船舶柴油機(jī)智能遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)研究

楊北勝 韓顏

摘 要：隨著當(dāng)今經(jīng)濟(jì)科技的快速發(fā)展，我國(guó)的交通運(yùn)輸行業(yè)也取得了一定的進(jìn)步，這其中對(duì)于船舶柴油機(jī)的研究也逐漸引起關(guān)注。因?yàn)椴裼蜋C(jī)是支持船舶順利航行的基礎(chǔ)動(dòng)力，是船舶進(jìn)行一切物理運(yùn)動(dòng)的重要保障，所以柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況決定著船舶海上航行的安全性，基于此目的，加強(qiáng)柴油機(jī)的日常維護(hù)修理以及故障的及時(shí)檢測(cè)工作很有必要。本篇文章將研究重點(diǎn)放在柴油機(jī)的智能遠(yuǎn)程故障查驗(yàn)系統(tǒng)方面，詳細(xì)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的分析探究，通過簡(jiǎn)要概述柴油機(jī)在日常航行中的具體故障從而提出解決方案，提高柴油機(jī)的故障查驗(yàn)系統(tǒng)的工作質(zhì)量及效率，也希望通過本篇文章的論述可以供業(yè)內(nèi)參考。

關(guān)鍵詞：交通運(yùn)輸；船舶柴油機(jī)；基礎(chǔ)動(dòng)力；故障查驗(yàn)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）15-0055-02

對(duì)于機(jī)件系統(tǒng)完備的船舶來(lái)說，柴油機(jī)是保證其正常航行的基礎(chǔ)，是其實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在保障，所以，當(dāng)柴油機(jī)發(fā)生故障問題時(shí)，將影響整艘船舶的出海運(yùn)動(dòng)并極大程度的威脅船上人員的生命安全?；诖?，船舶工作人員就應(yīng)該對(duì)柴油機(jī)的日常工作情況進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，注意故障診斷及維修操作，以此保障柴油機(jī)的正常發(fā)動(dòng)。在診斷故障階段，相關(guān)負(fù)責(zé)人員可以利用衛(wèi)星通信或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將船舶的柴油機(jī)各項(xiàng)工作參數(shù)傳輸給負(fù)責(zé)故障診斷的相關(guān)單位，經(jīng)過單位中專業(yè)人士的研究探討，總結(jié)出針對(duì)柴油機(jī)故障的解決措施，并將該方案通過遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)發(fā)送回船舶上的負(fù)責(zé)人員，這些工作人員參照解決措施進(jìn)行故障的維修工作，以此保證船舶上柴油機(jī)的順利工作。

1 實(shí)際船舶中柴油機(jī)的故障判斷方式存在的問題

1.1 知識(shí)系統(tǒng)過于復(fù)雜

在日常船舶柴油機(jī)的診斷過程中，相關(guān)責(zé)任人為了保證柴油機(jī)診斷系統(tǒng)的精確度更高，使得故障處的問題更加高效快速的被解決，經(jīng)常需要數(shù)量龐大的專業(yè)信息作為輔助材料，而要想獲得精準(zhǔn)使用的參考資料，就應(yīng)持續(xù)收集國(guó)內(nèi)外船舶診斷專家的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)技巧及具體操作流程，只有這些專業(yè)知識(shí)層面做到全面且具體，柴油機(jī)的故障診斷精確度才能有所提高，也正因在獲取相關(guān)資料的準(zhǔn)備工作過于繁雜，所需獲得的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)材料涵蓋極廣，使得在初期知識(shí)采集過程中，相關(guān)工作人員的工作內(nèi)容及其巨大，大大增加了工作難度。

1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)解決措施的局限性

在維修人員進(jìn)行柴油機(jī)的故障診斷過程中，由于受到跨系統(tǒng)不得查驗(yàn)的限制，在實(shí)際檢查故障階段，只能檢測(cè)柴油機(jī)的某一部位或個(gè)別系統(tǒng)的實(shí)際故障問題，且只能對(duì)這一部分故障進(jìn)行解決，但是對(duì)于跨系統(tǒng)的相關(guān)問題則不能實(shí)行全面的探究，最終不能從根本上解決柴油機(jī)的機(jī)體故障，即柴油機(jī)存在的問題是無(wú)限的，但是解決問題的方法卻是有限的。

1.3 專業(yè)診斷故障的技術(shù)結(jié)合能力受到限制

在實(shí)際對(duì)船舶柴油機(jī)進(jìn)行故障診斷的過程中，相關(guān)人員的診斷技術(shù)并不能與專家的研究經(jīng)驗(yàn)有效的結(jié)合，使得實(shí)際維修原理與專業(yè)技術(shù)脫節(jié)，二者不能協(xié)調(diào)統(tǒng)一的共同進(jìn)行，而只利用一些基礎(chǔ)檢修原理的診斷方法并不能保證柴油機(jī)的正常運(yùn)行，且工作效率極差，工作人員面對(duì)此類問題時(shí)不得反復(fù)對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行故障維修，不但浪費(fèi)時(shí)間，而且增大成本投入量，降低經(jīng)濟(jì)效益。

