船舶柴油機智能遠程故障診斷系統(tǒng)研究

楊北勝 韓顏

摘 要：隨著當今經(jīng)濟科技的快速發(fā)展，我國的交通運輸行業(yè)也取得了一定的進步，這其中對于船舶柴油機的研究也逐漸引起關注。因為柴油機是支持船舶順利航行的基礎動力，是船舶進行一切物理運動的重要保障，所以柴油機的運轉(zhuǎn)情況決定著船舶海上航行的安全性，基于此目的，加強柴油機的日常維護修理以及故障的及時檢測工作很有必要。本篇文章將研究重點放在柴油機的智能遠程故障查驗系統(tǒng)方面，詳細對該系統(tǒng)進行科學合理的分析探究，通過簡要概述柴油機在日常航行中的具體故障從而提出解決方案，提高柴油機的故障查驗系統(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。

關鍵詞：交通運輸；船舶柴油機；基礎動力；故障查驗系統(tǒng)

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）15-0055-02

對于機件系統(tǒng)完備的船舶來說，柴油機是保證其正常航行的基礎，是其實現(xiàn)機械運動的內(nèi)在保障，所以，當柴油機發(fā)生故障問題時，將影響整艘船舶的出海運動并極大程度的威脅船上人員的生命安全。基于此，船舶工作人員就應該對柴油機的日常工作情況進行嚴格監(jiān)控，注意故障診斷及維修操作，以此保障柴油機的正常發(fā)動。在診斷故障階段，相關負責人員可以利用衛(wèi)星通信或網(wǎng)絡系統(tǒng)將船舶的柴油機各項工作參數(shù)傳輸給負責故障診斷的相關單位，經(jīng)過單位中專業(yè)人士的研究探討，總結(jié)出針對柴油機故障的解決措施，并將該方案通過遠程通信系統(tǒng)發(fā)送回船舶上的負責人員，這些工作人員參照解決措施進行故障的維修工作，以此保證船舶上柴油機的順利工作。

1 實際船舶中柴油機的故障判斷方式存在的問題

1.1 知識系統(tǒng)過于復雜

在日常船舶柴油機的診斷過程中，相關責任人為了保證柴油機診斷系統(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，而要想獲得精準使用的參考資料，就應持續(xù)收集國內(nèi)外船舶診斷專家的實際工作經(jīng)驗技巧及具體操作流程，只有這些專業(yè)知識層面做到全面且具體，柴油機的故障診斷精確度才能有所提高，也正因在獲取相關資料的準備工作過于繁雜，所需獲得的經(jīng)驗技術(shù)材料涵蓋極廣，使得在初期知識采集過程中，相關工作人員的工作內(nèi)容及其巨大，大大增加了工作難度。

1.2 發(fā)動機解決措施的局限性

在維修人員進行柴油機的故障診斷過程中，由于受到跨系統(tǒng)不得查驗的限制，在實際檢查故障階段，只能檢測柴油機的某一部位或個別系統(tǒng)的實際故障問題，且只能對這一部分故障進行解決，但是對于跨系統(tǒng)的相關問題則不能實行全面的探究，最終不能從根本上解決柴油機的機體故障，即柴油機存在的問題是無限的，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

在實際對船舶柴油機進行故障診斷的過程中，相關人員的診斷技術(shù)并不能與專家的研究經(jīng)驗有效的結(jié)合，使得實際維修原理與專業(yè)技術(shù)脫節(jié)，二者不能協(xié)調(diào)統(tǒng)一的共同進行，而只利用一些基礎檢修原理的診斷方法并不能保證柴油機的正常運行，且工作效率極差，工作人員面對此類問題時不得反復對柴油機進行故障維修，不但浪費時間，而且增大成本投入量，降低經(jīng)濟效益。

