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...     

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...     

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。     

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。     

基于数字孪生的过盈配合组件装配质量监测方法

[目的]针对过盈配合组件装配质量难以控制的问题,提出一种基于数字孪生的过盈配合组件装配质量监测方法。[方法]结合数字孪生技术,构建过盈配合组件装配质量监测系统框架;综合分析实际装配过程,设计基于压装力的装配过程实时监测流程;结合压装过程中压装力历史数据,建立了基于Markov的压装力状态预测模型。综合比较理论压装力、实际压装力以及压装力预测状态,实现过盈配合组件装配质量的综合判断。[结果]以典型船用行星减速器输出轴与太阳轮过盈配合为例进行验证,验证结果表明,该方法可实现在装配过程中关键点压装力的实时采集和监测,预测未来质量特征点的压装力状态,同时,实验结果与模型预测结果具有一致性。[结论]以数字孪生为基础监测过盈配合组件装配质量的方法是有效可行的,研究结果对机械产品智能化装配过程中质量监测的实现具有重要参考意义。     

基于数字孪生技术的船体结构设计研究

由于传统舰船设计方法中存在船体结构设计不合理、设计效率低、多任务协调性差、准确性验证不足、辅助决策功能不成熟等一系列问题,研究基于数字孪生技术的船体结构设计方案。根据船体设计物理信息,使用三维建模技术构建船体结构数字孪生体,采用第三代波浪数值模型求解海洋环境矢量场,模拟真实海洋环境,实现船舶虚拟呈现。通过刚体六自由度运动方程建立船体水动力模型,模拟船舶航行状态,根据模拟航行的测试结果不断迭代优化船体结构设计方案,最终实现船体结构设计优化。实验表明,该方法构建的船舶数字孪生体效果非常逼真,航行模拟状态很准确,相对误差很小,完全可以达到船体结构性能测试的要求。     

基于数字孪生的船闸信息管理方法

针对当前船闸在运维管理过程中存在实时性与直观性不足的问题,建立一种新的基于数字孪生的船闸信息管理方法。运用BIM技术与WebGL技术,提出船闸三维数字信息化场景构建方法。通过分析船闸多源化异构数据实体关系,构建船闸多源异构数据库。基于建立的三维模型场景与多源异构数据库,制定一种三维虚拟仿真场景与多源异构数据库相互调用机制,基于B/S架构,研发基于数字孪生体的船闸BIM数字档案管理平台,实现船闸全景漫游、空间网格管理、档案信息查看、实时仿真互动等功能,为船闸运维管理的数字化、网络化与智能化提供技术支持,提升船闸管理水平。     

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。     

大数据驱动和分析的舰船通信网络流量智能估计

以准确估计舰船通信网络流量为研究核心,提出基于大数据驱动与分析的舰船通信网络流量智能估计方法。该方法以大数据驱动和分析领域中的经验模态分解、卷积神经网络为技术核心,使用基于改进集合经验模态分解的舰船通信网络信号降噪方法,去除舰船通信网络信号中噪声;构建去噪后舰船通信网络信号中的流量时间序列图,凸显通信网络流量在各个时间段的变化特征之后,将舰船通信网络流量时间序列图中的时间序列,作为基于卷积神经网络的网络流量预测方法的预测样本,提取舰船通信网络细节信号的时间序列,估计流量的趋势信息与时间信息,实现舰船通信网络流量智能估计。经测试：该方法对舰船通信网络流量智能估计后,估计结果与实际流量基本一致。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

基于数字孪生的测试场景架构及应用研究

虚拟测试场景在智能船舶评估中占有重要地位,数字孪生技术能够对现实环境进行描述、预测,实现智能现实环境与虚拟场景的交互映射。本文探索如何将数字孪生应用于智能船舶虚拟测试,构建船舶和环境数字孪生体来实现船舶在现实环境中如何获取数据、在哪获取数据,获取何种数据映射到虚拟测试场景中,并寻求更为准确的参数。初步构建出基于数字孪生的船舶虚拟测试场景架构,基于该架构进行虚拟测试前后以及船舶远程操作时延优化应用,该架构具有一定的有效性和可靠性。基于数字孪生技术能够提高智能船舶虚拟测试系统的效率和操作精度,增强实验结果的可靠性。     

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。