基于数字孪生的舰船上层建筑运维系统

以降低舰船运行故障为目的,设计基于数字孪生的舰船上层建筑运维系统。该系统利用数据采集层内传感器数据采集模块采集舰船上层建筑设备基本数据和运行数据,得到舰船上层建筑设备中控数据,通过报文解析后,将其存储到MySQL数据库内;数字孪生层通过调取MySQL数据库舰船上层建筑设备中控数据,构建数字孪生体后,利用其模拟舰船上层建筑设备生产和同步虚拟运行后,得到舰船上层建筑设备实时虚拟运行数据,并将其传输到业务逻辑层内;业务逻辑层对实时虚拟运行数据进行预处理后,通过映射驱动将其传输到故障诊断模块内,该模块使用基于规则变量分析的舰船上层建筑故障诊断方法得到舰船上层建筑设备实时运行故障状态,并将故障状态信息传输到展示层内;展示层利用基础管理、数据统计和检测维保等功能实现舰船上层建筑运维。实验表明,该系统运行较为稳定,可精准诊断舰船上层建筑设备故障诊断,并为用户提供设备运维视情优先级。     

基于以太网的船舶电力系统动态电能质量监测与故障诊断系统设计

[目的]现代船舶电力系统的信息化、自动化、智能化和安全运行的要求越来越高,传统的基于现场总线的船舶电力信息交换系统已经无法满足要求。[方法]通过Modbus/TCP工业以太网弥补现场总线的不足,并在此基础上联合船舶电力系统现场总线采集的固有数据和在线测量装置采集的实时数据建立数据中心,结合相关性理论和神经网络智能算法进行大数据分析,[结果]完成船舶电力系统动态电能质量监测与故障诊断,并用LabVIEW实现人机界面设计。[结论]通过实验室平台验证了该方案软、硬件实现的可行性。     

支持向量机的舰船发动机故障诊断

发动机故障诊断是舰船领域的一项关键研究内容,舰船发动机故障与多种因素相关,而且故障类型很多,针对传统舰船发动机故障诊断模型存在的局限性,设计基于支持向量机的舰船发动机故障模型。首先采集舰船发动机工作状态信号,并从工作信号中提取舰船发动机工作状态特征;然后对舰船发动机工作状态特征进行降维处理,并采用支持向量机构建舰船发动机故障诊断的多分类器;最后采用仿真模拟实验测试了本文舰船发动机故障诊断模型的性能,支持向量机可以准确识别各种舰船发动机故障,舰船发动机故障诊断性能要优于传统舰船发动机故障诊断模型,而且诊断效率可以满足舰船发动机故障在线诊断要求。     

舰船电力系统的自适应电流保护

随着舰船电力系统的不断发展,传统的继电保护方式已逐渐不能满足需要.自适应电流保护可根据系统运行方式和故障状态实时在线计算,并修改保护整定值.因此,必将在未来舰船复杂电力系统保护中发挥越来越重要的作用.介绍了自适应电流保护的基本原理及其在舰船电力系统中的应用和实现基础.     

基于STM32+W5500的双环网磁场数据采集技术

[目的]为了实时获取某舰船外部环境中不同方向的多个磁场信号,用于制定舰船消磁的合适方案及为舰船实现磁隐身提供数据基础,构建一种分布式双环网数据采集系统。[方法]该系统基于ARM嵌入式架构,将STM32F4系列芯片作为微控制器,实时获取现场128个通道的磁场数据,借助以太网通信技术将数据传送至集控中心/上位机。[结果]该系统能够按照既定的处理策略,对舰船各个不同部位的磁场数据进行预处理,然后通过光纤双环网传送到集控中心/上位机供后续处理。[结论]现场运行测试表明,该数据采集系统能够可靠、准确、实时获取现场的多通道、大数据,具有推广应用价值。     

MVC—2M舰用燃气轮机故障诊断系统

MVC-2M故障诊断系统是对船用动力装置实施状态监测和保证动力装置在航行中安全运行的多参数监测诊断系统。它可适用于船用发动机、发电机组、石化工业、航空航天和机械制造各领域。该系统基本功能包括实时状态监测,在线和脱机故障诊断,运行数据库建立,故障数据存黑盒子,测振仪器的检查和标定,结构动力学特性分析,现场动平衡等。本文也提供了该系统在舰用动力装置和电站中的某些应用实例。     

