[发明专利]一种船舶系统设备动态基线的设计方法

说明书

本发明提供一种船舶系统设备动态基线的设计方法。本发明方法，包括：参考点位法，建立初始基线；采用滑动概率神经网络模型，对建立的初始基线进行自适应更新；对自适应更新后的基线进行平滑，抽样，压缩，拉伸处理，得到最终的动态基线。本发明的动态基线能够描述系统设备状态参数在全生命周期内的变化规律，追踪状态变化，也能够可以作为系统设备健康状态评估及管理的参考基准。采用滑动概率神经网络模型，对建立的初始基线进行自适应更新，其基线是基于增量更新的思路，计算量小，速度快，方法可实现针对多个核心状态参数基线的同时自适应更新。

技术领域

本发明涉及船舶系统设备动态基线技术领域，具体而言，尤其涉及一种船舶系统设备动态基线的设计方法。

背景技术

系统设备投入运行之前，出厂试验只能测试部分工况，由于实验时间及次数限制，数据量过少无法形成基线，或只能生成粗略拟合基线作为静态基线，使得基线准确性不高。随着设备使用过程中，数据量增加，船舶系统设备参数受海况等影响，瞬时波动较大，基于时间序列滑动窗口动态更新基线的方法需要的计算量较大，增加系统负担，会造成基线短时大幅度变化，影响系统设备状态的判断。试验条件下无法获得全工况覆盖范围内的数据。

目前对于船舶动力设备进行性能状态评估理想、实船应用性强的方法是采集丰富的能够反映设备运行状态的特征参数或技术状态性能指标，利用实时参数或指标与该状态下的基线值建立状态评估方法，获得相应的状态值或健康值。但是船舶航行环境复杂多变，影响特征参数发生变化的因素很多，外界因素主要包括环境温度，海水温度，风浪流情况；内在因素有运行负荷和设备的自身性能的退化。受上述因素影响，目标设备基线值不是一成不变的。对于运行负荷的变化较大的船舶动力系统设备，可以实时将负荷点的变化与特征参数的变化进行联系，建立方法寻找以负荷为自变量的性能基线确定方法；

目前现有的基线采用的是固定基线，主要计算方法包括出厂测试试验基线和历史数据统计基线。具体方案如下：

方案一：出厂测试试验基线，利用出厂的测试试验数据，采用均值作为基线。这类基线只能反应出厂时状态，系统设备实船安装后，受整体工况影响，状态值偏离较大，因此，这类基线只能作为状态参考。

方案二：利用实船工作工程中的大量历史数据，利用统计的方法计算基线。这类基线相对更符合实船特性，但是，基线建立需要大量历史数据，再者无法实现生命周期内基线的自适应变化，后期偏离较大。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种船舶系统设备动态基线的设计方法。本发明中动态基线的设计方法由三部分构成，一是参考点位法，建立初始基线；二是基线的适应更新，实现基线增量更新；三是基线处理，目的是简化基线，减小短时波动和局部峰值对基线的影响。另外，经过模型直接计算的基线通常不能直接使用，在使用之前，需要对其处理，包括：对基线的平滑，抽样，压缩，拉伸。

本发明采用的技术手段如下：

一种船舶系统设备动态基线的设计方法，包括如下步骤：

S1、参考点位法，建立初始基线；

S2、采用滑动概率神经网络模型，对建立的初始基线进行自适应更新；

S3、对自适应更新后的基线进行平滑，抽样，压缩，拉伸处理，得到最终的动态基线。

进一步地，所述步骤S1具体包括：

S11、确定参考点位；

S12、计算参考点；

S13、计算初始性能基线。

进一步地，所述步骤S11具体包括：

S111、确定滑动数据窗口起始点位；