1.4 缺乏自動(dòng)獲取知識(shí)的能力

當(dāng)今時(shí)代，在船舶柴油機(jī)的智能診斷體系中，缺乏一定的技術(shù)支持，使其在自動(dòng)獲取知識(shí)方面并不理想，工作效率較低。相關(guān)研究人員在日常工作中也對(duì)柴油機(jī)診斷系統(tǒng)做出一定的優(yōu)化處理，使其能夠自動(dòng)獲取知識(shí)的能力有所提高，但是這種研究的功效甚微，最終實(shí)現(xiàn)效果不夠理想，診斷系統(tǒng)的自動(dòng)獲取能力依然不足。這是因?yàn)樵谠撓到y(tǒng)獲取知識(shí)資源的過程中，其知識(shí)來(lái)源只有相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)，這種獲取渠道單一的方式嚴(yán)重影響了診斷系統(tǒng)的知識(shí)儲(chǔ)備和自我完善能力，使其在獲取知識(shí)方面嚴(yán)重能力不足。

2 船舶柴油機(jī)故障診斷系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)的搜集

柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控及故障診斷的第一工序就是相關(guān)數(shù)據(jù)的搜集工作，該過程對(duì)整體故障查驗(yàn)工作意義重大。所謂數(shù)據(jù)的收集，就是在船舶中利用多個(gè)傳感器使模擬量實(shí)化為數(shù)字量，繼而運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)此類數(shù)據(jù)實(shí)行計(jì)算顯示等操作，在這里，模擬量主要指柴油機(jī)實(shí)時(shí)溫度、壓強(qiáng)以及噪音等因素，待相關(guān)數(shù)據(jù)收集完成后，再對(duì)其進(jìn)行專業(yè)化評(píng)估研究，并將分析結(jié)果上傳給研究部門，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)故障的精準(zhǔn)判定。

2.2 參數(shù)處理和報(bào)警功能

這里的參數(shù)關(guān)系是該參數(shù)所屬設(shè)備或系統(tǒng)間的各項(xiàng)關(guān)系共同決定的，而參數(shù)關(guān)系又被劃分為以及參數(shù)關(guān)系和二級(jí)參數(shù)關(guān)系，所謂一級(jí)參數(shù)就是指那些對(duì)診斷工作有直接性影響的參數(shù)，而二級(jí)參數(shù)就是指對(duì)故障診斷存在間接影響的參數(shù)。在船舶柴油機(jī)實(shí)際發(fā)生故障問題時(shí)，一級(jí)參數(shù)會(huì)有相對(duì)較為顯著的改變，而二級(jí)參數(shù)也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化但這種改變較為微小，至于個(gè)別不發(fā)生改變的參數(shù)則證明其與故障環(huán)節(jié)不具有聯(lián)系。此外，由于柴油機(jī)相關(guān)參數(shù)被分為兩級(jí)，故此能夠直接將參數(shù)輸入到報(bào)警系統(tǒng)之中，無(wú)需實(shí)行二次診斷，此種類型叫做開關(guān)量；另一類型則被稱為模擬量，而模擬量又可分成兩種實(shí)現(xiàn)形式，一種為參數(shù)越限報(bào)警監(jiān)控，另一種為參數(shù)異變報(bào)警監(jiān)控。此外，柴油機(jī)系統(tǒng)會(huì)固定日期對(duì)各模擬參數(shù)實(shí)行監(jiān)督查驗(yàn)作業(yè)，并將在此過程出現(xiàn)異常的參數(shù)歸為報(bào)警行列中，并對(duì)參數(shù)極度異常的項(xiàng)目進(jìn)行打包操作。

3 船舶柴油機(jī)故障診斷策略

3.1 船舶柴油機(jī)的診斷

對(duì)于船用柴油機(jī)，其內(nèi)部系統(tǒng)非常復(fù)雜。中國(guó)一直在探索最好的故障診斷方法。到目前為止，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模是更合適的診斷方法。這種方法是模仿人的大腦結(jié)構(gòu)和過程信息。思維方式的信息處理系統(tǒng)，系統(tǒng)存儲(chǔ)和傳播信息的方式與人類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非常相似。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以高效，準(zhǔn)確地處理不確定信息，甚至可以處理錯(cuò)誤信息。它也可以同時(shí)處理大量的信息。它還具有自我處理，自我組織，自學(xué)和聯(lián)想記憶能力。這個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是建立的。該模塊能夠?qū)Σ裼蜋C(jī)故障進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷，并且能夠更加快速地獲取準(zhǔn)確，準(zhǔn)確的信息。離線學(xué)習(xí)目標(biāo)也可以實(shí)現(xiàn)。

3.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷

用這種故障診斷方法，輸入神經(jīng)元是失敗的標(biāo)志，輸出神經(jīng)元是診斷失敗。在排除故障之前，必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行培訓(xùn)，以通過一組故障樣本完成培訓(xùn)，以驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)。只有在訓(xùn)練完成后，才會(huì)將故障發(fā)生模式劃分為故障模式，以便后續(xù)的故障診斷和查詢。

