基于边缘计算的轮机模拟器数据交互单元智能健康监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于边缘计算的轮机模拟器数据交互单元智能健康监测系统，包括：设备端，包括轮机模拟器数据交互单元和数据采集单元，边缘端，包括PC机服务器和智能网关，云服务端，包括云数据库模块和模型迭代训练模块，接收边缘端传送的轮机模拟器板卡工作数据并进行深度数据分析后获得其工作状态，形成并不断更新的轮机模拟器板卡网络故障检测模型。该系统通过边缘计算以及人工智能技术实现一种可以在计算机上实现的轮机模拟器数据交互单元健康监测系统，利用健康监测系统中的监测模块，很好地解决了轮机模拟器数据交互单元的故障检测、工作状态监控以及健康监测问题。工作状态监控以及健康监测问题。工作状态监控以及健康监测问题。

【技术实现步骤摘要】
基于边缘计算的轮机模拟器数据交互单元智能健康监测系统


[0001]本专利技术涉及轮机模拟器
，尤其涉及一种基于边缘计算的轮机模拟器数据交互单元智能健康监测系统。

技术介绍

[0002]轮机模拟器是根据母型船舶进行仿真实现的仿真系统，能够为轮机工程专业的教学和培训提供一个完整的模拟操作平台，广泛应用于教学、岗前培训、船员技能考察、科研论证等方面。随着国际航运业的发展，船舶技术发展迅速，船舶轮机人员的培训需求日益增加。为了提高轮机人员的自动化操作水平，以及其处理紧急情况的能力，相关的国际公约和法规强制规定船舶类院校以及培训机构使用轮机模拟器来进行人员培训，并对轮机模拟器的自身功能也提出了规范性要求。
[0003]目前，国产轮机模拟器中，数学模型最全、功能最完善的是大连海事大学研制的DMS系列模拟器。DMS系列模拟器的基本形式分为全任务型、单机型和协作型。其中全任务型模拟器旨在使模拟器具有最全的机舱系统和功能，使用实物操作台与软件相关联，尽可能还原船舶轮机机舱的真实操作设备，由仿真软件、半实物仿真控制箱和数据交互单元组成。轮机模拟器仿真系统在运行时，需将仿真软件与半实物操作设备进行关联，关联方式是通过数据交互单元。
[0004]在目前轮机模拟器的故障类型统计中，80％来源于数据交互单元，故障主要来源于电路损耗、机械疲劳、环境变化等。传统维护方法中，轮机模拟器系统出现故障时，需要维护工程师前往需要进行维护的地点进行现场维护，判断数据交互单元是否故障，是则采用测控软件，对数据交互单元的各项功能进行本地测试，以判断该数据交互单元的具体故障，以及故障程度，再根据测试信息对故障数据交互单元采取维修、返厂、报废等措施。随着轮机模拟器仿真程度增加所需数据交互单元数量也不断增加，采用传统维护手段过程繁琐，费时费力且成本过高。

