船舶主動力裝置故障診斷系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

1、111船舶主動力裝置故障診斷系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)船舶主動力裝置故障診斷系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)鄭元璋，陳鋒（上海船舶運輸科學(xué)研究所，上海200135）摘要：要：船舶主動力裝置的故障診斷對船舶的安全運行具有重大意義。目前的研究集中于使用人工智能、模式識別等進行故障診斷算法的設(shè)計和仿真，而缺乏把故障診斷作為與船舶其他系統(tǒng)有機結(jié)合的一個系統(tǒng)來研究。為此，設(shè)計了基于船舶網(wǎng)絡(luò)平臺的診斷系統(tǒng)，把來源于平臺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷，并以直觀的形式實時

2、顯示訓(xùn)練過程，包括網(wǎng)絡(luò)輸出的動態(tài)曲線和權(quán)值閾值的網(wǎng)格表示，并以文字的形式給出明確的診斷結(jié)果。利用此系統(tǒng)，可以充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)平臺的優(yōu)勢，對裝置故障進行有效診斷和預(yù)測，為船舶管理提供輔助決策。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：船舶、艦船工程；主動力裝置；故障診斷；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)平臺；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)輸入；格式轉(zhuǎn)換中圖分類號：中圖分類號：U664.1文獻標(biāo)識碼：文獻標(biāo)識碼：AFaultDiagnosisSoftwarefMarineMainPropulsionPl

3、antZHENGYuanzhang，CHENFeng(ShanghaiShipShippingResearchInstitute，Shanghai200135，China)Abstract：Thediagnosisofmarinemainpropulsionplantisimptantfship’ssafeoperation.Whilemostofcurrentresearchfocusesondesignsimulationoffau

4、ltdiagnosisalgithmthisdesignputsfaultdiagnosisasasystemwhichintegrateswithothervesselsystems.Thefeaturesofdesigneddiagnosissystemareasfollows.Itisbasedonwkplatfmthebasicdatawhichisfneuralwkdiagnosiscomesfromhisticaldatar

5、ealtimedataofmarinewkplatfmThediagnosissysteminrealtimedisplaystrainingprocedureintheintuitivefmincludingdynamiccurveofwkoutputgriddisplayofweightthreshold.Thediagnosissystemgivesacleardiagnosticresultinthefmoftext.Using

6、thissystemitcanfullytakeadvantagesofwkplatfmeffectivelydiagnosefecastmainpropulsionplantfailuresitcanprovidedecisionmakingaidsfshipManagement.Keywds：Ship、Navalengineering；MainPropulsionPlant；FaultDiagnosis；Neuralwk；wkPla

7、tfm；SystemStructure；Dataentry；FmatConversion船舶主動力裝置是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，對管理人員要求知識面很廣，往往裝置出現(xiàn)一個小小的故障，有時甚至僅僅是一種操作失誤而造成嚴(yán)重后果，故迫切需要提供一套故障診斷輔助決策系統(tǒng)，以幫助管理人員在海上能獨立自主地排除故障。主動力裝置故障診斷的研究開始較早，早期使用的傳統(tǒng)診斷方法效果不理想，當(dāng)前廣泛采用人工智能[1][2]和模式識別[3][4]的方法，但這些研究大

8、多集中于診斷算法的設(shè)計及仿真，而把它作為船舶上一套輔助系統(tǒng)來研究，使之真正能應(yīng)用在船舶上的并不多。本文所研究的就是在船舶監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)平臺提供的歷史和實時數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，如何設(shè)計具有實用性的船舶主動力裝置故障診斷系統(tǒng)。3模塊”轉(zhuǎn)換成矩陣。權(quán)值閾值矩陣既可以顯示在網(wǎng)格控件上，也可以直接在上面對矩陣修改。3）本機數(shù)據(jù)庫同時存放了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)配置的一些參數(shù)，如最大訓(xùn)練次數(shù)、最大允許誤差等，這些參數(shù)也可以通過界面進行修改。4）將以上3種參數(shù)輸入“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運算

9、模塊”進行訓(xùn)練或診斷并使用多線程技術(shù)實現(xiàn)實時顯示訓(xùn)練過程，包括網(wǎng)絡(luò)輸出曲線不斷趨近目標(biāo)曲線和網(wǎng)格控件上權(quán)值閾值的不斷變化。圖3各模塊間的接口與數(shù)據(jù)流向Fig.3Interfacedataflowbetweenmodules2.3數(shù)據(jù)輸入和格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入和格式轉(zhuǎn)換本機數(shù)據(jù)庫（ACCESS）表中設(shè)計的主要字段及其含義如表1所示：表1ACCESS表的主要字段表的主要字段Table1MainfieldofACCESStable字段名稱數(shù)據(jù)類型

10、說明Name文本故障名稱Parameter_in文本輸入?yún)?shù)ID，對應(yīng)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫SQLServer表上的字段Weight_hide文本初始隱層權(quán)值N_MaxErr數(shù)字最大允許誤差Step_TrainStart數(shù)字服務(wù)器數(shù)據(jù)庫SQLServer表上訓(xùn)練樣本起始序號首先，根據(jù)“故障名稱”字符串到“Name”字段下找到匹配的那一項，讀出同一項字段“Parameter_in”和“Weight_hide”等中的內(nèi)容。這項功能由函數(shù)GetOthe

11、rField完成。2.3.1輸入輸出矩陣輸入輸出矩陣字段“Parameter_in”中的字符串，如：x1testx2testx3test，計算逗號個數(shù)，然后分離成x1test、x2test和x3test等，分別存放在CStringArray類數(shù)組里，x1test等為服務(wù)器數(shù)據(jù)庫表中的字段名。在這些字段中存放了一連串double型數(shù)據(jù)，把起始點Step_TrainStart和終止點Step_TrainStop內(nèi)的一段數(shù)據(jù)賦給Mm類型的矩陣