Labview在船用振動噪聲故障監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

陳哲人（中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院 上海200011）

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Labview在船用振動噪聲故障監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

陳哲人
（中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院 上海200011）

［摘 要］基于虛擬儀器研發(fā)1套通過分布式測量方法實現(xiàn)對船舶各主要運行設(shè)備的振動噪聲水平進行實時監(jiān)測的系統(tǒng)。通過數(shù)據(jù)分析對設(shè)備的運行狀態(tài)進行評估，當(dāng)運行異常時，系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警和報警，系統(tǒng)采集的大量歷史數(shù)據(jù)也可為設(shè)備故障的預(yù)判、排除及后續(xù)船型的設(shè)計和改進提供有力支持。

［關(guān)鍵詞］健康監(jiān)測與故障預(yù)警；分布式測量；數(shù)據(jù)采集；虛擬儀器

引 言

實時監(jiān)測船舶主、輔機等主要設(shè)備、管路和螺旋槳等其他設(shè)備的振動和噪聲，在出現(xiàn)細微異常情況時就加以關(guān)注，在數(shù)值出現(xiàn)波動并達到預(yù)設(shè)報警值時立即報警，防患于未然，才能及時排查問題解決問題，防止機器設(shè)備在出現(xiàn)異常后繼續(xù)疲勞作業(yè)，而造成設(shè)備損壞，避免重大事故發(fā)生，從而確保船舶設(shè)備正常工作和船舶安全航行。因此監(jiān)測船舶的振動和噪聲不但能有效預(yù)防事故的發(fā)生，還能根據(jù)存儲的歷史數(shù)據(jù)事前預(yù)估船舶性能情況、及時預(yù)報預(yù)警，對可能出現(xiàn)問題的船舶在出海前進行檢查整修，將風(fēng)險降到最低，確保船舶航行時的高效正常工作。

在人性化社會的今天，提高船舶居住的舒適性顯然十分重要，然而，振動加劇會對環(huán)境造成噪聲污染，并進一步影響到旅客、船員的身體健康。因此，降低船舶的振動和噪聲勢在必行。本系統(tǒng)監(jiān)測到的船舶航行時的振動和噪聲數(shù)據(jù)情況有利于設(shè)計人員了解到自己設(shè)計的減振降噪設(shè)備的實際運行情況，以便在未來設(shè)計中進行改進和提高，就好像設(shè)計人員延伸出來的手和眼睛一樣。為未來船舶設(shè)計的研究與改進提供一個寶貴的“現(xiàn)場實驗室”，不僅能驗證設(shè)計成果，而且為理論研究提供了最真實的現(xiàn)場信息。

分布式系統(tǒng)應(yīng)用于本套系統(tǒng)的優(yōu)勢在于可以通過化整為零，再化零為整的方法完成龐大的全船監(jiān)測工作。分別監(jiān)測船舶上的各類設(shè)備如柴油發(fā)電機、水泵和風(fēng)機等，在前端部分直接將傳感器采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通過光纖將數(shù)據(jù)匯總到總控制臺。這樣做可以避免電荷信號因?qū)Ь€過長而導(dǎo)致信號不穩(wěn)定，從而保證可靠的信噪比。此外，分布式系統(tǒng)還能保證前端監(jiān)測儀器多臺同步監(jiān)測，在其中一臺發(fā)生故障損壞時不會影響到其他設(shè)備的正常運行，保證系統(tǒng)的高可靠性和穩(wěn)定性。分布式系統(tǒng)對于不同的船舶還可以方便地根據(jù)船舶大小和設(shè)備多少來增加或減少監(jiān)測點，從而保證系統(tǒng)廣泛的適應(yīng)性。

通過研究發(fā)現(xiàn)，基于 LabVIEW 的船用振動噪聲故障監(jiān)測系統(tǒng)，具有研制周期短、開發(fā)成本低、性能可靠、容易組建、界面友好、易于功能擴展等優(yōu)點，在未來不斷完善后能有效實現(xiàn)對船舶在線監(jiān)測和故障診斷，具有很好的實際應(yīng)用價值［1-6］。

1 系統(tǒng)的設(shè)計方案

如圖1所示，本套船用振動噪聲故障監(jiān)測系統(tǒng)大體可以分為6個子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析、故障診斷、報警處理和遠程傳輸。本系統(tǒng)將會實現(xiàn)以下幾方面的功能：

