船舶機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷論文

　　摘要：作為船舶重要組成部分的船舶機(jī)電設(shè)備，具有復(fù)雜性以及多樣性的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)一定程度上影響了船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測以及故障診斷。船舶機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到船安全運(yùn)行，因此研究探討船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的技術(shù)與方法，具有重要的理論意義和現(xiàn)實作用。

　　關(guān)鍵詞：船舶機(jī)電設(shè)備；運(yùn)行狀態(tài)；監(jiān)測；故障診斷；技術(shù)

　　作為船舶主要組成部分之一，船舶機(jī)電設(shè)備在船舶運(yùn)行過程中擁有著不可替代的作用，其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)乎到船舶是否能夠正常運(yùn)行。一旦船舶機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障，不僅可能會帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至可能造成船員出現(xiàn)人員傷亡情況。本文試圖研究開發(fā)一種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，來在線監(jiān)測船舶機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)船舶機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障，能夠快速診斷出發(fā)生故障位置以及發(fā)生故障原因，從而及時采取有針對性的維修措施，提高船舶機(jī)電設(shè)備維修效率，減少船舶發(fā)生故障的概率。

　　1設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)建立的必要性

　　2016年3月27日早上，總噸位920的“粵惠州貨5220”船航至西樵水道西樵大橋上游500米左右時，突然失去動力后失控，雖然船方采取了拋錨等措施，但在船舶慣性加上汛期急流作用下，“粵惠州貨5220”主甲板左舷位置觸碰西樵大橋橋墩，導(dǎo)致西樵大橋橋墩下通航橋孔橋墩表面約150cm×80cm破損，“粵惠州貨5220”船甲板護(hù)舷材變形凹陷。從上述案例可以看到船舶機(jī)械設(shè)備對船舶安全運(yùn)行有著嚴(yán)重的影響，因此研究開發(fā)一種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，來在線監(jiān)測船舶機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，診斷船舶機(jī)電設(shè)備是否存在安全隱患，并向相關(guān)人員進(jìn)行安全風(fēng)險提示，進(jìn)而保護(hù)船員人身安全，是非常有必要的。

　　2設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計方案

　　2.1設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)主要完成對船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測以及故障診斷，并結(jié)合先進(jìn)的計算機(jī)信息技術(shù)分析船舶機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行信息以及故障信息，以確保應(yīng)用信息化變得更加豐富。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)主要包含以下幾個部分：數(shù)據(jù)信息采集層、數(shù)據(jù)信息傳輸層、數(shù)據(jù)信息評估層、數(shù)據(jù)信息管理層、應(yīng)用層組成（見圖1）。

　　2.2數(shù)據(jù)信息采集層

　　數(shù)據(jù)信息采集層主要負(fù)責(zé)船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息以及故障信息的采集。與一般監(jiān)控類信息不一樣的是，運(yùn)行狀態(tài)信息更側(cè)重于采集船舶機(jī)電設(shè)備關(guān)鍵部位運(yùn)行時候的溫度、振動、轉(zhuǎn)速、保護(hù)期狀態(tài)、電流等等。有些船舶機(jī)電設(shè)備由于配備著較為智能化的電控系統(tǒng)，能夠自檢自身的運(yùn)行狀態(tài)，則只需要連接電控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的采集。對于電控系統(tǒng)無法提供的諸如溫度、振動等數(shù)據(jù)信息，則可以通過在船舶機(jī)電設(shè)備中安裝對應(yīng)的傳感器，模擬轉(zhuǎn)換這些數(shù)據(jù)信息后再予以采集。

　　2.3數(shù)據(jù)信息傳輸層

　　數(shù)據(jù)信息傳輸層主要負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)信息采集層采集到的有關(guān)船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息以及故障信息的相關(guān)數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)信息評估層，以供數(shù)據(jù)信息評估層分析評估。并利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)應(yīng)用層、船舶各個艙室（船艙、工作艙、公共艙、居住艙、戰(zhàn)斗艙等）的信息聯(lián)網(wǎng)。數(shù)據(jù)信息傳輸層主要分為全線主干網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)、船舶各個艙室局域網(wǎng)絡(luò)等幾個部分，并采用標(biāo)準(zhǔn)開放式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實現(xiàn)系統(tǒng)功能擴(kuò)展以及信息化應(yīng)用。

　　2.4數(shù)據(jù)信息評估層

　　數(shù)據(jù)信息評估層是建立在數(shù)據(jù)信息采集基礎(chǔ)上，主要負(fù)責(zé)對采集到的船舶機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)信息以及故障數(shù)據(jù)信息的分析評估。通過故障數(shù)據(jù)信息庫以及數(shù)據(jù)分析模型算法的建立，實現(xiàn)狀態(tài)數(shù)據(jù)信息以及故障數(shù)據(jù)信息的解析，從而提取到船舶機(jī)電設(shè)備的故障特征信號，進(jìn)而智能分析診斷該船舶機(jī)電設(shè)備的故障趨勢或故障發(fā)生原因。其中智能診斷最核心的技術(shù)就是數(shù)據(jù)分析模型算法的建立，并重點(diǎn)解析船舶機(jī)電設(shè)備的振動頻譜。倘若數(shù)據(jù)信息采集層采集到的直接就是明確的故障信息，那么通過故障數(shù)據(jù)信息庫直接比對即可，不必再次進(jìn)行解析分析，然后再將相關(guān)信息傳輸給應(yīng)用層，并匹配相應(yīng)的維護(hù)、維修建議，再由用戶發(fā)出相應(yīng)應(yīng)對指令。此外，數(shù)據(jù)信息評估層還可以借助狀態(tài)評估算法、歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)、船舶機(jī)電設(shè)備信息等內(nèi)容（這些數(shù)據(jù)信息都由數(shù)據(jù)信息管理層儲存與管理）來分析評估數(shù)據(jù)信息層所采集到的數(shù)據(jù)信息，然后統(tǒng)籌評估船舶機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及故障風(fēng)險，從而預(yù)警判斷故障趨勢，將故障預(yù)計時間計算出來的同時，向應(yīng)用層提出相應(yīng)的維修計劃建議。

　　2.5應(yīng)用層

　　應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)向船舶機(jī)電設(shè)備維修管理人員提供各種維護(hù)、維修信息化功能的應(yīng)用，具備操作簡單方便的人機(jī)界面，并提供船舶機(jī)電設(shè)備各項數(shù)據(jù)信息的展示以及各項功能的操作。比如分類展示船舶各類機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，顯示數(shù)據(jù)信息評估層的分析評估結(jié)果以及維護(hù)、維修建議，還能對船舶機(jī)電設(shè)備原始狀態(tài)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查詢。應(yīng)用層還能信息化管理船舶機(jī)電設(shè)備的維修記錄、維修計劃、維修單、維修資源等，并提供船舶機(jī)電設(shè)備備件、備品的資源管理功能，還能通過應(yīng)用層直接查詢、統(tǒng)計、輸入、儲存船舶機(jī)電設(shè)備的一切相關(guān)信息，并提供數(shù)據(jù)信息生成與打印服務(wù)。

　　3結(jié)語

　　綜上所述，船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計符合船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的實際需求以及智能化發(fā)展趨勢，該系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效提高船舶判斷機(jī)電設(shè)備故障的速度，降低船舶機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障的概率，從而有效保障船舶的安全航行。

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