探究船舶發電機智能故障診斷系統

張俊爽

【摘 要】隨著科學技術的不斷進步和社會經濟的高速發展，我國船舶事業也實現了較快的發展。在船舶電力系統中船舶發電機屬于主要的組成部分，整個船舶的安全正常運行在很大程度上取決于發電機的工作情況。一旦船舶發電機出現各種故障，就必須要及時地對其進行維修和處理，從而使船舶發電機盡快地恢復正常工作，最終能夠確保船舶的安全正常運行。基于此，本文對船舶發電機智能故障診斷系統進行了分析和介紹，希望能夠對相關人士具有一定的借鑒作用。

【關鍵詞】船舶發電機；故障；智能故障診斷系統

0 引言

目前，船舶發動機組設備正在朝著高速化、集成化、精密化和大型化的方向不斷的發展，而且其具有越來越強的工作負荷、越來越多的功能和越來越復雜的設備結構，由于船舶發電機需要持續的工作，具有較長的工作時間，這樣就使得發電機發生故障的幾率得以加大。在這種情況下，船舶發電機智能故障診斷系統的應用發揮了重要的作用。

1 故障診斷系統概述

在一定的條件下，故障診斷系統能夠利用各種手段將發生問題的系統查明，明確問題的性質和解決方法，并且對某個問題的發展程度進行科學地預測，利用表面現象對問題的本質進行判斷，通過過去的現象和現在的現象對未來可能發生的故障進行預測。船舶發電機智能故障診斷系統能夠利用船舶不同部件的運行情況和各項可測量的參數對發電機設備的運行狀況進行準確地判斷，一旦發現異常，能夠對其故障原因和位置進行判斷，并且做好預防性措施?？傊?，故障診斷系統主要是對各項部件的參數等信息進行檢查，從而全面地識別設備的狀態，將診斷設備的過程完成。由于智能故障診斷技術在獲取信息的時候更加的方便，還可以避免出現不必要的麻煩，因此其與人們的要求更加符合[1]。

2 船舶發電機智能故障診斷系統的軟件和硬件設計

2.1 船舶發電機智能故障診斷系統的軟件設計

2.1.1 采集信號

通過傳感器對船舶發電機的運行狀態進行檢測，并且使其轉變成為電信號，隨后對其進行預處理和A/D轉換。在監測和診斷發電機故障時發電機傳感器的子系統屬于重要的信息來源，需要采集的信息主要包括靜態參數、動態參數和運行參數等，

2.1.2 分析和處理信號

分析和處理信號主要就是在分析信號之后，將其中有用的特征數據提取出來，比如抑制干擾、提取特征值和頻譜分析等，從而將可靠的數據提供給故障的診斷工作。在將采集數據的工作完成之后，就要向機艙的控制計算機數據庫傳遞這些數據，并且做好分析和處理的工作。船舶發電機的現場和數據處理單元之間本身具有一定的距離，在傳輸數據的時候主要是通過CAN 總線與以太網來實現[2]。

2.1.3 診斷單元

分析并且比較處理之后的故障判定數據、規程、歷史數據和數據，并且對船舶發電機的故障部位和運行狀態進行判斷，從而將可靠的數據提供給下一步的維修工作，在診斷發電機故障的時候，不僅要具備完善的診斷策略，同時還要深入地研究故障機理。目前對發電機故障機理進行研究的主要方法包括實驗室模擬、計算機仿真和現場實驗等，其主要診斷的策略就是如何通過檢測到的故障數據診斷船舶發電機的故障。

2.2 船舶發電機智能故障診斷系統的硬件設計

船舶發電機智能故障診斷系統的硬件包括船舶發電機、控制計算機、監控節點、執行機構、CAN總線、以太網、傳感器等。其中的傳感器的主要作用就是采集船舶發電機的信號，隨后利用以太網和CAN總線向控制計算機傳輸這些信號，在經過相應的處理和分析之后，最終可以將船舶發電機的故障結果診斷出來。