圖1　船用振動噪聲故障監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）實時采集船舶在航行過程中的振動和噪聲的信號，并進行一定的信號調(diào)理。

（2）對采集到的振動噪聲信號的相關(guān)數(shù)據(jù)進行管理，將機器設(shè)備正常運行狀態(tài)下的數(shù)據(jù)和發(fā)生故障時的數(shù)據(jù)分開存儲，方便日后對船舶整體及船舶設(shè)備進行更深入的分析。

（3）用一定的方法對經(jīng)過處理后的振動和噪聲數(shù)據(jù)進行分析，為判斷船舶是否發(fā)生故障提供依據(jù)。

（4）在對振動和噪聲信號進行各種分析之后，能夠根據(jù)分析的結(jié)果實時判斷船舶是否發(fā)生故障。

（5）在系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障后，要能夠及時準確的進行報警，并且提示故障的位置，提醒工作人員進行故障處理。

（6）采用分布式的思想，保證用戶不僅能夠在現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)而且還要能夠在操作間以及其他重要場所實時地遠程監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)；因此需要采取合理的數(shù)據(jù)傳輸方式，使用戶在這些場所能夠共享數(shù)據(jù)。同時設(shè)計良好的人機交互客戶端的監(jiān)測系統(tǒng)來滿足各種層次用戶的要求。

1.1 數(shù)據(jù)采集

對于數(shù)據(jù)采集來說，首先是確定采集對象被測量，本套系統(tǒng)主要針對船舶整體和船舶設(shè)備如：柴油機、汽輪機、燃氣輪機等主機；柴油發(fā)電機組、汽輪發(fā)電機、風(fēng)機、冷卻水泵、空壓機、舵機空調(diào)機組等輔機；以及減速齒輪箱、傳動系統(tǒng)與軸系等。

對于被測對象來說，測點布置應(yīng)該符合振動噪聲測量相關(guān)規(guī)定。另外振動烈度的測點的布置原則為：測點應(yīng)選擇能代表機器整體運動的剛性較強的部位；每個測點應(yīng)測量三個互相垂直的方向。在噪聲測量上可以采用目前國內(nèi)最為普遍的聲壓法測定聲壓級。以上具體參照GJB4058-2000艦船設(shè)備噪聲、振動測量方法［7］。

確定好采集對象之后就是信號前端的拾取，振動測量方法按振動信號轉(zhuǎn)換的方式可分為電測法、機械法和光學(xué)法。其中電測法是目前應(yīng)用最廣泛的測量方法。傳感器對于信號前端的拾取可以說是不可或缺的。本套振動噪聲故障監(jiān)測系統(tǒng)振動監(jiān)測方面使用具有TEDS功能的CCLD/IEPE壓電式加速度傳感器。噪聲監(jiān)測采用電容傳聲器。

如圖2所示，被測信號通過傳感器的采集后進入數(shù)據(jù)采集卡等I/O接口設(shè)備完成被測輸入信號的放大衰減、調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能?？梢园凑諏嶋H情況采用不同的I/O接口硬件設(shè)備，如數(shù)據(jù)采集卡（DAQ），GPIB總線儀器、VXI總線儀器、串口儀器和PXI總線儀器等。

圖2　虛擬儀器結(jié)構(gòu)框圖

典型基于計算機的DAQ系統(tǒng)框圖如圖3所示。它由傳感器、信號調(diào)理儀器、數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備和已經(jīng)裝有DAQ軟件的計算機組成。

圖3　DAQ系統(tǒng)框圖

本套系統(tǒng)的DAQ系統(tǒng)包括傳感器、NI數(shù)據(jù)采集板卡、計算機以及在LabVIEW基礎(chǔ)上開發(fā)的集合信號調(diào)理、實時監(jiān)測和故障報警等功能的軟件。通過 LabVIEW 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集有各種各樣的方式，其中最簡單易學(xué)的肯定是直接利用 NI 公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集板卡和 LabVIEW 中的數(shù)據(jù)采集 VI 實現(xiàn)。

1.2 數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理必須具備一個數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫主要功能是接收、存儲和回放采集到的振動加速度、振動烈度、噪聲和溫度等與船舶安全性和適居性相關(guān)的各種實時數(shù)據(jù)。并向數(shù)據(jù)分析、故障診斷、報警等子系統(tǒng)提供這些數(shù)據(jù)。