1.4 缺乏自動獲取知識的能力

當今時代，在船舶柴油機的智能診斷體系中，缺乏一定的技術(shù)支持，使其在自動獲取知識方面并不理想，工作效率較低。相關研究人員在日常工作中也對柴油機診斷系統(tǒng)做出一定的優(yōu)化處理，使其能夠自動獲取知識的能力有所提高，但是這種研究的功效甚微，最終實現(xiàn)效果不夠理想，診斷系統(tǒng)的自動獲取能力依然不足。這是因為在該系統(tǒng)獲取知識資源的過程中，其知識來源只有相應的知識庫，這種獲取渠道單一的方式嚴重影響了診斷系統(tǒng)的知識儲備和自我完善能力，使其在獲取知識方面嚴重能力不足。

2 船舶柴油機故障診斷系統(tǒng)的關鍵性技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)的搜集

柴油機實現(xiàn)遠程操控及故障診斷的第一工序就是相關數(shù)據(jù)的搜集工作，該過程對整體故障查驗工作意義重大。所謂數(shù)據(jù)的收集，就是在船舶中利用多個傳感器使模擬量實化為數(shù)字量，繼而運用計算機對此類數(shù)據(jù)實行計算顯示等操作，在這里，模擬量主要指柴油機實時溫度、壓強以及噪音等因素，待相關數(shù)據(jù)收集完成后，再對其進行專業(yè)化評估研究，并將分析結(jié)果上傳給研究部門，進而實現(xiàn)故障的精準判定。

2.2 參數(shù)處理和報警功能

這里的參數(shù)關系是該參數(shù)所屬設備或系統(tǒng)間的各項關系共同決定的，而參數(shù)關系又被劃分為以及參數(shù)關系和二級參數(shù)關系，所謂一級參數(shù)就是指那些對診斷工作有直接性影響的參數(shù)，而二級參數(shù)就是指對故障診斷存在間接影響的參數(shù)。在船舶柴油機實際發(fā)生故障問題時，一級參數(shù)會有相對較為顯著的改變，而二級參數(shù)也會相應發(fā)生變化但這種改變較為微小，至于個別不發(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，由于柴油機相關參數(shù)被分為兩級，故此能夠直接將參數(shù)輸入到報警系統(tǒng)之中，無需實行二次診斷，此種類型叫做開關量；另一類型則被稱為模擬量，而模擬量又可分成兩種實現(xiàn)形式，一種為參數(shù)越限報警監(jiān)控，另一種為參數(shù)異變報警監(jiān)控。此外，柴油機系統(tǒng)會固定日期對各模擬參數(shù)實行監(jiān)督查驗作業(yè)，并將在此過程出現(xiàn)異常的參數(shù)歸為報警行列中，并對參數(shù)極度異常的項目進行打包操作。

3 船舶柴油機故障診斷策略

3.1 船舶柴油機的診斷

對于船用柴油機，其內(nèi)部系統(tǒng)非常復雜。中國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)存儲和傳播信息的方式與人類神經(jīng)網(wǎng)絡非常相似。神經(jīng)網(wǎng)絡可以高效，準確地處理不確定信息，甚至可以處理錯誤信息。它也可以同時處理大量的信息。它還具有自我處理，自我組織，自學和聯(lián)想記憶能力。這個神經(jīng)網(wǎng)絡是建立的。該模塊能夠?qū)Σ裼蜋C故障進行準確的診斷，并且能夠更加快速地獲取準確，準確的信息。離線學習目標也可以實現(xiàn)。

3.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷

用這種故障診斷方法，輸入神經(jīng)元是失敗的標志，輸出神經(jīng)元是診斷失敗。在排除故障之前，必須對網(wǎng)絡進行培訓，以通過一組故障樣本完成培訓，以驗證網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和參數(shù)。只有在訓練完成后，才會將故障發(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 船舶柴油機故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢分析

