的研究内容进行了验证.通过本文的研究,不仅能促进舰船动力系统训练水平的提高,同时也能为舰船动力系统训练手段的现代化提供一定的参考.     

舰船用柴油机故障在线智能诊断研究

通过对目前机械故障诊断，特别是对各种柴油机故障诊断理论和技术方法的综合研究，结合舰船上常用的柴油机的特点，提出了用应变片采集缸盖振动的应变响应、用局域波理论实施非平稳信号分析的在线智能的故障诊断新思路，并给出了这种方法的基本原理、主要内容以及实施方法。     

风电运维母船智能系统的研究与应用

针对海上风电运维作业特点，搭建风电运维母船（SOV）智能系统，采用数字孪生技术实现船舶核心动力设备和电力系统的建模仿真，保障船舶安全高效航行。该系统通过感知传感器采集数据，结合大数据技术及云计算技术对数据进行整合和处理，从而进行智能决策和分析，并以星链技术进行信息交互，最终实现运维路线、仓储配置和步桥登乘的优化。     

基于智能优化算法的舰船电气设备状态自动检测

为了获得高正确率的舰船电气设备状态检测结果,提高舰船电气设备状态检测效率,设计了基于智能优化算法的舰船电气设备状态自动检测方法。首先分析当前舰船电气设备状态检测的现状,找到引起舰船电气设备状态检测效果不理想的因素,然后采集舰船电气设备状态信号,从中提取可以描述舰船电气设备状态特征向量,并选择智能优化算法选择重要的舰船电气设备状态检测特征,最后引入神经网络建立舰船电气设备状态检测的分类器,并采用Maltab工具箱实现舰船电气设备状态检测仿真实验,本文方法的舰船电气设备状态检测正确率超过95%,舰船电气设备状态检测误差减少,舰船电气设备状态检测的时间复杂度降低,舰船电气设备状态检测综合性能要优于当前一些典型的检测方法。     

舰船自动智能避碰数学模型及其仿真研究

为了提高舰船航行的安全和效率,达到最佳操船效果,需要建立舰船自动智能避碰数字模型。当前模型在分析舰船避碰风险度的基础上,通过人工智能、进化计算和软计算等方法实现舰船自动智能避碰,存在避碰识别准确率较低的问题。本文提出一种新的舰船自动智能避碰数学模型,首先对舰船会遇态势进行判断;然后建立预测舰船碰撞风险判断模型,预测本舰船实施自动智能避碰方案后的复航时机是否已到,以及本舰船立即复航是否能够让清目标舰船或其他所有目标舰船;最后依据舰船碰撞风险判断结果,以当前舰船潜在碰撞风险为例,建立舰船自动智能避碰数学模型。仿真结果证明,所提模型能够实现舰船自动智能避碰。     

舰船自动智能避碰数学模型及其仿真研究

为了提高舰船航行的安全和效率,达到最佳操船效果,需要建立舰船自动智能避碰数字模型.当前模型在分析舰船避碰风险度的基础上,通过人工智能、进化计算和软计算等方法实现舰船自动智能避碰,存在避碰识别准确率较低的问题.本文提出一种新的舰船自动智能避碰数学模型,首先对舰船会遇态势进行判断;然后建立预测舰船碰撞风险判断模型,预测本舰船实施自动智能避碰方案后的复航时机是否已到,以及本舰船立即复航是否能够让清目标舰船或其他所有目标舰船;最后依据舰船碰撞风险判断结果,以当前舰船潜在碰撞风险为例,建立舰船自动智能避碰数学模型.仿真结果证明,所提模型能够实现舰船自动智能避碰.     

数字孪生体技术在船舶轴系试验台架中的应用研究

轴系试验台架是研究船舶轴系的主要方式之一,对研究船舶轴系的动力特征以及故障机理起着重要的作用。但由于客观条件的限制,目前轴系试验平台在进行故障诊断、状态识别中对于判据知识的获取还存在一定的问题。数字孪生作为实现物理空间在虚拟空间的双向映射的手段,其在船舶行业中的应用较少,文章基于数字孪生的思想,研究数字孪生在轴系试验平台的应用,从对象选取、模型构建、数据库设计等方面,提出构建轴系试验平台数字孪生体的方法,并通过真实试验,验证所构建的数字孪生体。     

智能电网在舰船电力系统中应用发展

随着商用智能电网的研究和开发,针对商用智能电网的概念、特点和技术组成,结合舰船电力系统的特殊性和舰船综合电力系统系统技术概念的提出,阐述了舰船综合电力系统发展对智能电网的应用需求;提出了舰船智能电网自愈、互动、优质电能、电磁兼容和抗攻击性等基本特征和发展重点,以及与之相关的信息、通信、传感和量测、智能设备、自动控制和决策支持等关键技术。     

基于云模型的舰船仿真系统可靠性评价

在云环境下舰船仿真系统容易受到干扰和敌方攻击,导致系统的可靠性不好,提出一种基于云模型的舰船仿真系统可靠性评价方法,构造舰船仿真系统可靠性评估的约束指标体系。采用Boehm模型进行舰船仿真系统的可靠度和鲁棒性预测,将仿真系统的可靠性指标通过关联映射方法分配到云模型中。根据云模型中的属性数字特征表达舰船仿真系统的可度量粒度,实现舰船仿真系统的可靠性评价和故障重构。仿真结果表明,采用该方法进行舰仿真系统可靠性评价的置信度较高,系统的鲁棒性明显提高,提高了舰船系统的故障诊断和系统综合评价能力。