淺談船舶機(jī)艙設(shè)備的智能化管理

隨著我國(guó)科技水平的發(fā)展，船舶制造朝著大型化、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。船舶的各項(xiàng)功能也更加精細(xì)、高效，船舶的機(jī)艙設(shè)備在船舶整個(gè)構(gòu)造中占據(jù)著重要的地位，但是由于船舶機(jī)艙設(shè)備種類繁多、構(gòu)造復(fù)雜，同時(shí)其受到機(jī)艙空間的限制，對(duì)于船舶機(jī)艙設(shè)備的管理始終是一個(gè)比較困難的事情，伴隨信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字技術(shù)在船舶制造夜的應(yīng)用，使得船舶機(jī)艙設(shè)備管理的智能化成為可能，本文將就船舶機(jī)艙設(shè)備的智能化管理進(jìn)行淺顯的論述，以供大家在今后機(jī)艙設(shè)備管理中借鑒和參照。

1.船舶機(jī)艙設(shè)備的種類

船舶機(jī)艙設(shè)備大致可以分為動(dòng)力設(shè)備和輔助設(shè)備。

1.1 動(dòng)力設(shè)備的種類

動(dòng)力設(shè)備包括船舶主機(jī)、傳動(dòng)裝置、軸系和推進(jìn)器。

船舶主機(jī)：就是推動(dòng)船舶運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)及其配套的輔助管道和泵，這其中有船舶柴油機(jī)或是汽輪機(jī)。

傳動(dòng)裝置：就是在船舶主機(jī)與推進(jìn)器中間的傳動(dòng)設(shè)備，這主要包括減速器、離合器、偶合器、聯(lián)軸器、推力軸承和船舶軸等。

軸系和推進(jìn)器：就是螺旋槳推進(jìn)器，軸系是將主機(jī)發(fā)出的功率傳遞給螺旋槳的裝置。

1.2 輔助設(shè)備

船舶輔助設(shè)備包括：船舶輔助動(dòng)力裝置、蒸汽鍋爐、制冷和空調(diào)裝置、壓縮空氣裝置、船用泵和管路系統(tǒng)、造水裝置

船舶輔助動(dòng)力裝置：除船舶主機(jī)以外的柴油發(fā)電機(jī)組或有主機(jī)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)組，及其配套的配電裝置。

蒸汽鍋爐：就是利用船舶主機(jī)廢氣余熱產(chǎn)生蒸汽的廢氣鍋爐和輔助燃油鍋爐及其配套的管道和壓力裝置。

制冷和空調(diào)裝置：就是船舶冷藏運(yùn)輸貨物、食品以及改善船員和旅客的生活工作條件的制冷壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、空調(diào)器及其自動(dòng)化控制元件等。

壓縮空氣裝置：就是空氣壓縮機(jī)、貯氣瓶、管系及安全、控制元件等，主要用于啟動(dòng)主、輔柴油機(jī)的壓縮空氣和為主機(jī)換向、氣笛、甲板氣動(dòng)機(jī)械設(shè)備提供氣源。

船用泵和管路系統(tǒng)：就是船上為了泵送海水、淡水、燃油、潤(rùn)滑油等液體的泵和管系。

造水裝置：就是在真空狀態(tài)下對(duì)海水進(jìn)行加熱產(chǎn)生蒸汽，然后將蒸汽凝結(jié)成淡水的設(shè)備。

2.船舶機(jī)艙設(shè)備的智能化管理

2.1 船舶機(jī)艙設(shè)備智能化管理的內(nèi)涵

船舶機(jī)艙設(shè)備智能化管理是建立在數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、強(qiáng)大的云數(shù)據(jù)和高速的信息數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上的，船舶機(jī)艙設(shè)備的智能化是將單一設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)變?yōu)闄C(jī)艙設(shè)備的整體信息化管理，是將多個(gè)單一設(shè)備的被動(dòng)監(jiān)測(cè)變?yōu)闄C(jī)艙設(shè)備整體性能變化的主動(dòng)應(yīng)對(duì)，船舶機(jī)艙設(shè)備的智能化管理的目的就是將輪機(jī)管理人員從機(jī)艙惡劣的環(huán)境中解放從來(lái)，通過集中控制室對(duì)機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過云技術(shù)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及故障警報(bào)進(jìn)行分析，同時(shí)為維修人員提供故障解決方案。從而改善輪機(jī)管理工作條件，降低了輪機(jī)管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.2 船舶機(jī)艙設(shè)備智能化管理平臺(tái)的功能定位

船舶機(jī)艙設(shè)備智能化管理平臺(tái)的內(nèi)容包括設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的智能化、設(shè)備運(yùn)行管理的智能化、故障維修的智能化等幾方面的內(nèi)容。

2.2.1 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的智能化

設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的智能化就是對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的采集過程的智能化，從設(shè)備一開始運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的采集，接著就是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)向船舶機(jī)艙設(shè)備智能化管理平臺(tái)的主機(jī)的傳輸，船舶上的上位機(jī)將數(shù)據(jù)基于海事衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)向岸基服務(wù)器傳輸運(yùn)行數(shù)據(jù)，岸基服務(wù)器對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析處理，同時(shí)對(duì)船舶機(jī)艙內(nèi)部溫度、濕度等環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，同時(shí)將當(dāng)前船舶在海上所處的維度、海況、氣溫、海底狀況等數(shù)據(jù)進(jìn)行全面自動(dòng)采集、傳輸和智能分析。