技术实现思路

[0005]根据现有技术存在的问题，本专利技术公开了一种基于边缘计算的轮机模拟器数据交互单元智能健康监测系统，具体方案包括：
[0006]设备端，包括轮机模拟器数据交互单元和数据采集单元，所述设备端将轮机模拟器数据交互单元和数据采集设备采集的轮机模拟器板卡工作数据以及各传感器数据经过协议转换后输出；
[0007]边缘端，包括PC机服务器和智能网关，所述边缘端对设备端传送的数据进行预处理、通过智能网关实时接收设备端上传的轮机模拟器板卡工作数据以及各类轮机模拟器板卡工作状态传感器数据，经协议解析操作得到待处理数据，并对待处理数据进行数据预处理以及特征提取最后存入服务器数据库中；
[0008]云服务端，包括云数据库模块和模型迭代训练模块，所述云服务端接收边缘端传
送的轮机模拟器板卡工作数据并进行深度数据分析后获得其工作状态，形成并不断更新的轮机模拟器板卡网络故障检测模型。
[0009]进一步的，所述边缘端获取云服务端的机器学习模型进行实时的数据分析、故障检测、健康监测以及寿命预测进而推荐合适的维护方案。
[0010]进一步的，所述云数据库模块接收边缘端传送的板卡数据并存储于云服务端数据库中。
[0011]进一步的，所述轮机模拟器数据交互单元包括数据交互单元自检测模块和数据预处理模块，所述数据采集单元包括数据交互单元数据采集模块和数据交互单元数据传输模块，所述数据交互单元自检测模块通过数据交互单元控制芯片对数据交互单元各功能芯片轮流查询，从而初步判断轮机模拟器数据交互单元功能芯片间是否正常通讯、芯片是否存在故障，并将结果信息传输至数据交互单元数据传输模块；所述数据交互单元数据采集模块采集数据交互单元实时的工作状态数据、并由数据交互单元数据传输模块统一收集。
[0012]进一步的，所述边缘端包括边缘数据库模块、边缘
‑
云端交互模块、人机交互模块、数据交互单元状态预估模块、数据交互单元故障诊断模块；所述边缘数据库模块对数据交互单元数据传输模块传送的数据交互单元工作状态数据以及数据交互单元自检测数据进行数据预处理，为数据交互单元故障诊断模块与数据交互单元寿命预测模块的模型算法提供输入变量，并将数据进行存储，所述数据交互单元状态预估模块通过云服务端下发的数据交互单元寿命预测模型，对于数据交互单元工作状态数据和数据交互单元自检测数据进行分析，判断数据交互单元的实时工作状态是否良好，以及未来可能发生的故障以及故障原因，所述据交互单元故障诊断模块通过云服务端下发的故障诊断模型对数据交互单元实时数据进行分析，并判断数据交互单元是否存在运行故障。
[0013]进一步的，所述边缘
‑
云端交互模块将数据库中数据交互单元的工作数据以及状态数据上传至云服务端数据库中保存，当操作者选择更新模型时，所述边缘
‑
云端交互模块接收并更新云服务端提供的故障诊断数据。
[0014]由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的一种基于边缘计算的轮机模拟器数据交互单元智能健康监测系统，该系统通过边缘计算以及人工智能技术实现一种可以在计算机上实现的轮机模拟器数据交互单元健康监测系统，利用健康监测系统中的监测模块，很好地解决了轮机模拟器数据交互单元的故障检测、工作状态监控以及健康监测问题。另外本系统基于人工智能学习模型由大量轮机模拟器数据交互单元实验数据结合理论研究数据迭代学习形成，对轮机模拟器数据交互单元分析准确性高；且通过云服务端模型对各个边缘端上传数据的不断学习更新模型，方便模型后期的升级维护。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术系统的结构框图；
[0017]图2为本专利技术系统的功能框图；
[0018]图3为本专利技术边缘端数据采集程序流程图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
[0020]如图1和图2所示的一种基于边缘计算的轮机模拟器数据交互单元智能健康监测系统，包括：
[0021]设备端，其中设备端包括轮机模拟器数据交互单元和数据采集单元，将轮机模拟器数据交互单元和数据采集设备采集的轮机模拟器板卡工作数据以及各传感器数据，经过协议转换等处理后，统一实时发送至边缘端。
[0022]边缘端，包括PC机服务器和智能网关，对设备端传送的数据进行预处理、通过智能网关实时接收设备端上传的轮机模拟器板卡工作数据以及各类轮机模拟器板卡工作状态传感器数据，经协议解析操作得到待处理数据，并对待处理数据进行数据预处理以及特征提取最后存入服务器数据库中，并提供对数据的查询功能，从而实现对板卡工作数据的监测。
[0023]云服务端，包括云数据库模块和模型迭代训练模块，接收边缘端传送的轮机模拟器板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的轮机模拟器数据交互单元智能健康监测系统，其特征在于包括：设备端，包括轮机模拟器数据交互单元和数据采集单元，所述设备端将轮机模拟器数据交互单元和数据采集设备采集的轮机模拟器板卡工作数据以及各传感器数据经过协议转换后输出；边缘端，包括PC机服务器和智能网关，所述边缘端对设备端传送的数据进行预处理、通过智能网关实时接收设备端上传的轮机模拟器板卡工作数据以及各类轮机模拟器板卡工作状态传感器数据，经协议解析操作得到待处理数据，并对待处理数据进行数据预处理以及特征提取最后存入服务器数据库中；云服务端，包括云数据库模块和模型迭代训练模块，所述云服务端接收边缘端传送的轮机模拟器板卡工作数据并进行深度数据分析后获得其工作状态，形成并不断更新的轮机模拟器板卡网络故障检测模型。2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的轮机模拟器数据交互单元智能健康监测系统，其特征在于：所述边缘端获取云服务端的机器学习模型进行实时的数据分析、故障检测、健康监测以及寿命预测进而推荐合适的维护方案。3.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的轮机模拟器数据交互单元智能健康监测系统，其特征在于：所述云数据库模块接收边缘端传送的板卡数据并存储于云服务端数据库中。4.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的轮机模拟器数据交互单元智能健康监测系统，其特征在于：所述轮机模拟器数据交互单元包括数据交互单元自检测模块和数据预处理模块，所述数据采集单元包括数据交互单元数据采集模块和数据交互单元数据传输模块，所述数据交互单元自检测模块通过数据交互单元控制芯片对数据交互单元各功能芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张均东，张子威，姜泓任，孙广西，张诗涵，吴泽凡，朱锦廷，葛越群，王永康，翟冠宇，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：