基于层次分析法的船舶子系统运行状态分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于层次分析法的船舶子系统运行状态分析方法及系统，方法包括：获取船舶子系统内的各设备及与各设备相关的监测因素；根据监测因素构建每个设备的因素层判断矩阵，获取各监测因素对设备状态的权重；根据各设备构建设备层判断矩阵，获取每个设备对船舶子系统状态的权重；构建评价集，计算监测数据中四种状态的概率，并将每种状态的概率分布代入各状态的隶属度函数，建立每个设备在因素层的模糊评判矩阵；根据每个设备的模糊评判矩阵，结合每个设备中各监测因素对设备状态的权重，计算设备层的隶属度向量；根据设备层的隶属度向量，结合每个设备对船舶子系统状态的权重构建设备层的模糊评判矩阵，计算船舶子系统的状态等级。的状态等级。的状态等级。

【技术实现步骤摘要】
基于层次分析法的船舶子系统运行状态分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及船舶
，具体为一种基于层次分析法的船舶子系统运行状态分析方法及系统。

技术介绍

[0002]现有船舶一般都配备有各种各样相关的设备，包括动力与操纵设备、系泊设备、助航设备、通讯设备、装卸设备、消防设备、救生设备、防污染设备、生活设备等。这些设备根据用途的不同，分别安装在不同的位置，分属于不同的船舶设备家族，由此形成不同的船舶子系统并分别由船上相关的不同部门进行管理、维护和使用。每个船舶子系统又包括多种设备，如何能够及时掌握这些设备的状态并根据所有设备的状态预测船舶子系统的运行状态，成为研究人员日益关注的焦点。
[0003]现有的船舶子系统状态预测模型多针对某一具体子系统进行设计，无法兼顾船舶上的其他子系统，通用性不强。如果要预测其他子系统的运行状态，则需要重新进行预测模型设计，不利于船舶子系统运行状态的高效监测。

