一种基于数字孪生的船舶柴油机智能管理系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于数字孪生的船舶柴油机智能管理系统及方法，属于智能船舶领域，其包括柴油机故障诊断及建议模块、故障维护及预测模块、以及能耗管理及智能航行；柴油机故障诊断及建议模块包括孪生模型分析及展示模块、数据实时监测模块、以及故障定位及诊断建议模块；故障维护及预测模块包括零部件故障预测模块、健康度评分及寿命监测模块、以及电子台账模块；能耗管理及智能航行包括环境参数实时显示、能耗数据记录分析及存储、以及低能耗智能航行优化。本发明专利技术可以大大降低柴油机的故障率，提供柴油机的全生命周期保障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能船舶领域，特别涉及一种基于数字孪生的船舶柴油机智能管理系统设计方法。本专利技术也可为船舶发电机、配电系统的智能管理系统设计作参考。

技术介绍

1、柴油机系统作为全船动力系统最核心的系统，其安全性和可靠性将直接影响船舶的安全航行。目前，柴油机系统的故障监测主要是依赖传感器送出的温度/压力/转速等信息至监测报警系统或中控系统，然后根据报警点的内容判断柴油机出现故障的原因并修复。但是，这种故障性检修具有滞后性而且往往会影响船舶正常航行，停机时间无规划。因此，如何构建一套具有故障智能诊断以及故障预测功能的系统以大大降低柴油机的故障率、减少对正常航行的影响是保障船舶航行安全需要解决的技术难题。

2、目前，基于数字孪生的船舶柴油机智能管理系统设计方法尚属全新领域。

技术实现思路

1、针对上述问题，现提供一种基于数字孪生的船舶柴油机智能管理系统设计方法，可以大大降低柴油机的故障率，提供柴油机的全生命周期保障。

2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案提供了一种基于数字孪生的船舶柴本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于数字孪生的船舶柴油机智能管理系统，其特征在于，包括柴油机故障诊断及建议模块、故障维护及预测模块、以及能耗管理及智能航行；柴油机故障诊断及建议模块包括对柴油机数字孪生体进行全方位全景展示的孪生模型分析及展示模块、负责将整个柴油机系统的传感器收集到的信息进行管理的数据实时监测模块、以及显示系统的报警信息并给出故障诊断建议的故障定位及诊断建议模块；故障维护及预测模块包括可对零部件故障进行在线预测的零部件故障预测模块、可对柴油机各系统中的重要零部件进行健康度评分并检测剩余寿命的健康度评分及寿命监测模块、以及记录零部件更换时间、连续正常工作时长、历史故障信息数据的电子台账模块；能耗管理...

【技术特征摘要】

1.一种基于数字孪生的船舶柴油机智能管理系统，其特征在于，包括柴油机故障诊断及建议模块、故障维护及预测模块、以及能耗管理及智能航行；柴油机故障诊断及建议模块包括对柴油机数字孪生体进行全方位全景展示的孪生模型分析及展示模块、负责将整个柴油机系统的传感器收集到的信息进行管理的数据实时监测模块、以及显示系统的报警信息并给出故障诊断建议的故障定位及诊断建议模块；故障维护及预测模块包括可对零部件故障进行在线预测的零部件故障预测模块、可对柴油机各系统中的重要零部件进行健康度评分并检测剩余寿命的健康度评分及寿命监测模块、以及记录零部件更换时间、连续正常工作时长、历史故障信息数据的电子台账模块；能耗管理及智能航行包括通过船舶传感及测量设备手机并处理航行环境信息的环境参数实时显示、负责航行能耗信息存储、记录及分析的能耗数据记录分析及存储、以及实时显示并提供低能耗航行建议的低能耗智能航行优化。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的船舶柴油机智能管理系统，其特征在于，采用模块化建模方法，建立数字孪生主体的柴油机实时仿真模型，并进行精度验证，并利用建立的实时仿真模型等价替代柴油机实体，以作为数字孪生主体，采用lstm深度学习算法，建立各缸燃烧模型、转速模型在内的柴油机数字孪生模型。

3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的船舶柴油机智能管理系统，其特征在于，基于柴油机数字孪生模型，将整个柴油机孪生系统的运行信息进行收集、数据处理及数据可视化，通过孪生模型的运行信息模拟物理实体的运行信息。

4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的船舶柴油机智能管理系统，其特征在于，将柴油机孪生模型与传感器相连接得到实时工况，并将柴油机运行参数(压力、温度、转速)调整到正常值和故障值的临界状态，预测系统在此工况下处在状态变量临界值时的输出，此时的输出即为输出变量的阈值；阈值减去孪生模型在正常状态下的预测值，即为实物与孪生模型残差的阈值，通过监测残差和阈值的关系，得知柴油机的零部件是否处在故障状态下，完成故障诊...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨杰，陆士平，刘渊，叶成凯，金理，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七○八研究所，
类型：发明
国别省市：