2.2.2 設(shè)備運(yùn)行的管理的智能化

設(shè)備運(yùn)行管理的智能化是平臺(tái)的核心，它是由多個(gè)子管理系統(tǒng)組成。這首先是機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行管理的統(tǒng)一調(diào)度管理的自動(dòng)化系統(tǒng)；其次就是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)通過船舶機(jī)艙設(shè)備數(shù)據(jù)總線對(duì)機(jī)艙各處的設(shè)備、集中管理系統(tǒng)和岸基智能分析后的數(shù)據(jù)進(jìn)行上下傳輸，為這個(gè)管理系統(tǒng)提供基礎(chǔ)。第三就是數(shù)據(jù)分析決策系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)就是對(duì)設(shè)備運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行綜合分析計(jì)算，并對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行決策。

2.2.3 設(shè)備故障維修的智能化

機(jī)艙設(shè)備故障維修的智能化是管理平臺(tái)的重要組成，機(jī)艙設(shè)備故障維修智能化系統(tǒng)就是利用對(duì)機(jī)艙設(shè)備維修運(yùn)行狀態(tài)的船載數(shù)據(jù)庫(kù)、結(jié)合岸基云維修數(shù)據(jù)庫(kù)及智能故障判斷分析系統(tǒng)，提供機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行故障狀態(tài)的調(diào)整、故障點(diǎn)的標(biāo)示、維修服務(wù)的信息提示。同時(shí)在線進(jìn)行故障自動(dòng)修復(fù)、人工維修時(shí)故障維修方案提供。

3.機(jī)艙設(shè)備智能化管理平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)途徑

3.1 機(jī)艙設(shè)備智能化的數(shù)據(jù)整合

整合機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)、機(jī)艙環(huán)境數(shù)據(jù)、船舶周邊海況、氣溫、岸基維修數(shù)據(jù)、岸基在線故障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過船舶機(jī)艙內(nèi)部數(shù)據(jù)總線、衛(wèi)星數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、岸基數(shù)據(jù)服務(wù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行整合構(gòu)成一個(gè)多層次的數(shù)據(jù)服務(wù)鏈，在每一個(gè)機(jī)艙設(shè)備的傳感器、設(shè)備上的PLC控制芯片、和設(shè)備上的A/D接口，構(gòu)成這個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)的物理層、機(jī)艙內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線、衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、岸基通訊系統(tǒng)構(gòu)成管理平臺(tái)的鏈路層，管理平臺(tái)的主機(jī)、顯示、數(shù)據(jù)庫(kù)、控制軟件構(gòu)成管理系統(tǒng)的管理層。

3.2 機(jī)艙設(shè)備管理平臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

在機(jī)艙設(shè)備管理平臺(tái)上存在著三個(gè)網(wǎng)路系統(tǒng)，這就是船舶自身的網(wǎng)絡(luò)、海事衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)和岸基互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，這就需要管理系統(tǒng)構(gòu)建一個(gè)開放的云架構(gòu)的通信平臺(tái)，機(jī)艙各處設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)存儲(chǔ)在船舶上的服務(wù)器以及云服務(wù)器中，海事衛(wèi)星與船舶海事 Modem 連接船舶局域網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和存儲(chǔ)，岸基接收站和陸地互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，岸基服務(wù)器之間的內(nèi)部連接以及岸基服務(wù)器與互聯(lián)網(wǎng)的連接，使得船舶機(jī)艙設(shè)備智能管理平臺(tái)可以通過基于WEB 的軟件，瀏覽通過海事寬帶衛(wèi)星與岸基服務(wù)器及互聯(lián)網(wǎng)連接的數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)船舶與岸基數(shù)據(jù)交互，完成信息交流、技術(shù)指導(dǎo)、故障處理方案支持等功能。

3.3 機(jī)艙設(shè)備智能管理系統(tǒng)中故障診斷

機(jī)艙設(shè)備的智能化管理中關(guān)鍵就是設(shè)備故障的診斷，其實(shí)對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的采集就為的是給設(shè)備進(jìn)行在線診斷，目前最為常見的設(shè)備故障診斷方法是CBR（范例推理casebased reasoning）技術(shù)，這種技術(shù)是利用服務(wù)器中設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，分析曾經(jīng)發(fā)生的相似故障，然后進(jìn)行新舊故障狀態(tài)全面對(duì)比，最終分析比較結(jié)果，這類似于人對(duì)設(shè)備故障的診斷，熟練的輪機(jī)維護(hù)人員也是積累了大量的故障案例，通過專業(yè)分析診斷故障原因。同時(shí)這種技術(shù)具有學(xué)習(xí)功能，缺點(diǎn)就是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，需要云計(jì)算。但是通過智能管理系統(tǒng)中云平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前在開發(fā)智能管理平臺(tái)多采用阿里巴巴的阿里云數(shù)據(jù)庫(kù)（Relational Database Service，即關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，簡(jiǎn)稱 RDS），RDS 提供了數(shù)據(jù)庫(kù)在線擴(kuò)容、備份回滾、性能監(jiān)控及分析等功能。并通過開放數(shù)據(jù)處理服務(wù)（Open Data Processing Service，簡(jiǎn)稱 ODPS）由阿里云自主研發(fā)，其提供針對(duì) TB/PB 級(jí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)性要求不高的分布式處理能力，可以為機(jī)艙設(shè)備的云診斷提供服務(wù)。

當(dāng)前，機(jī)艙設(shè)備管理向以人為本的智能化管理模式轉(zhuǎn)變，智能化設(shè)備管理是對(duì)人、設(shè)備和時(shí)間三個(gè)最主要要素的智能交互與融合，是未來(lái)機(jī)艙設(shè)備管理模式發(fā)展的必然趨勢(shì)，智能化已成為機(jī)艙設(shè)備管理的重要工具和內(nèi)容 。