技术实现思路

[0004]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种基于层次分析法的船舶子系统运行状态分析方法及系统，用以解决上述至少一个技术问题。
[0005]根据本专利技术说明书的一方面，提供一种基于层次分析法的船舶子系统运行状态分析方法，所述方法包括：获取船舶子系统内的各个设备及与各个设备相关的监测因素；根据所述监测因素构建每个设备的因素层判断矩阵，获取每个设备中各监测因素对设备状态的权重；根据所述各个设备构建设备层判断矩阵，获取每个设备对船舶子系统状态的权重；构建评价集V={优，良，中，差}，所述评价集中每一状态对应一隶属度函数，计算采集的监测数据中四种状态的概率，并将每种状态的概率分布代入各状态的隶属度函数，建立每个设备在因素层的模糊评判矩阵；根据所述每个设备在因素层的模糊评判矩阵，结合每个设备中各监测因素对设备状态的权重，计算得到设备层的隶属度向量；以及，根据所述设备层的隶属度向量，结合每个设备对船舶子系统状态的权重构建设备层的模糊评判矩阵，计算得到船舶子系统的状态等级。
[0006]上述技术方案通过确定具体设备及与具体设备相关的监测因素，明确影响当前子系统运行状态的设备及影响设备运行状态的变量，接着确定具体设备中各监测因素的影响力以及当前子系统内各设备的影响力，基于层次分析法逐层计算得到设备层的模糊评判矩阵，利用模糊评判矩阵的计算结果确定船舶子系统的状态等级，前述方法不受限于具体子
系统，可适用于船舶的任一子系统运行状态分析，具有通用性强的优势。
[0007]作为进一步的技术方案，所述方法还包括：获取与船舶子系统相关的多个设备，对多个所述设备的可监测因素分别进行分类，确定每个设备在每个类别的监测因素；获取每个设备每个类别的监测因素在同一时间段不同时刻的数值，并根据所述数值建立判断矩阵，根据所述判断矩阵得到每类监测因素对设备状态的权重。
[0008]对任一具体的船舶子系统来说，其包括多个设备，每个设备的运行状态又受一个或多个变量的影响，并且不同子系统的设备可能受相同变量的影响，同一设备在不同阶段受影响的因素不同，因此，在进行子系统状态分析时，对其所包含的设备的可监测因素进行分类，确定分析所需的监测因素，实现针对性有效分析，减少噪音对分析结果的影响。
[0009]进一步地，在设备运行的不同阶段可进行不同的监测因素分类，以适应设备各阶段的运行状态分析，从而提供更精确的子系统运行状态分析。
[0010]作为进一步的技术方案，所述方法还包括：根据所述每类监测因素对设备的权重，得到对当前设备影响最大的监测因素，并根据所述影响最大的监测因素的监测数据，获得所述监测数据的均值与标准差；根据所述均值与标准差，获取多个阈值，并根据多个所述阈值将当前设备的运行状态分为多个状态等级。
[0011]在基于层次分析法通过逐层计算得到船舶子系统的运行状态时，还可以对各设备的运行状态进行分析，明确每个设备当前的运行状态等级，有助于选择更适合的监测因素进行整体子系统状态的运行分析。在某个设备运行状态不佳时，还可通过更换监测因素进行分析的方式，进一步明确设备运行状态不佳的原因。
[0012]作为进一步的技术方案，所述方法还包括：将每个设备的可监测因素分类为：固定限值、离散变量、与负荷工况相耦合的变量以及环境变量，每一类均包括一个或多个监测因素。
[0013]作为进一步的技术方案，所述方法还包括：根据因素层判断矩阵求出最大特征值及所述最大特征值对应的特征向量，所述特征向量为每个设备中各监测因素对设备状态的权重。
[0014]作为进一步的技术方案，所述方法还包括：依据最大隶属度原则，将设备层的模糊评判矩阵中的最大值所对应的状态确定为船舶子系统的当前状态。
[0015]作为进一步的技术方案，所述设备层的模糊评判矩阵为一行四列的矩阵，其中每一列的数值分别对应一个子系统状态。
[0016]根据本专利技术说明书的一方面，提供一种基于层次分析法的船舶子系统运行状态分析系统，采用所述的方法实现，所述系统包括：获取模块，用于获取船舶子系统内的各个设备及与各个设备相关的监测因素；因素层权重模块，用于根据所述监测因素构建每个设备的因素层判断矩阵，获取每个设备中各监测因素对设备状态的权重；设备层权重模块，用于根据所述各个设备构建设备层判断矩阵，获取每个设备对船舶子系统状态的权重；因素层评判模块，用于构建评价集V={优，良，中，差}，所述评价集中每一状态对应
一隶属度函数，计算采集的监测数据中四种状态的概率，并将每种状态的概率分布代入各状态的隶属度函数，建立每个设备在因素层的模糊评判矩阵；设备层评判模块，用于根据所述每个设备在因素层的模糊评判矩阵，结合每个设备中各监测因素对设备状态的权重，计算得到设备层的隶属度向量；以及，根据所述设备层的隶属度向量，结合每个设备对船舶子系统状态的权重构建设备层的模糊评判矩阵，计算得到船舶子系统的状态等级。
[0017]作为进一步的技术方案，所述因素层权重模块，还用于获取与船舶子系统相关的多个设备，对多个所述设备的可监测因素分别进行分类，确定每个设备在每个类别的监测因素；获取每个设备每个类别的监测因素在同一时间段不同时刻的数值，并根据所述数值建立判断矩阵，根据所述判断矩阵得到每类监测因素对设备状态的权重。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用层次分析法来两两比较得到一致性判断矩阵，并根据一致性判断矩阵求出最大特征值及其对应的特征向量，每个设备所占权重即为特征向量所对应的值，然后根据从因素层得到的模糊评判矩阵与每个设备所占的权重进行运算，从而得到设备层的模糊评判矩阵，所述设备层的模糊评判矩阵是一个一行四列的矩阵，每个值分别对应相应的子系统状态，由最大隶属度原则可知，所述设备层的模糊评判矩阵中最大值所对应的状态即为当前系统状态。
[0019]本专利技术在设备运行的不同阶段可进行不同的监测因素分类，以适应设备各阶段的运行状态分析，从而提供更精确的子系统运行状态分析。
[0020]本专利技术在进行子系统状态分析时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于层次分析法的船舶子系统运行状态分析方法，其特征在于，所述方法包括：获取船舶子系统内的各个设备及与各个设备相关的监测因素；根据所述监测因素构建每个设备的因素层判断矩阵，获取每个设备中各监测因素对设备状态的权重；根据所述各个设备构建设备层判断矩阵，获取每个设备对船舶子系统状态的权重；构建评价集V={优，良，中，差}，所述评价集中每一状态对应一隶属度函数，计算采集的监测数据中四种状态的概率，并将每种状态的概率分布代入各状态的隶属度函数，建立每个设备在因素层的模糊评判矩阵；根据所述每个设备在因素层的模糊评判矩阵，结合每个设备中各监测因素对设备状态的权重，计算得到设备层的隶属度向量；以及，根据所述设备层的隶属度向量，结合每个设备对船舶子系统状态的权重构建设备层的模糊评判矩阵，计算得到船舶子系统的状态等级。2.根据权利要求1所述基于层次分析法的船舶子系统运行状态分析方法，其特征在于，所述方法还包括：获取与船舶子系统相关的多个设备，对多个所述设备的可监测因素分别进行分类，确定每个设备在每个类别的监测因素；获取每个设备每个类别的监测因素在同一时间段不同时刻的数值，并根据所述数值建立判断矩阵，根据所述判断矩阵得到每类监测因素对设备状态的权重。3.根据权利要求2所述基于层次分析法的船舶子系统运行状态分析方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述每类监测因素对设备的权重，得到对当前设备影响最大的监测因素，并根据所述影响最大的监测因素的监测数据，获得所述监测数据的均值与标准差；根据所述均值与标准差，获取多个阈值，并根据多个所述阈值将当前设备的运行状态分为多个状态等级。4.根据权利要求2所述基于层次分析法的船舶子系统运行状态分析方法，其特征在于，所述方法还包括：将每个设备的可监测因素分类为：固定限值、离散变量、与负荷工况相耦合的变量以及环境变量，每一类均包括一个或多个监测因素。5.根据权利要求1所述基于层次分析法的船舶子系统运行状态分析方法，其特征在于，所述方法还包括：根据因素层判断矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞翔，肖剑波，张乔斌，谢海燕，闫伟冬，黎恒智，张振海，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：