本套監(jiān)測系統(tǒng)每天采集大量振動和噪聲數(shù)據(jù)，并且把它們傳送給數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，這就要求數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)能夠?qū)π盘柺叭∏岸藗鱽淼拇罅繑?shù)據(jù)進行高效穩(wěn)定的存儲。另外，為之后分析船舶運行時安全性和適居性的情況時，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)還必須提供按時間、測點、通道等條件對歷史振動和噪聲數(shù)據(jù)及相關(guān)過程量進行查詢的功能。

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的重要性不僅在實時監(jiān)測系統(tǒng)中做到承上啟下的作用，更重要的是為后期的分析提供一個完整方便的歷史數(shù)據(jù)庫。在進行研究分析時，一個龐大的數(shù)據(jù)庫價值千金，其實際性和理論依據(jù)相結(jié)合能更好地改進提供船舶的性能。因此，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)也是重要的一環(huán)，應(yīng)該在今后不斷優(yōu)化革新本套數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)能夠?qū)φ駝雍驮肼晹?shù)據(jù)進行一定的轉(zhuǎn)化處理分析，如時域信號進行快速傅立葉變化成頻譜等方便我們查看和分析已獲得的數(shù)據(jù)。

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中通常獲得的是時域信號。對于函數(shù)曲線來說，較高的采樣率能保證曲線的光順和準確性，這也符合采樣定理（即奈奎斯特定理），在進行信號D/A轉(zhuǎn)換時，根據(jù)實際經(jīng)驗，通常默認采樣頻率為所需分析的信號最大頻率的2.56倍。

FFT分析儀對時域數(shù)據(jù)進行快速傅立葉變換FFT（Fast Fourier Transformation），可得到自功率譜、互功率譜、傳遞函數(shù)等。FFT分析的流程圖如圖4所示。

FFT分析是目前對振動加速度、振動烈度等振動信號分析最為常用的方法之一，在此基礎(chǔ)上也可以繼續(xù)對信號進行轉(zhuǎn)換處理，如倒譜變換、小波分析等。

倍頻程分析是目前對于噪聲較為普遍的分析方法。倍頻程指的是使用頻率是基準頻率的2的n次方倍，也就有n次倍頻程的概念。恒定百分比帶寬分析（Constant Percentage Bandwidth）其帶寬是中心頻率的一個恒定百分比值，帶寬隨中心頻率成比例增大或減小。通常使用1/1倍頻程（也可稱為倍頻程）和1/3倍頻程分析。中心頻率可以表示一個頻率范圍內(nèi)的聲音，但不是表示一個頻率的純音，它是使用頻率與基準頻率的乘積的平方根。帶寬可以通過以下公式獲得：帶寬=［（2（1/n）-1）×中心頻率］。

圖4　FFT分析流程圖

FFT和倍頻程分析時，頻率分辨率越高對穩(wěn)態(tài)信號越好，而對非穩(wěn)態(tài)信號，則要根據(jù)時域數(shù)據(jù)的長度和周期性來選擇頻率分辨率，比如開機和關(guān)機時突然增大或減小的振動信號。對于穩(wěn)態(tài)信號主要使用線性平均的分析方法，對所有參加平均的樣本權(quán)重加權(quán)，消除外界環(huán)境干擾的影響。而對于非穩(wěn)態(tài)信號的測量則采取指數(shù)平均的方法，對最近時刻的樣本取最大加權(quán)權(quán)重，觀察其當(dāng)前變化趨勢。

在數(shù)據(jù)分析中，還需要選擇窗函數(shù)的類型，窗函數(shù)是一種在給定區(qū)間外其他值均為0的實函數(shù)。目前有多達數(shù)十種普遍應(yīng)用的窗函數(shù)，比如Hanning窗、矩形窗、Hamming窗、力窗、平頂窗、指數(shù)窗等。Hanning窗適用于分析隨即信號，能減少功率的泄漏，是實時分析查看信號最為常用的窗函數(shù)之一。

在進行數(shù)據(jù)分析時還通常采用圖形分析法，常有的圖形有頻譜圖、波形圖、瀑布圖、趨勢圖、級聯(lián)圖、軌跡圖、波德圖、奈奎斯特圖等。

1.4 故障診斷與報警處理

故障診斷系統(tǒng)以分析處理后的數(shù)據(jù)和信息為核心，通過與常見故障對應(yīng)的特征征兆作比較來診斷故障。常見的振噪聲故障診斷方法有傳統(tǒng)故障診斷方法、診斷專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊診斷方法等幾種［11］。

