艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)體系

杜劍維，劉世生，冀 洵

(中國艦船研究院，北京 100192)

艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)體系

杜劍維，劉世生，冀 洵

(中國艦船研究院，北京 100192)

為提高海軍艦船裝備可靠性與安全性，從裝備需求出發(fā)，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的現(xiàn)狀，對艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)進(jìn)行了分析研究，給出了艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分解，構(gòu)建了艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)體系。

艦船動(dòng)力系統(tǒng);安全管理;技術(shù)體系

0 引言

安全性、可靠性已經(jīng)成為海軍裝備六性設(shè)計(jì)中的重要組成部分。艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性，直接關(guān)系到海軍裝備的生存力和戰(zhàn)斗力、部隊(duì)作戰(zhàn)人員的安全、任務(wù)的執(zhí)行，甚至決定戰(zhàn)爭的成敗。因此，艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)已成為海軍裝備的迫切需求之一。

艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)是指能對柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、主減速齒輪裝置、軸系及調(diào)距槳等動(dòng)力設(shè)備及整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行智能化故障診斷、安全評估、決策支持和遠(yuǎn)程通信的技術(shù)。其中，智能化故障診斷是指對動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行已發(fā)生故障的真實(shí)設(shè)備原因的診斷，以及通過運(yùn)行參數(shù)的趨勢分析，對動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行可能要發(fā)生故障的類別與時(shí)間的預(yù)測;安全評估是指根據(jù)故障診斷結(jié)果及其對動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行的影響，對動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行的安全狀態(tài)進(jìn)行評估，將系統(tǒng)運(yùn)行的安全狀態(tài)劃分為“正常、異常、危險(xiǎn)、致命”4個(gè)級別;決策支持是指根據(jù)故障診斷和安全評估的結(jié)果，給出相應(yīng)的處理方法和建議，并對緊急情況采取必要的應(yīng)急保護(hù)措施;遠(yuǎn)程通信是指采用遠(yuǎn)程通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與遠(yuǎn)程專家或指揮/保障平臺間的信息通信，對超出所開發(fā)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫范圍的故障，可通過該功能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷、安全評估及決策支持。本文以典型的柴－燃聯(lián)合動(dòng)力系統(tǒng)為對象，對動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)體系進(jìn)行了研究。

1 國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀分析

1.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)以各動(dòng)力設(shè)備的故障診斷技術(shù)為基礎(chǔ)，國外故障診斷技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代，并在80年代得到了快速發(fā)展，相關(guān)系統(tǒng)形成了較為統(tǒng)一的組成結(jié)構(gòu)［1－2］，如圖1所示。國外已經(jīng)開發(fā)了許多帶有故障診斷功能的動(dòng)力設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，其中具有代表性的有:英國的CPMPS系統(tǒng)、美國的LM2500 MGTs系統(tǒng)［3］等。在開展故障診斷技術(shù)研究的同時(shí)積極開展了狀態(tài)評估技術(shù)和決策支持技術(shù)的研究，如:美國在重型高機(jī)動(dòng)性戰(zhàn)術(shù)卡車HEMTT M1120A2+、聯(lián)合攻擊機(jī)(JSF)上運(yùn)用了狀態(tài)評估技術(shù)［4－5］，烏克蘭針對航空燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)出具有決策支持功能的故障診斷系統(tǒng)。國外故障診斷、狀態(tài)評估與決策支持技術(shù)研究開始較早，研究已較為深入，并得到了成功應(yīng)用。但其相關(guān)研究多是針對單一動(dòng)力設(shè)備或獨(dú)立系統(tǒng)進(jìn)行的，對聯(lián)合動(dòng)力系統(tǒng)的研究很少，因此無法實(shí)現(xiàn)對整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行安全狀態(tài)進(jìn)行評估與優(yōu)化配置。

1.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國艦船動(dòng)力故障診斷、安全評估和決策支持技術(shù)研究起步較晚，但近年來，動(dòng)力設(shè)備故障診斷與決策支持等技術(shù)已成為各相關(guān)研究機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)與重點(diǎn)［6］，并研制出了一些產(chǎn)品，例如:DCM-Ⅱ型柴油機(jī)智能診斷儀、MVC-2M艦用燃?xì)廨啓C(jī)振動(dòng)檢測系統(tǒng)等，但這些產(chǎn)品多是以單一設(shè)備為對象，且功能過于單一，特別是集成了安全評估與決策支持功能的產(chǎn)品尚未見諸應(yīng)用。

