一种船舶机舱辅机监控系统及监控方法技术方案

一种船舶机舱辅机监控系统，包括感知层、数据采集层、数据分析层和应用层，通过采集系统对船舶机舱辅机设备运行、状态数据的收集，同时将各种实时数据传输到机舱监控平台，采用BP神经网络算法对数据进行处理分析，从而形成故障诊断方法和模型，对机舱辅机设备进行运行状态监测与分析、健康状态监测与评估、能效监控、调度管理决策等，提高设备运维效率及机舱综合管控水平，实现船舶机舱辅机设备运行状态实时监测以及故障诊断功能、主要耗能设备能耗数据采集、分析功能、以及主要耗能设备能效及耗能情况的实时监测功能。

A Monitoring System and Method for Marine Engine Room Auxiliary Engine

【技术实现步骤摘要】
一种船舶机舱辅机监控系统及监控方法
本专利技术涉及船舶监控
，特别是一种船舶机舱辅机监控系统，还涉及上述船舶机舱辅机监控系统的监控方法。
技术介绍
船舶是现代社会各个国家地区之间进行经济资源交流与互通的重要交通工具。随着近年来海运业的发展以及各国对环境问题的日益重视，迫使船舶向智能化、大型化方向发展，在世界著名的船级社注册的大吨位船舶中，50%以上船舶具有无人机舱级，无人机舱成为了目前新造船的常规要求，虽然国内关于智能船舶及智能机舱的规范较早，但在具体应用上还很落后。面对日益增长的船舶机舱智能化管理需求及应用程度低等矛盾情况，亟需配套相应的智能机舱系统，实现对机舱辅机设备运行状态监测与分析、健康状态监测与评估、能效监控等，从而降低船舶运营成本，提高航运效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种采用分布式测控架构，分层采集和控制，实现统一管理，以实现对辅机运行状态的监测、故障报警和控制的船舶机舱辅机监控系统。本专利技术所要解决的另一个技术问题是提供了上述船舶机舱辅机监控系统的监控方法。本专利技术所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本专利技术是一种船舶机舱辅机监控系统，该系统包括感知层、数据采集层、数据分析层和应用层；感知层包括多种分别安装于船舶机舱辅机上的传感器，用于通过传感器对各个设备状态进行数据采集，采集的数据包括船舶主要耗能设备参数、能耗记录设备参数及船舶航行状况参数；数据采集层采用多数据库技术对感知层传感器采集的数据进行分类、存储，包括通风机参数数据库、空调器参数数据库、空压机参数数据库和舵机参数数据库等；数据分析层包括数据集成模块和数据分析服务模块，数据集成模块用于提取数据采集层存储的数据，进行数据管理，形成数据集市；数据分析服务模块用于根据数据集市实现设备状态监测、模型训练、故障诊断、辅助决策等功能；应用层包括显示平台，用于对数据分析层分析得到的信息进行集中显示，包括设备的实时和历史监测数据、故障信息、设备健康状态情况，实现船舶辅机的可视化管控。本专利技术所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的船舶机舱辅机监控系统，所述数据采集层还包括故障实例数据样本库，用于存储系统故障时的参数，实现对诊断模型的学习训练。本专利技术所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的船舶机舱辅机监控系统，该系统还包括用于连接整个系统运行的控制器，感知层的传感器与控制器有线或无线连接，数据采集层的数据库通过网络通信层与控制器连接，应用层的显示平台与控制器有线或无线连接。本专利技术所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的船舶机舱辅机监控系统，一种船舶机舱辅机监控系统的监控方法，该方法通过传感器对船舶机舱辅机设备状态进行数据采集，控制器通过通信网络对底层的设备进行控制，并将采集的数据信息通过多数据库集成技术进行分类、存储；然后对存储的数据采用BP神经网络方法进行分析、决策、健康管理，为机舱设备正常运行提供保障；同时对船舶机舱辅机设备实现可视化管控，将故障信息、设备的监视数据、设备健康管理情况集中在显示平台上进行显示。本专利技术所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的船舶机舱辅机监控系统的监控方法，该方法具体包括：（1）面向船舶机舱设备故障诊断的算法模型针对船舶机舱设备故障类型与征兆进行分析，通过传感器网络对设备状态数据进行监控、采集与处理，并结合专家诊断经验，构建故障实例数据样本库，在充分研究目前已有的专家系统故障诊断模型方法的基础上，通过分别尝试不同智能算法实现诊断模型建立；同时，利用故障测试样本数据检验诊断模型的准确性与效率，进而不断对该诊断模型进行完善与修正；（2）船舶机舱设备智能诊断与健康管理技术通过数据和信息判别处理和数据层信息融合技术，及故障智能滤波、故障诊断及健康评估的推理决策技术，建立基于可靠性分析的健康状态诊断与视情维护系统，实现对舱室辅机系统分布式智能检测、故障诊断与健康预测管理；（3）船舶能效智能监测与实时分析技术结合信息采集技术、实时通信技术、传感器技术等通用技术，对船舶主要耗能设备、能耗计量设备参数，包括功率、压力、温度、燃料消耗，及船舶航行状况参数，包括风力、风向、船位、航向、航速、倾斜角度、水深值、吃水值、浪涌，进行采集，并结合船舶能耗运营指数相关规范，运用数据可视化技术，建立能效分析模型，实现能效指标实时统计分析。本专利技术所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的船舶机舱辅机监控系统的监控方法，所述显示平台上显示的画面包括机舱主要设备水、电等能源消耗流程图、高耗能设备能源消耗图等。本专利技术所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的船舶机舱辅机监控系统的监控方法，该方法在对数据处理过程中采用数据辨识、过滤功能，自动识别和报警，当机舱辅机采集数据异常时，将报警信息显示，并提供手动数据补偿方法，保证数据的连续性及完整性。与现有技术相比，本专利技术充利用工业物联网、数据分析等技术，结合我国船舶机舱辅机建设实际情况，通过采集系统对船舶机舱辅机设备运行、状态数据的收集，同时将各种实时数据传输到机舱监控平台，采用相关算法对数据进行处理分析，从而形成故障诊断方法和模型，对机舱辅机设备进行运行状态监测与分析、健康状态监测与评估、能效监控、辅助决策等，从而提高设备运维效率及机舱综合管控水平。本专利技术的优点及技术效果在于：1、本专利技术通过信息采集、实时通信等技术，提高船舶机舱设备数据采集的准确度及可靠性针对船舶机舱设备数量繁多、传统采集技术准确度低、覆盖面窄的现状，本专利技术结合信息采集技术、实时通信技术、传感器技术等，对船舶主要耗能设备、能耗计量设备参数，包括功率、压力、温度、燃料消耗，及船舶航行状况参数，包括船位、航向、航速、水深值、吃水值等进行全方位采集，提高采集范围及准确性。并结合船舶能耗运营指数相关规范，运用数据分析服务，建立能效分析模型，实现能效指标实时分析；2、本专利技术通过BP神经网络方法，提高了故障诊断的准确性和适用性针对目前船舶设备故障诊断方法适用性不广、准确度不高等问题，本系统引入了BP神经网络船舶设备故障诊断方法，提出了一种基于反向学习和自适应搜索策略结合的改进人工蜂群算法，通过反向学习策略进行蜜源初始化，提高初始解的质量，并在迭代过程中自适应调整搜索步长，提升原算法的收敛性能和局部寻优能力，将该算法与BP神经网络的参数寻优相结合，构造了性能良好的故障诊断分类器，有效提高了故障诊断的准确性和适用性，满足船舶设备故障诊断的实时性能要求。附图说明图1为本专利技术的系统总体架构图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1，一种船舶机舱辅机监控系统，该系统包括感知层、数据采集层、数据分析层和应用层；感知层包括多种分别安装于船舶机舱辅机上的传感器，包括温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶机舱辅机监控系统，其特征在于：该系统包括感知层、数据采集层、数据分析层和应用层；感知层包括多种分别安装于船舶机舱辅机上的传感器，用于通过传感器对各个设备状态进行数据采集，采集的数据包括船舶主要耗能设备参数、能耗记录设备参数及船舶航行状况参数；数据采集层采用多数据库技术对感知层传感器采集的数据进行分类、存储，包括通风机参数数据库、空调器参数数据库、空压机参数数据库和舵机参数数据库；数据分析层包括数据集成模块和数据分析服务模块，数据集成模块用于提取数据采集层存储的数据，进行数据管理，形成数据集市；数据分析服务模块用于根据数据集市实现设备状态监测、模型训练、故障诊断、辅助决策功能；应用层包括显示平台，用于对数据分析层分析得到的信息进行集中显示，包括设备的实时和历史监测数据、故障信息、设备健康状态情况，实现船舶辅机的可视化管控。