目前本套系統(tǒng)還是以傳統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)為主，加入模糊診斷方法的思想進行輔助改進，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫和一些常見故障的特征建立數(shù)據(jù)模型，并結(jié)合專家豐富寶貴的實際經(jīng)驗和行業(yè)標準來判斷船舶及船舶設(shè)備的一些常見故障。

報警系統(tǒng)雖然不經(jīng)常觸發(fā)，但是產(chǎn)生故障信號時，必須實時處理，具有系統(tǒng)最高的優(yōu)先級。觸發(fā)報警系統(tǒng)后，會并發(fā)數(shù)據(jù)記錄程序，將異常情況時的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行記錄，以備日后查看分析。

1.5 遠程傳輸

網(wǎng)絡(luò)通信是構(gòu)建智能化分布式自動測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)。儀器智能化進一步加強，標準化程度進一步提高，網(wǎng)絡(luò)測控技術(shù)進一步發(fā)展。把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與虛擬儀器相結(jié)合，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器系統(tǒng)，就是虛擬儀器系統(tǒng)發(fā)展的方向之一。

LabVIEW提供了強大的網(wǎng)絡(luò)通信功能，包含TCP、UDP、DataSocket等。NI公司基于TCP/IP協(xié)議推出了DataSocket這項新技術(shù)，DataSocket面向測量測試和網(wǎng)上實時高速數(shù)據(jù)傳輸交換，可傳輸交換數(shù)據(jù)在1臺計算機內(nèi)或者網(wǎng)絡(luò)中多個應(yīng)用程序之間，簡化了比較復(fù)雜的 TCP/IP 底層編程，傳輸速率大大提高，極大簡化了互聯(lián)網(wǎng)上測控數(shù)據(jù)交換的編程。DataSocket能夠在測量測試和自動化應(yīng)用程序中應(yīng)用于共享和發(fā)布實時數(shù)據(jù)［12］（如下頁圖5所示）。

整個系統(tǒng)采用目前十分流行的分布式概念來傳輸數(shù)據(jù)，以以太網(wǎng)為通信協(xié)議，用雙絞線或光纖網(wǎng)線來連接，通過智能HUB來高效穩(wěn)定地轉(zhuǎn)接，并且直接通過網(wǎng)絡(luò)供電模式給前端采集設(shè)備供電。以太網(wǎng)定義了在局域網(wǎng)中采用的電纜類型和信號處理方法。分布式系統(tǒng)采用的是星型拓撲結(jié)構(gòu)，它具有管理方便，容易拓展的特點。分布式系統(tǒng)的好處是能保證前端監(jiān)測儀器多臺同步監(jiān)測，當(dāng)某臺前端監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)問題故障時，不會影響其他前端監(jiān)測設(shè)備的正常運行，保證了系統(tǒng)的高可靠性和穩(wěn)定性。在前端部分直接將傳感器采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通過光纖將數(shù)據(jù)匯總到總控制臺。如此便可避免電荷信號因?qū)Ь€過長而導(dǎo)致信號不穩(wěn)定，從而保證可靠的信噪比。而且將采集到的數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯總至總控制室，還便于統(tǒng)一查看并處理分析。分布式系統(tǒng)對于不同的船舶還可以方便地根據(jù)船舶的大小和設(shè)備的多少來增加或減少監(jiān)測測點，保證系統(tǒng)廣泛的適應(yīng)性。

圖5

2 基于LabVIEW開發(fā)的系統(tǒng)軟件

虛擬儀器能夠應(yīng)用不同的測試監(jiān)測功能軟件模塊的組合來滿足更多種多樣的用戶需求，所以在硬件平臺確定后，就有“軟件即是儀器”的說法。這也體現(xiàn)了測試監(jiān)測技術(shù)與計算機深層次的結(jié)合。

首先是本套系統(tǒng)的人機交互界面即前面板如圖6所示。

圖6　人機交互界面

良好人性化的人機交互界面應(yīng)該盡可能地使界面清晰整潔，方便用戶快速適應(yīng)軟件操作。應(yīng)該能夠應(yīng)對龐大的測試量、數(shù)據(jù)的分析處理、波形的實時顯示和數(shù)據(jù)的保持等繁多的任務(wù)。界面的設(shè)計原則有面向?qū)ο蟮脑O(shè)計、可視化設(shè)計、開放式結(jié)果等。