船舶电力系统状态评估方法研究

提出一种基于故障诊断的船舶电力系统状态评估方法,将故障模式及影响分析和3σ统计原理应用到系统状态评估中,建立了从监测参数到故障诊断,从而得到即时状态的评估模型,并对船舶电力系统的实际运行状态做出了评估,计算结果表明,模型评估过程简单、清晰,评估结论准确、有效,     

船舶电办系统状态评估方法研究

提出一种基于故障诊断的船舶电力系统状态评估方法，将故障模式及影响分析和3σ统计原理应用到系统状态评估中，建立了从监测参数到故障诊断，从而得到即时状态的评估模型，并对船舶电力系统的实际运行状态做出了评估．计算结果表明，模型评估过程简单、清晰，评估结论准确、有效．     

大型舰船电力系统中潮流算法应用研究

在传统的大型舰船电力系统中,常常会由于需求功率的快速增大,而出现不稳定的停车现象,对整个航行的安全造成非常大的安全隐患。因此有必要对常见的电力系统的综合性能进行优化,并设计合理的监测系统,对整个系统的运行状态进行监督。本文在分析舰船电力系统的基础上,对一般情况下的潮流抑制算法进行研究,并建立舰船电力系统的潮流优化模型,通过对此非线性模型的求解,从而在误差可控范围内,对电力系统的潮流进行预测,降低了系统的故障发生率。     

柴油机智能故障诊断技术研究

目前,船舶通过对柴油机运行状态的实时监测以及故障在线诊断,能够保证柴油机随时处于良好的工作状态,并大幅度提升维修工艺水平和质量。根据针对柴油机故障诊断的实际需要,探讨了神经网络与专家系统融合等先进手段在柴油机故障诊断中的应用情况,并对现有智能故障诊断技术存在的问题及发展前景进行讨论。     

基于故障树和产生式规则的故障诊断专家系统设计

[目的]为充分运用核动力装置的运行管理经验辅助核动力操纵人员进行故障诊断,设计一种船用核动力装置故障诊断专家系统。[方法]首先,根据故障树与产生式规则之间的逻辑一致性,提出一种将故障树知识转化为产生式规则的方法;然后,对采用正、反向混合推理方法的专家系统知识库和推理机进行优化设计,并依据故障树最小割集和重要度分析结果设计正向推理策略以简化推理流程;最后,根据人工对故障状态判断的思路设计状态监测模块,实时采集关键设备参数以转化为专家系统可识别的设备信息。[结果]结果显示,采用所提方法可解决专家系统知识获取困难的问题,能在保证推理准确度的前提下提升推理效率,实现了专家系统的在线故障诊断功能。[结论]研究表明采用所提方法可提升专家系统获取知识的能力和推理效率,对保障核动力装置的运行管理安全具有重要意义。     

船舶轮机设备多发故障信号监测方法研究

故障监测是故障诊断系统的重要组成部分,在船舶轮机设备运行中,受复杂环境因素的影响,轮机设备易出现故障隐患,影响船舶航行安全性。为实现对轮机设备故障状态的实时监控,有必要识别多发故障类型,建立起多发故障信号监测系统,满足轮机设备全方位、全时段监测需求。本文提出船舶轮机设备多发故障信号监测系统的设计方案,并对监测系统进行仿真实验,研究结果证实多发故障信号监测系统能够对船舶轮机设备的故障信号进行实时获取和分析,为准确识别故障类型提供数据支持。     

基于突变理论的舰船发电机组运行状态评价

为评价舰船电力系统发电机组运行状态,对舰船电力系统发电机组进行多层目标模糊分解;利用突变理论描述发电机组的运行状态,从而对其运行状态进行模糊综合分析和评价.分析了电压波动对系统工作状态的影响,并通过拟合得到了系统稳定性波动与电压之间的关系,为评价舰船电力系统的运行状况提供了一种新思路.     