【技术特征摘要】
1.一种船舶机舱辅机监控系统，其特征在于：该系统包括感知层、数据采集层、数据分析层和应用层；感知层包括多种分别安装于船舶机舱辅机上的传感器，用于通过传感器对各个设备状态进行数据采集，采集的数据包括船舶主要耗能设备参数、能耗记录设备参数及船舶航行状况参数；数据采集层采用多数据库技术对感知层传感器采集的数据进行分类、存储，包括通风机参数数据库、空调器参数数据库、空压机参数数据库和舵机参数数据库；数据分析层包括数据集成模块和数据分析服务模块，数据集成模块用于提取数据采集层存储的数据，进行数据管理，形成数据集市；数据分析服务模块用于根据数据集市实现设备状态监测、模型训练、故障诊断、辅助决策功能；应用层包括显示平台，用于对数据分析层分析得到的信息进行集中显示，包括设备的实时和历史监测数据、故障信息、设备健康状态情况，实现船舶辅机的可视化管控。2.根据权利要求1所述的船舶机舱辅机监控系统，其特征在于：所述数据采集层还包括故障实例数据样本库，用于存储系统故障时的参数，实现对诊断模型的学习训练。3.根据权利要求1所述的船舶机舱辅机监控系统，其特征在于：该系统还包括用于连接整个系统运行的控制器，感知层的传感器与控制器有线或无线连接，数据采集层的数据库通过网络通信层与控制器连接，应用层的显示平台与控制器有线或无线连接。4.一种船舶机舱辅机监控系统的监控方法，其特征在于：该方法使用权利要求1-3任意一项所述的船舶机舱辅机监控系统，该方法通过传感器对船舶机舱辅机设备状态进行数据采集，控制器通过通信网络对底层的设备进行控制，并将采集的数据信息通过多数据库集成技术进行分类、存储；然后对存储的数据采用BP神经网络方法进行分析、决策、健康管理，为机舱设备正常运行提供保障；同时对船舶机舱辅机设备实现可...

【专利技术属性】
技术研发人员：武茂浦，卓杰，朱军，夏秋成，吴鹏，牟家正，咸云飞，万静静，刘彩云，
申请(专利权)人：连云港杰瑞深软科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32