軟件更為重要的便是軟件的設(shè)計想法和程序編程。首先引入一個狀態(tài)機結(jié)構(gòu)的概念，狀態(tài)機的最大優(yōu)點就是在之后的修改或添加功能時的便利性。在了解狀態(tài)機結(jié)構(gòu)前，順序模式是我們最先接觸的，也是最基本的一種編程模式。程序按照固定的順序來執(zhí)行、結(jié)束，但是在很多情況中，靜態(tài)的順序模式并不能滿足編程的要求，我們要實時改變程序的執(zhí)行順序通過利用更有效的動態(tài)結(jié)構(gòu)。狀態(tài)機模式如圖7所示。

圖7　狀態(tài)機模式

狀態(tài)機是對系統(tǒng)的一種描述，該類系統(tǒng)包含了有限的狀態(tài)，并且在各個狀態(tài)間可以通過一定的條件進行轉(zhuǎn)換。一般可用狀態(tài)圖來對一個狀態(tài)機進行精確的描述。

本套系統(tǒng)軟件通過狀態(tài)機結(jié)構(gòu)分為初始化、設(shè)置、運行、退出4個狀態(tài)。如圖8所示。

圖8

構(gòu)建狀態(tài)機有一個非常重要的技巧就是使用枚舉常量來作為狀態(tài)變量。枚舉常量包含兩組成對的數(shù)據(jù)，一組是數(shù)值，另一組是字符串，一一對應(yīng)。在用戶界面上，能夠直觀地看到字符串，而在程序面板上簡單明了地表示為數(shù)值型數(shù)據(jù)。枚舉常量結(jié)合條件結(jié)構(gòu)使我們在條件判斷框中，看到的并非單純的數(shù)值，而是自己定義好的字符串，如此直觀的表現(xiàn)形式方便管理不同的狀態(tài)。另外，在條件結(jié)構(gòu)上右鍵單擊，然后為每個值添加分支，就能自動根據(jù)枚舉數(shù)據(jù)將條件結(jié)構(gòu)展開，確保每個狀態(tài)的完整性。使用自定義枚舉常量對狀態(tài)機的分支進行添加或刪除通常是最簡便的方法。只需要編輯自定義枚舉常量即可自動更新狀態(tài)機中任何位置的狀態(tài)變量，對于后期修改軟件是非常重要的。自定義枚舉變量及其編輯界面如圖9所示。

在初始化狀態(tài)中，對采集通道、采集模式、每通道采樣數(shù)和測試信號類型等參數(shù)進行初始化賦值，賦予常用默認值，可以方便用戶省去每次操作時重復(fù)這些步驟。初始化狀態(tài)的程序框圖如圖10所示。

在設(shè)置狀態(tài)中，將各個單獨的參數(shù)捆綁成一個簇，便于將這些設(shè)置好的參數(shù)打包傳遞給下一個狀態(tài)，在按下設(shè)置確認按鈕后，通過其可見屬性函數(shù)將其隱藏，可使程序中的參數(shù)在完成設(shè)置后不被用戶隨意修改而影響后續(xù)的程序運行。設(shè)置狀態(tài)的程序框圖如圖11所示。