4 船舶柴油機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析

當(dāng)前，船舶柴油機(jī)故障診斷技術(shù)在不斷改進(jìn)和完善，同時(shí)船舶故障診斷的質(zhì)量和水平也在不斷提升，傳統(tǒng)的船舶柴油機(jī)故障診斷技術(shù)一定會(huì)不斷地更新和完善，新技術(shù)也會(huì)逐漸涌現(xiàn)。經(jīng)過深入的分析和研究，船舶柴油機(jī)故障診斷未來(lái)可能朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：

4.1 專家系統(tǒng)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)充分結(jié)合

現(xiàn)階段的傳播柴油故障診斷工作中通常是以人的經(jīng)驗(yàn)和判斷來(lái)檢測(cè)和確定故障，所以對(duì)于一些非線性問題故障不能得到及時(shí)有效的判斷。而專家系統(tǒng)在診斷速度方面還存在著十分明顯的優(yōu)勢(shì)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用的過程中可以借助樣本訓(xùn)練更好地確定故障的位置和類型，同時(shí)也能更好地保證傳播柴油機(jī)診斷的效率。此外其還能進(jìn)一步判斷專家系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可能存在的不足。專家系統(tǒng)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之間的有機(jī)結(jié)合能夠十分有效地完善二者的結(jié)構(gòu)，也就是研究將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為專家系統(tǒng)的主導(dǎo)這一課題還需要技術(shù)人員進(jìn)行更為深入且全面的研究。

4.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊推理的有機(jī)結(jié)合

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用的過程中雖然可以對(duì)人的思維邏輯進(jìn)行模擬，進(jìn)而更好地保證診斷知識(shí)的處理效果，但是這種僅僅依靠思維邏輯的診斷方式也可能會(huì)忽略很多重要的信息。而采用模糊推斷就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多種故障信息的綜合性分析，進(jìn)而更好地保證診斷的科學(xué)性和有效性。此外，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊推理的結(jié)合一定要科學(xué)處理二者之間的結(jié)構(gòu)問題，保證結(jié)構(gòu)的兼容性與合理性。當(dāng)前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊推理共有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式。第一種是對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模糊化處理，另外一種是將模糊推理采用模糊規(guī)則和模糊算法融入到人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中，進(jìn)而更好地保證二者之間的相容性，保證二者能夠充分發(fā)揮自身的價(jià)值和作用。但在當(dāng)前的研究當(dāng)中還需要加大對(duì)何種方式能夠更好地實(shí)現(xiàn)其作用及效果進(jìn)行詳細(xì)的分析和驗(yàn)證。

4.3 智能化診斷方式

與傳統(tǒng)的傳播柴油機(jī)故障診斷方式相比。智能化診斷方式的優(yōu)勢(shì)十分明顯。雖然傳統(tǒng)的診斷方式在診斷的質(zhì)量和效率方面都有了非常明顯的改善，但是其在工作中依然采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)檢測(cè)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)故障診斷的功能。這種檢測(cè)模式在智能化診斷中還需要不斷的改進(jìn)和完善。而專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊診斷等多種方式的應(yīng)用雖然能夠更好地推動(dòng)智能化診斷方式的發(fā)展和完善，但是與真正意義上的智能化診斷相比，其還存在著較大的差距，依然有很多方面需要不斷改進(jìn)和完善。而未來(lái)船舶柴油機(jī)的工作和運(yùn)行環(huán)境勢(shì)必會(huì)更加復(fù)雜，所以在智能化診斷的過程中也應(yīng)積極采用多種診斷方式來(lái)提高智能化診斷的質(zhì)量及水平。此外對(duì)精確度較高的故障還應(yīng)積極采用智能化維修方式，以此來(lái)更好地提升維修的質(zhì)量及效率。

5 結(jié)語(yǔ)

船舶能夠正常出海作業(yè)的核心基礎(chǔ)就是柴油機(jī)的正常運(yùn)行，可以說柴油機(jī)的整體運(yùn)轉(zhuǎn)情況決定著船舶日常作業(yè)的各項(xiàng)環(huán)節(jié)。所以相關(guān)人員需要加強(qiáng)對(duì)柴油機(jī)智能故障診斷的相關(guān)技術(shù)能力，通過總結(jié)當(dāng)前柴油機(jī)在故障診斷階段存在的問題，繼而進(jìn)行分析討論，并且有針對(duì)性的提出相關(guān)解決方案加強(qiáng)診斷系統(tǒng)的能力，在診斷過程中，可應(yīng)該詳細(xì)了解各參數(shù)之間的內(nèi)在關(guān)系，并利用此種聯(lián)系加強(qiáng)故障檢測(cè)效率。只有柴油機(jī)的智能故障檢測(cè)系統(tǒng)得以完善強(qiáng)化，船舶的整體作業(yè)才能有效保障，經(jīng)濟(jì)效益獲得最大的同時(shí)船上人員的安全也得到維護(hù)。

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