圖1 動(dòng)力設(shè)備故障診斷系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)Fig.1 Power equipment fault diagnosis system

2 艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理系統(tǒng)組成

艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)涉及柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、主減速齒輪裝置、軸系及調(diào)距槳，為了便于系統(tǒng)集成，需對各動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行安全管理分系統(tǒng)按照“標(biāo)準(zhǔn)化接口、模塊化組成”的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行設(shè)計(jì)。單一動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行安全管理分系統(tǒng)根據(jù)功能要求將其分為信號采集、信號特征提取、智能化故障診斷、安全評估、決策支持、通信、人機(jī)接口和應(yīng)急保護(hù)等9個(gè)模塊，以柴油機(jī)為例，動(dòng)力設(shè)備安全管理分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。單一動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行安全管理分系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)除遠(yuǎn)程通信外的所有功能，可獨(dú)立應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)對單一動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行的安全管理;同時(shí)，各分系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)化接口，能適應(yīng)不同動(dòng)力系統(tǒng)配置的需求。

圖2 動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行安全管理分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.2 Power equipment safety management subsystem

艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理系統(tǒng)由綜合安全管理分系統(tǒng)和各動(dòng)力設(shè)備安全管理分系統(tǒng)集成，綜合安全管理分系統(tǒng)由綜合故障診斷、綜合安全評估、綜合決策支持、人機(jī)接口和遠(yuǎn)程通信等5個(gè)模塊組成，其結(jié)構(gòu)如圖3示。該系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)各分系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，還能對艦船動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行綜合故障診斷、綜合安全評估和綜合決策支持，并能實(shí)現(xiàn)與陸上基地的遠(yuǎn)程通信。

圖3 艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.3 Safety management system of power system

3 艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)體系

艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)體系由5類技術(shù)構(gòu)成，包括頂層設(shè)計(jì)技術(shù)、各動(dòng)力設(shè)備安全管理技術(shù)、動(dòng)力系統(tǒng)綜合安全管理技術(shù)、安全管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)技術(shù)和硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)。突破前4類技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，突破硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對所開發(fā)系統(tǒng)功能的驗(yàn)證。由于動(dòng)力系統(tǒng)的故障(特別是影響系統(tǒng)安全性的故障)，往往具有破壞性和不可復(fù)現(xiàn)性，因此，安全管理相關(guān)技術(shù)的實(shí)機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證已經(jīng)成為制約安全管理技術(shù)發(fā)展的瓶頸。然而，動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理系統(tǒng)樣機(jī)及相關(guān)產(chǎn)品在研制完成后必須進(jìn)行功能驗(yàn)證以確認(rèn)其是否滿足設(shè)計(jì)要求。本文選用硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)，對安全管理系統(tǒng)功能進(jìn)行驗(yàn)證。

3.1 頂層設(shè)計(jì)技術(shù)

1)系統(tǒng)技術(shù)體系框架設(shè)計(jì)技術(shù)

分析艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)需求，研究其技術(shù)體系的組成、內(nèi)涵和體系框架，對相關(guān)研究工作進(jìn)行分解。

2)系統(tǒng)設(shè)計(jì)體系框架設(shè)計(jì)技術(shù)

對艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所需的設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)流程進(jìn)行研究，形成設(shè)計(jì)體系框架。

3)開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

對艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理系統(tǒng)模塊配置進(jìn)行研究，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，將系統(tǒng)分解為標(biāo)準(zhǔn)組成模塊并確定各模塊功能。對各組成模塊間的接口形式、接口關(guān)系及數(shù)據(jù)格式進(jìn)行研究。建立艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理系統(tǒng)的開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(Open system architecture for safety management system，OSASMS)。

4)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)技術(shù)

根據(jù)頂層設(shè)計(jì)的研究成果，針對典型動(dòng)力系統(tǒng)(如柴－燃聯(lián)合動(dòng)力系統(tǒng))，進(jìn)行運(yùn)行安全管理系統(tǒng)配置和總體方案的研究，對各動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行安全管理分系統(tǒng)功能、接口和數(shù)據(jù)通信進(jìn)行研究并提出相應(yīng)要求。

3.2 動(dòng)力設(shè)備安全管理技術(shù)