3 船舶發電機智能故障診斷系統的相關技術

3.1 MATLAB 結構和VC++語言的結構交互

作為一種可以面向對象概念的先進的設計語言，VC++語言的設計與程序人員研發軟件的工作中的思維習慣相適應，而且VC++語言的構成也與軟件移植和維護比較適合。利用VC++語言能夠極大地提升軟件工程的質量。

作為一個具有完善功能的自包容和數據處理集成環境的程序設計，MATLAB在系統分析、科學運算、控制系統、數據處理等各個領域均得到了十分廣泛的應用，而且具有一系列的優勢。在對MATLAB進行運用的時候能夠將其功能充分地發揮出來，并且可以對其內置函數和工具箱進行充分地利用，并不用對外界的幫助進行借用就能夠將各種復雜的工作完成。只需要較好的程序在這個環境中就可以將非常復雜的工作完成，而且MATLAB具有一致性、較高的編程效率、可讀性、易學、易用等一系列的優勢，與其他編程語言相比，MATLAB在編程領域具有更強的功能[3]。

雖然MATLAB具有非常強大的功能，然而在具體的應用過程中仍然具有一系列的問題，這些問題主要包括以下幾個方面：首先，較弱的調試功能；其次，較低的執行效率：作為一種解釋性語言，MATLAB具有較低的執行效率，特別是在對循環語句進行執行的時候，具有特別低的執行效率，而在仿真解算的工作中必須要將高效率的執行代碼設置出來；最后，代碼重用的問題。對MATLAB的運用在現階段都是通過使用語言進行編寫的，因此有外部應用程序接口存在于兩者之間，這樣才能夠實現優勢互補，并且達到最優的運行效果。

3.2 配置編譯器

設計人員要想在VC++語言中成功的編譯MATLAB引擎程序，就必須要將擎頭文件engine.h包含進去，并且還要將libmat.lib、libeng.lib的MATLAB對應庫文件引入進去。也就是在將其中的一個設置打開之后，還需要實施以下操作：首先，要利用菜單選項將其中的設置屬性頁打開，隨后，要在Directories頁面中進入，對其中的Include files進行選擇，并且添加“C：＼MATLAB＼extern＼include”路徑；其次，對Library files進行選擇，并且添加“C：＼MATLAB＼extern＼lib＼win32＼microsoft＼msvc60”的路徑；最后，要利用菜單選項將設置屬性頁打開，隨后在Link 頁面中進入，并且開始編輯，添加libmat.lib、libeng.lib文件名[4]。大量的實踐經驗表明，在正式實施編輯的過程中能夠對libmat.lib、libeng.lib文件名進行直接選擇，隨后可以實施選項設置。在具體的設置工作中，只需要針對其中的第一步和第二步進行一次設置，而在第三步中則需要設置其中的每一個選項。

4 結語

在船舶發電系統中船舶發電機屬于核心部件，船舶發電機在科學技術不斷發展的今天也變得越來越高端。在這種情況下，智能故障診斷系統在船舶發電機中的應用也隨之出現了一系列的變化。智能化故障診斷系統屬于與社會科學發展趨勢相適應的一種非常有效的措施，在具體的應用過程中，通過智能診斷系統能夠更快地發現船舶發電機的故障，并且采取有效的措施解決和處理故障，防止出現人員傷亡和巨大的經濟損失，所以不斷地完善船舶發電機智能故障診斷系統對于船舶事業的發展來說具有十分重要的作用。

【參考文獻】

[1]劉峻華，孟清正，楊濤，張聘亭.船舶動力裝置可組態智能故障診斷系統設計[J]. 中國艦船研究，2011（02）.

[2]劉永建，朱劍英，曾捷.改進BP神經網絡在發動機性能趨勢分析和故障診斷中的應用[J].南京理工大學學報（自然科學版），2010（01）.

[3]俞希學，關磊，陳曉波，戴志偉.基于PCI-6624的船用發電機組動態轉速測試系統設計[J].電氣自動化，2015（06）.

[4]羅仕超.基于直流區域配電的船舶綜合電力系統分析及智能保護方式研究[J].中國水運（下半月），2015（11）.

[責任編輯：王楠]