圖9　自定義枚舉變量及其編輯界面圖

圖10　初始化狀態(tài)的程序框圖

圖11　設(shè)置狀態(tài)的程序框圖

運行狀態(tài)是本套系統(tǒng)軟件的關(guān)鍵，首先使用的是LabVIEW的專門用于數(shù)據(jù)采集的DAQmx函數(shù)，通過其中諸如DAQmx創(chuàng)建通道、定時（采樣時鐘）、開始任務(wù)、讀取任務(wù)、停止任務(wù)和清除任務(wù)等來采集數(shù)據(jù)。在創(chuàng)建通道時采用條件結(jié)構(gòu)，使本套系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的設(shè)置選擇采集振動或噪聲信號。并且設(shè)計的多通道采集以二維數(shù)組形式讀取，每個通道為一維，而一個通道的每個采樣數(shù)據(jù)為另一維。另外在運行狀態(tài)中在內(nèi)套一個循環(huán)結(jié)構(gòu)和事件結(jié)構(gòu)來處理數(shù)據(jù)采集后的存儲和初步的實時顯示時域波形。在數(shù)據(jù)存儲中又分為定時自動存儲和點擊按鈕存儲兩種方式。定時存儲可以每隔1小時進行1次數(shù)據(jù)的記錄，而且還輔助有手動存儲來滿足用戶按照自己的需要來保存某個狀態(tài)時間的數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)存儲成功時會亮起綠燈并顯示保存文件的路徑和相對應(yīng)的文件名方便用戶來查找。其中例如定時存儲功能運用的只是加一函數(shù)、等于函數(shù)和移位寄存器三個簡單的基礎(chǔ)模塊有效的組合就完成了所需的要求。移位寄存器是循環(huán)結(jié)構(gòu)特有的一個附加對象，它可以將本次循環(huán)完成時的數(shù)據(jù)傳遞給下一次循環(huán)來使用。對于數(shù)據(jù)的分析部分則是使用一個條件結(jié)構(gòu)和枚舉輸入控件的組合，用戶可以切換選擇自己需要的分析方法，方便快捷而且利于今后的添加修改。在FFT分析時，通過索引數(shù)組和創(chuàng)建波形函數(shù)相結(jié)合可以讓用戶選擇查看某一條通道的波形圖和數(shù)據(jù)等，這樣就可以知道每個測點實時的振動和噪聲水平的情況。將分析模塊和采集模塊并置在一個循環(huán)中可以滿足用戶實時查看動態(tài)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果的要求。頻譜測量，F(xiàn)FT分析和倍頻程分析等都是LabVIEW附加包中比較智能化的模塊，方便開發(fā)者直接使用，省去大量不必要的底層模塊的編程工作。運行狀態(tài)的程序框圖如圖12所示。

圖12　運行狀態(tài)的程序框圖

最后就是退出狀態(tài)，通過點擊停止按鈕后進入退出狀態(tài)，利用等于函數(shù)符合等于條件退出整個循環(huán)。退出狀態(tài)的程序框圖如圖13所示。

圖13　退出狀態(tài)的程序框圖

3 結(jié) 論

綜上所述，現(xiàn)已初步實現(xiàn)一套應(yīng)用于實時監(jiān)測全船的振動噪聲情況并作出相應(yīng)故障診斷的分布式健康監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集、實時監(jiān)測、動態(tài)顯示、數(shù)據(jù)存儲管理、數(shù)據(jù)分析處理（如FFT分析、倍頻程分析、自功率譜分析等）、故障診斷、報警及遠程傳輸監(jiān)測等功能。

由于本套系統(tǒng)是基于研究所研發(fā)項目的一個設(shè)計課題，整個課題項目非常龐大而且處于初期研發(fā)階段。因此目前的設(shè)計研究還有很大的后續(xù)提升空間：

（1）應(yīng)用SQL Sever于數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，加強對存儲后的數(shù)據(jù)的科學(xué)化管理。

（2）配備報表自動生成功能和整點制表功能，方便用戶獲取標準統(tǒng)一的報告報表。

（3）加強數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)的分析功能，研究開發(fā)更多適合振動好噪聲分析的分析模塊。

（4）通過MATLAB和LabVIEW相結(jié)合研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法。

（5）采用多任務(wù)多線程機制，優(yōu)化提高整個系統(tǒng)的運行性能和穩(wěn)定性。

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Application of Labview in fault monitoring system of ship vibration and noise

CHEN Zhe-ren
(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)

Abstract:The real-time vibration and noise levels of the main operation equipments on ships are monitored by the distributed measurement method based on the development of virtual instruments. The system can send early warnings and alarms under the abnormal operations, resulting from the evaluation of the operation conditions by data analyses. A large number of the historical data collected for the system can provide strong support for the prediction and elimination of the equipment faults, and the subsequent design and the improvement of ships.

Keywords:health monitoring and fault warning; distributed measurement; data acquisition; virtual instrument

［作者簡介］陳哲人（1992-），男，助理工程師，研究方向：船舶結(jié)構(gòu)與振動噪聲。

［收稿日期］2015-08-19；［修回日期］2015-10-22

［中圖分類號］U661.44

［文獻標志碼］A

［文章編號］1001-9855（2016）01-0045-08