1)故障機(jī)理分析技術(shù)

針對柴油機(jī)拉缸［7］、燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)喘振［8］、主減速齒輪裝置斷齒［9］、軸斷裂、調(diào)距槳卡滯等故障進(jìn)行故障機(jī)理研究，深入分析研究故障現(xiàn)象、原因及二者之間的關(guān)系，建立起故障因果關(guān)系。

2)運(yùn)行特征參數(shù)選取與信號采集技術(shù)

基于對各動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行故障機(jī)理的研究，選取能表征各故障特點(diǎn)的特征參數(shù)，根據(jù)所選參數(shù)特點(diǎn)，結(jié)合艦上現(xiàn)有傳感器種類及布置情況，進(jìn)行檢測方法選擇、傳感器選型、測點(diǎn)布置等研究。

3)信號處理與特征提取技術(shù)

根據(jù)所需采集的各類特征信號(如溫度、壓力和轉(zhuǎn)速等)的特點(diǎn)，對所采集信號進(jìn)行放大、整形和濾波等處理，針對振動(dòng)信號等復(fù)雜信號采用FFT變換、小波分析等處理方法提取信號特征。

4)故障診斷數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)技術(shù)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)包括運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)庫和故障數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)技術(shù)研究，根據(jù)各動(dòng)力設(shè)備特征參數(shù)的不同特點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫接口設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、壓縮、遷移及過時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)淘汰等技術(shù)的研究。

5)故障診斷知識庫設(shè)計(jì)技術(shù)

根據(jù)故障機(jī)理研究得到的現(xiàn)象與故障原因之間的關(guān)聯(lián)，進(jìn)行知識庫設(shè)計(jì)，包括:知識獲取與知識表達(dá)技術(shù)，知識庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，知識庫接口設(shè)計(jì)及知識庫自學(xué)習(xí)技術(shù)。

6)智能化故障推理技術(shù)

對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯和灰關(guān)聯(lián)分析等智能化推理方法進(jìn)行研究，選取適合各動(dòng)力設(shè)備特點(diǎn)的故障診斷推理方法并設(shè)計(jì)故障推理軟件。

7)參數(shù)趨勢預(yù)測技術(shù)

針對所需采集特征參數(shù)的不同特點(diǎn)(如漸變還是突變、波動(dòng)性強(qiáng)弱等)，采用恰當(dāng)?shù)念A(yù)測方法與預(yù)測模型對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行趨勢預(yù)測技術(shù)研究，在數(shù)據(jù)準(zhǔn)確預(yù)測的基礎(chǔ)上，預(yù)測各動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行可能將要發(fā)生的故障及發(fā)生時(shí)間，以期避免運(yùn)行安全問題的發(fā)生。

8)安全評估技術(shù)

通過對各動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與各故障間關(guān)系的分析研究，開發(fā)合理的置信度較高的各動(dòng)力設(shè)備安全評估模型，開發(fā)安全評估軟件，使之可根據(jù)各動(dòng)力設(shè)備故障診斷結(jié)果，對動(dòng)力設(shè)備當(dāng)前和未來一段時(shí)間的運(yùn)行安全狀態(tài)進(jìn)行評估，將其劃分為“正常、異常、危險(xiǎn)、致命”4個(gè)級別。

9)決策支持技術(shù)

對各動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行故障的解決方案進(jìn)行深入研究，開發(fā)動(dòng)力設(shè)備決策支持軟件，使其能根據(jù)故障診斷和安全評估的結(jié)果，給出合理可行的解決安全問題的方案，指導(dǎo)機(jī)艙人員采取相應(yīng)措施以排除故障或規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

10)應(yīng)急保護(hù)技術(shù)

對柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等動(dòng)力設(shè)備的應(yīng)急保護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)合理可行的應(yīng)急保護(hù)措施，并研制相應(yīng)的應(yīng)急保護(hù)模塊，對于各設(shè)備的重大安全問題及隱患，通過應(yīng)急保護(hù)模塊實(shí)現(xiàn)緊急停車、降負(fù)荷等操作，以免造成機(jī)器損毀及人員傷亡。

11)分布式系統(tǒng)通信技術(shù)

對現(xiàn)場總線技術(shù)、分布式網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行研究，制定相關(guān)的通信協(xié)議與數(shù)據(jù)格式，設(shè)計(jì)接口形式，完成網(wǎng)絡(luò)布置及硬件連接。

