船舶機電設備狀態(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電設備，具有復雜性以及多樣性的特點，這些特點一定程度上影響了船舶機電設備運行狀態(tài)的監(jiān)測以及故障診斷。船舶機電設備的運行狀態(tài)直接關系到船安全運行，因此研究探討船舶機電設備運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的技術與方法，具有重要的理論意義和現(xiàn)實作用。
關鍵詞：船舶機電設備；運行狀態(tài)；監(jiān)測；故障診斷；技術
作為船舶主要組成部分之一，船舶機電設備在船舶運行過程中擁有著不可替代的作用，其運行狀態(tài)直接關乎到船舶是否能夠正常運行。一旦船舶機電設備發(fā)生故障，不僅可能會帶來極大的經濟損失，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)一種設備運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，來在線監(jiān)測船舶機電設備的運行狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)船舶機電設備出現(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，提高船舶機電設備維修效率，減少船舶發(fā)生故障的概率。
1設備運行狀態(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”船甲板護舷材變形凹陷。從上述案例可以看到船舶機械設備對船舶安全運行有著嚴重的影響，因此研究開發(fā)一種設備運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，來在線監(jiān)測船舶機電設備的運行狀態(tài)，診斷船舶機電設備是否存在安全隱患，并向相關人員進行安全風險提示，進而保護船員人身安全，是非常有必要的。
2設備運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設計方案
2.1設備運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)結構設計
設備運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)主要完成對船舶機電設備運行狀態(tài)監(jiān)測以及故障診斷，并結合先進的計算機信息技術分析船舶機電設備的運行信息以及故障信息，以確保應用信息化變得更加豐富。設備運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的邏輯架構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)信息采集層主要負責船舶機電設備運行狀態(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，運行狀態(tài)信息更側重于采集船舶機電設備關鍵部位運行時候的溫度、振動、轉速、保護期狀態(tài)、電流等等。有些船舶機電設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電設備中安裝對應的傳感器，模擬轉換這些數(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)信息傳輸層主要負責傳輸數(shù)據(jù)信息采集層采集到的有關船舶機電設備運行狀態(tài)信息以及故障信息的相關數(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。并利用計算機網(wǎng)絡技術實現(xiàn)船舶機電設備運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)應用層、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、系統(tǒng)應用層網(wǎng)絡、船舶各個艙室局域網(wǎng)絡等幾個部分，并采用標準開放式網(wǎng)絡協(xié)議，實現(xiàn)系統(tǒng)功能擴展以及信息化應用。
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)信息采集基礎上，主要負責對采集到的船舶機電設備的運行狀態(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，從而提取到船舶機電設備的故障特征信號，進而智能分析診斷該船舶機電設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就是數(shù)據(jù)分析模型算法的建立，并重點解析船舶機電設備的振動頻譜。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，不必再次進行解析分析，然后再將相關信息傳輸給應用層，并匹配相應的維護、維修建議，再由用戶發(fā)出相應應對指令。此外，數(shù)據(jù)信息評估層還可以借助狀態(tài)評估算法、歷史經驗數(shù)據(jù)、船舶機電設備信息等內容（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)籌評估船舶機電設備的運行狀態(tài)以及故障風險，從而預警判斷故障趨勢，將故障預計時間計算出來的同時，向應用層提出相應的維修計劃建議。
2.5應用層
應用層主要負責向船舶機電設備維修管理人員提供各種維護、維修信息化功能的應用，具備操作簡單方便的人機界面，并提供船舶機電設備各項數(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電設備的運行狀態(tài)信息，顯示數(shù)據(jù)信息評估層的分析評估結果以及維護、維修建議，還能對船舶機電設備原始狀態(tài)數(shù)據(jù)信息進行查詢。應用層還能信息化管理船舶機電設備的維修記錄、維修計劃、維修單、維修資源等，并提供船舶機電設備備件、備品的資源管理功能，還能通過應用層直接查詢、統(tǒng)計、輸入、儲存船舶機電設備的一切相關信息，并提供數(shù)據(jù)信息生成與打印服務。
3結語
綜上所述，船舶機電設備運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的設計符合船舶機電設備運行狀態(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)的應用能夠有效提高船舶判斷機電設備故障的速度，降低船舶機電設備發(fā)生故障的概率，從而有效保障船舶的安全航行。
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