使用数据挖掘实现舰船故障数据定位

为了更好地保障船舶航行安全,有效提高船舶的故障定位和检测能力,提出了使用数据挖掘实现舰船故障数据定位方法,通过对舰船故障数据进行实时采集和分类挖掘获取船舶航行过程中的异常数据,实现对船舶故障数据关联规则特征的准确提取。在进行故障定位的过程中,合理并利用电磁探测器和声敏传感器等设备进行故障诊断,并对不同类别船舶故障数据的高维特征融合的研究采用数据挖掘分析算法,利用数据挖掘分类器对船舶故障数据进行分类识别和定位挖掘,从而有效保障船舶故障数据定位的精确度和有效性。最后通过实验结果表明,使用数据挖掘实现舰船故障数据定位方法具有较高的故障定位精度。可以应用于船舶故障实时诊断,有效提高船舶故障诊断的实时性。     

舰船大容量变压器励磁涌流的故障识别

舰船电力系统已经逐步由传统的低压电力系统过渡到中压电力系统,变压器在舰船电力系统中地位和作用也日益凸现,对变压器的保护也日益重要,尤其是在发生短路故障时,迅速可靠的跳闸,是保证变压器安全的重要手段。大容量变压器的内部短路故障主要依靠差动保护,而励磁涌流往往会引起差动保护误动作,因此如何快速识别励磁涌流是确保变压器安全可靠的前提条件。     

舰船电力系统保护性能优化的自适应算法

为满足舰船电力系统保护在快速性和选择性方面的要求,提出保护性能优化模型,根据电力系统的运行方式、拓扑结构和故障类型的变化,实时在线计算并修改保护整定值的自适应保护方法。将快速性和选择性指标作为保护性能综合指标的基本元素,采用模拟退火粒子群算法进行优化,最终实现不同运行工况下保护性能最优的整定值自适应调整。并在PSCAD/EMTDC软件中建立包含自适应保护算法的舰船电力系统保护仿真模型,仿真结果证明所提方法可有效提高系统保护性能。     

基于PLC的能量监测及管理系统设计

能量监测及管理系统可保证舰船综合电力系统能够可靠、安全以及健康地运行。针对现有船舶能量管理系统中线路连接复杂、穿舱线缆多等问题,设计基于PLC和分布式控制器的舰船能量监测及管理系统,分舱室采集各传感器信号并实现状态信号和控制信号的集中处理,来实现对全舰设备的集中监测与控制并保证系统的可靠性。     

船舶电力系统的故障诊断及处理研究

介绍了一种船舶电力系统监控架构,针对该监控架构提出故障诊断及处理策略,将电力系统的故障分为直流幅压电网故障、交流电网故障和直流24 V电网故障,给出不同故障诊断的依据及判断部位.针对不同故障,提出不同的处理措施,当供电支路发生过载或短路故障时,通过分级保护实现供电支路的隔离;当电源发生故障停机时,通过电力系统拓扑结构改变,实现故障重构,恢复未故障区域供电.该故障诊断及处理策略能够满足电力系统自主运行的需求,适用于无人舰船.     

基于光纤传感技术的翻车机金属结构

1 引言 目前,大型港口翻车机的PLC控制系统可以对电气系统运行状态进行监控、故障显示,而对机构、结构的运行状况,却缺少应有的运行监测手段.特别是对设备运行一个时期后的机构、结构状态无法判别,导致对机构、结构的故障隐患不能早期判断处理,对设备的安全运行构成威胁,使得设备管理部门对翻车机的整体运行状况缺乏全面的把握[1].因此,开发一种能长期稳定实时在线监测翻车机状态的在线监测系统是极其必要的.近年来,光纤光栅传感技术已应用于民用土木工程、桥梁结构的监测,取得了许多具有国际领先水平的研究成果[2].     

多状态下舰船分布式能源运行在线监测方法

为实时掌握舰船分布式节点在能源运行过程中所处的位置信息,提出多状态下的舰船分布式能源运行在线监测方法。按照能源负荷量的预测结果,选取相关分布式运行指标,完成多状态下舰船分布式能源的运行管理。在此基础上,搭建完整的ZigBee传输环境,结合在线数据库的连接现状,计算节点处的监测系数,完成舰船分布式能源运行在线监测。对比实验结果表明,与传统监测方法相比,应用新型监测方法后,舰船分布式节点的最大覆盖率达到90%,单一位置处能源运行输出量最大值超过75 kJ,能够达到实时掌握运行位置信息的目的。