[发明专利]基于模型的智能型船舶机舱监测报警系统

说明书

本发明公开了一种基于模型的智能型船舶机舱监测报警系统，包含：操纵系统、动力系统和负载系统，所述船舶主推进系统根据转速波动率、转动方向和转速得到的各参数的变化规律来表征操纵系统的工作状态；用主机的热力工作过程参数来表征动力系统的工作状态；存储器，一个或多个处理器；以及一个或多个程序，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中并配置成由一个或多个处理器执行以完成以下故障类型判断以及对机舱系统进行综合评估的过程。本发明结合常规热工参数的分析，并具有通过振动信号的巡检监测其运动部件的机械状态，避免重大的突发性事故，实现对机舱环境、轮机员素质和船舶管理水平进行综合评估。

技术领域

本发明涉及船舶建造技术领域，特别涉及一种基于模型的智能型船舶机舱监测报警系统。

背景技术

船舶在正常航行过程中，主机、发电机组以及机舱中其他设备的工作状态和参数都在不断地变化，为了能随时了解设备的运行情况，需要一套实时性强、工作可靠的机舱监视报警系统。当设备的运行参数超过某一预先设定的极限值时，能发出声光报警提醒值班轮机员，可以提高故障预防能力及缩短排查处理故障的时间。现有的船舶机舱监测报警系统通过采集主、副机的温度、压力、转速、流速、油雾浓度、各油水舱的液位等信号来监视整个机舱各种设备的工作情况，当运行设备发生故障时，会自动发出声光报警信号并进行报警打印记录，相关的参数信息全部都显示在集控室的监视屏上。这样，值班轮机员不需要到机舱进行巡视，只要在集控室内就可以了解机舱所有设备的运行状态及其参数。对于无人值班机舱，机舱监测报警系统还可将机舱故障报警信号分组后延伸到驾驶台、公共场所、轮机长及值班轮机员的住所。一个完整的监视报警系统由三大部分组成：(1)分布在机舱各监视点的传感器；(2)安装在集中控制室内的控制柜和监视仪表或监视屏；(3)安装在驾驶台、公共场所、轮机长和轮机员居室的延伸报警箱。船舶机舱监视报警系统一般都具备(1)数据采集和转换；(2)声光报警；(3)参数与状态显示；(4)打印报警记录；(5)报警延时；(6)延伸报警这几种功能。

尽管船舶机舱监测报警系统的发展历程已经历了四个阶段：即常规仪表监测阶段；电、气动及中小规模集成电子模块组合逻辑监控阶段；以微机为基础的集散型监控阶段；基于现场总线技术的机舱监控系统与全船自动化系统联网监控阶段，但它的基本功能仍然是参数的超限报警。

实际上，船舶机舱是一个集机、电、热、液为一体的复杂系统，故障激发源多，监测参数量大，关系错综复杂，且受到船体状况、航行条件、主机运行工况等因素的影响，仅仅依靠参数的超限报警是很难判断设备具体的故障部位，特别是船舶柴油主机、发电柴油副机等重大设备。以柴油主机排气温度为例，常规的监测报警系统只有50℃温差报警，而温差过大既可能是燃油泵磨损引起的，也可能是喷油器滴漏引起的，或者是排气阀漏气等故障。又如250℃的排气温度，对于低工况来说是属于排温过高，对于高工况来说又是低温。这些都是常规的监测报警系统所无法解释的，需要依靠轮管人员的经验判断。而对于柴油机的气阀机构、活塞组件、连杆-曲轴等运动件以及辅助机械的泵浦，需要结合振动分析来判断，这是一般轮管人员无法做到的。现有技术中，船舶机械设备种类繁多、数量很大，要全部实现振动的在线监测，需要安装大量的振动传感器，使系统成本很高，长期在线监测可靠性也难以保证。特别是船舶设备的机械故障大多数是渐发性故障，也没有必要进行长期的实时监测。

现有的船舶机舱监测报警系统只能提示超限的报警参数，不能给出设备明确的故障信息；缺乏设备振动信号的监测内容，特别是船舶柴油主机、发电柴油副机、空压机、泵浦、分油机的振动监测；没有考虑船舶航行条件和人员素质对安全的影响因素，对船舶机舱的状态评估不够全面。

目前远洋船舶正向着大型化、高速化、少人化、智能化方向发展，船员将面对更为丰富的信息交互和更加复杂的人机界面，对人的信息处理能力将提出更高的要求，对人的认知能力极限将提出更大的挑战，矛盾将越来越突出，现有的监测报警系统已无法适应现代大型远洋船舶状态监控的需要。

发明内容