3.3 動(dòng)力系統(tǒng)綜合安全管理技術(shù)

1)系統(tǒng)綜合故障診斷技術(shù)

通過深入分析研究各動(dòng)力設(shè)備故障間的關(guān)聯(lián)，對動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)生的故障進(jìn)行綜合診斷。對動(dòng)力系統(tǒng)綜合診斷知識庫設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，將上述分析結(jié)果以知識的形式予以保存。對動(dòng)力系統(tǒng)綜合診斷知識庫的自學(xué)習(xí)功能進(jìn)行研究，使其在實(shí)際運(yùn)行中根據(jù)具體結(jié)果不斷學(xué)習(xí)不斷充實(shí)完善。根據(jù)系統(tǒng)需要選取合理的推理方法設(shè)計(jì)動(dòng)力系統(tǒng)綜合故障診斷推理軟件。

2)系統(tǒng)綜合安全評估技術(shù)

通過對動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)與各動(dòng)力設(shè)備故障間關(guān)系全面、深入的分析，開發(fā)合理的置信度較高的艦船動(dòng)力系統(tǒng)綜合安全評估模型，開發(fā)綜合安全評估軟件。根據(jù)各動(dòng)力設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的診斷結(jié)果與動(dòng)力系統(tǒng)綜合故障分析的結(jié)果，使用綜合安全評估模型對動(dòng)力系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行安全狀態(tài)進(jìn)行評估，并將系統(tǒng)運(yùn)行的安全狀態(tài)劃分為“正常、異常、危險(xiǎn)、致命”4個(gè)級別。

3)系統(tǒng)綜合決策支持技術(shù)

對艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行故障的解決方案進(jìn)行深入研究，開發(fā)動(dòng)力系統(tǒng)綜合決策支持軟件，使其能根據(jù)系統(tǒng)綜合故障分析結(jié)果和綜合安全評估結(jié)果對動(dòng)力系統(tǒng)重新進(jìn)行優(yōu)化配置與管理，并給出合理可行的解決安全問題的方案，指導(dǎo)機(jī)艙人員采取相應(yīng)措施以排除故障或規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合綜合故障分析的研究，對動(dòng)力系統(tǒng)的應(yīng)急保護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)合理可行的應(yīng)急保護(hù)措施，使之可根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)綜合決策支持的結(jié)果對動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。

4)系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信技術(shù)

根據(jù)艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理系統(tǒng)的特點(diǎn)與要求，對系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信的通信方式、數(shù)據(jù)傳輸格式、通信協(xié)議等技術(shù)進(jìn)行研究，并對系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信模塊硬件的研制進(jìn)行研究，對其軟/硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。

3.4 安全管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)技術(shù)

1)人機(jī)接口技術(shù)

設(shè)計(jì)開發(fā)各動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行安全管理分系統(tǒng)人機(jī)接口的軟件與硬件，實(shí)現(xiàn)各動(dòng)力設(shè)備當(dāng)前、未來安全狀態(tài)及解決方案等的輸出，以及機(jī)艙操作人員指令輸入等功能。設(shè)計(jì)開發(fā)動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行綜合安全管理分系統(tǒng)人機(jī)接口，基于系統(tǒng)綜合安全評估的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)各動(dòng)力設(shè)備故障狀態(tài)、動(dòng)力系統(tǒng)故障綜合診斷結(jié)果、動(dòng)力系統(tǒng)安全狀態(tài)、動(dòng)力系統(tǒng)決策支持結(jié)果以及遠(yuǎn)程通信結(jié)果的輸出，并實(shí)現(xiàn)機(jī)艙操作人員指令輸入等功能。

2)運(yùn)行安全管理分系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)技術(shù)

根據(jù)系統(tǒng)集成要求，采用模塊化設(shè)計(jì)的思想，分別設(shè)計(jì)開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)接口的柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、主減速齒輪裝置、軸系及調(diào)距槳運(yùn)行安全管理分系統(tǒng)樣機(jī)，包括電源設(shè)計(jì)、抗干擾設(shè)計(jì)等在內(nèi)的軟件和硬件設(shè)計(jì)，使之既能獨(dú)立地對各動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行安全進(jìn)行管理，又可實(shí)現(xiàn)與綜合安全管理分系統(tǒng)的集成。

3)動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)技術(shù)

根據(jù)開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中對模塊配置、接口等的要求，對艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行綜合安全管理分系統(tǒng)各組成模塊進(jìn)行軟/硬件設(shè)計(jì)，完成各功能模塊與遠(yuǎn)程通信模塊和人機(jī)接口模塊間的集成，采用系統(tǒng)集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各模塊化分系統(tǒng)樣機(jī)與綜合安全管理分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、通信和人機(jī)接口等的集成，最終實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理系統(tǒng)樣機(jī)的研制。

3.5 硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)

1)實(shí)時(shí)仿真軟件開發(fā)技術(shù)

編制柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、主減速齒輪裝置和軸系及調(diào)距槳的實(shí)時(shí)仿真軟件，使所開發(fā)軟件既能滿足精度要求，又分別能實(shí)時(shí)模擬各動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行并能模擬故障狀態(tài)下的運(yùn)行，從而可用于各動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行安全管理分系統(tǒng)原理樣機(jī)的試驗(yàn)驗(yàn)證。根據(jù)典型動(dòng)力系統(tǒng)的具體配置，綜合各動(dòng)力設(shè)備的仿真模型，研究并建立整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真軟件，為整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理系統(tǒng)驗(yàn)證提供基礎(chǔ)。

2)輸入/輸出信號轉(zhuǎn)換接口電路設(shè)計(jì)技術(shù)

根據(jù)各傳感器及變送器輸出信號的特點(diǎn)，開發(fā)硬件在環(huán)仿真平臺的輸入/輸出信號轉(zhuǎn)換接口電路。通過所開發(fā)的接口電路，使得仿真平臺的輸出信號與實(shí)際傳感器和變送器的信號一致，并可采集原理樣機(jī)或相關(guān)產(chǎn)品的輸出信號。

3)系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)技術(shù)

根據(jù)艦船動(dòng)力綜合安全評估及遠(yuǎn)程決策支持系統(tǒng)驗(yàn)證的需求，設(shè)計(jì)并建立硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)平臺，使之能應(yīng)用所開發(fā)的艦船動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真軟件，模擬艦船動(dòng)力系統(tǒng)在不同安全狀態(tài)下的運(yùn)行，從而可用于系統(tǒng)硬件及后續(xù)相關(guān)產(chǎn)品功能的試驗(yàn)驗(yàn)證。

4)系統(tǒng)硬件試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)

系統(tǒng)硬件試驗(yàn)驗(yàn)證是指在硬件在環(huán)仿真平臺上對各動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行安全管理分系統(tǒng)原理樣機(jī)以及整個(gè)系統(tǒng)原理樣機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證。根據(jù)實(shí)際需要，進(jìn)行不同環(huán)境狀態(tài)、不同持續(xù)時(shí)間和不同工況的試驗(yàn)，并形成試驗(yàn)操作流程與試驗(yàn)驗(yàn)收規(guī)范。

圖4 艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)體系Fig.4 Safety management technology hierarchy of marine power system

上述5類26項(xiàng)技術(shù)即為構(gòu)建艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)體系的主要技術(shù)，覆蓋了從設(shè)計(jì)、研制到最終樣機(jī)功能的試驗(yàn)驗(yàn)證，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

4 結(jié)語

本文通過對國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀與海軍裝備需求的分析，構(gòu)建了艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)體系，覆蓋了艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理系統(tǒng)研發(fā)所需的主要技術(shù)，為艦船動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行安全管理技術(shù)研究和系統(tǒng)開發(fā)提供了重要參考。

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Research on safety management technology hierarchy of marine power system

DU Jian-wei，LIU Shi-sheng，JI Xun
(China Ship Research and Development Academy，Beijing 100192，China)

In order to improve the reliability and safety of marine equipment，safety management technology of marine power system was analyzed and researched.Requirement of marine equipment and status of correlation technique both here and abroad were analyzed.Structure of safety management system of marine power system was worked out.Correlation technique was disassembled and safety management technology hierarchy of marine power system was built.

marine power system;safety management;technology hierarchy

U664.1

A

1672－7649(2011)06－0081－05

10.3404/j.issn.1672－7649.2011.06.019

2011－05－06

杜劍維(1982－)，男，博士，工程師，主要從事艦船動(dòng)力及電力系統(tǒng)研究與管理。