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

4.1 專家系統(tǒng)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡充分結(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)驗和判斷來檢測和確定故障，所以對于一些非線性問題故障不能得到及時有效的判斷。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。人工神經(jīng)網(wǎng)絡在應用的過程中可以借助樣本訓練更好地確定故障的位置和類型，同時也能更好地保證傳播柴油機診斷的效率。此外其還能進一步判斷專家系統(tǒng)在運行過程中可能存在的不足。專家系統(tǒng)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡之間的有機結(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)絡作為專家系統(tǒng)的主導這一課題還需要技術(shù)人員進行更為深入且全面的研究。

4.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡與模糊推理的有機結(jié)合

人工神經(jīng)網(wǎng)絡在應用的過程中雖然可以對人的思維邏輯進行模擬，進而更好地保證診斷知識的處理效果，但是這種僅僅依靠思維邏輯的診斷方式也可能會忽略很多重要的信息。而采用模糊推斷就能夠?qū)崿F(xiàn)對多種故障信息的綜合性分析，進而更好地保證診斷的科學性和有效性。此外，人工神經(jīng)網(wǎng)絡與模糊推理的結(jié)合一定要科學處理二者之間的結(jié)構(gòu)問題，保證結(jié)構(gòu)的兼容性與合理性。當前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡與模糊推理共有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式。第一種是對人工神經(jīng)網(wǎng)絡進行模糊化處理，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)絡之中，進而更好地保證二者之間的相容性，保證二者能夠充分發(fā)揮自身的價值和作用。但在當前的研究當中還需要加大對何種方式能夠更好地實現(xiàn)其作用及效果進行詳細的分析和驗證。

4.3 智能化診斷方式

與傳統(tǒng)的傳播柴油機故障診斷方式相比。智能化診斷方式的優(yōu)勢十分明顯。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)檢測方式來實現(xiàn)故障診斷的功能。這種檢測模式在智能化診斷中還需要不斷的改進和完善。而專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡以及模糊診斷等多種方式的應用雖然能夠更好地推動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和完善。而未來船舶柴油機的工作和運行環(huán)境勢必會更加復雜，所以在智能化診斷的過程中也應積極采用多種診斷方式來提高智能化診斷的質(zhì)量及水平。此外對精確度較高的故障還應積極采用智能化維修方式，以此來更好地提升維修的質(zhì)量及效率。

5 結(jié)語

船舶能夠正常出海作業(yè)的核心基礎就是柴油機的正常運行，可以說柴油機的整體運轉(zhuǎn)情況決定著船舶日常作業(yè)的各項環(huán)節(jié)。所以相關人員需要加強對柴油機智能故障診斷的相關技術(shù)能力，通過總結(jié)當前柴油機在故障診斷階段存在的問題，繼而進行分析討論，并且有針對性的提出相關解決方案加強診斷系統(tǒng)的能力，在診斷過程中，可應該詳細了解各參數(shù)之間的內(nèi)在關系，并利用此種聯(lián)系加強故障檢測效率。只有柴油機的智能故障檢測系統(tǒng)得以完善強化，船舶的整體作業(yè)才能有效保障，經(jīng)濟效益獲得最大的同時船上人員的安全也得到維護。

參考文獻

[1]劉周書.船舶柴油機監(jiān)測與故障診斷方法分析[J].時代農(nóng)機，2017，44（05）：54+97.

[2]盧志美，曹熙武，梁進奕，覃神全.柴油機智能故障診斷技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J].裝備制造技術(shù)，2010（01）：107-109.

[3]郭國軍，孫亞麗.船舶柴油機監(jiān)測與故障診斷技術(shù)分析[J].科技風，2016（15）：147.

[4]嚴新平，李志雄，張月雷，袁成清，彭中笑.船舶柴油機摩擦磨損監(jiān)測與故障診斷關鍵技術(shù)研究進展[J].中國機械工程，2013（10）：1413-1419.

[5]馮長寶，韓忠偉，孫沫莉.遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡在船舶柴油機故障診斷中的應用[J].艦船科學技術(shù)，2016（06）：40-42.

[6]肖擁軍.探討船舶柴油機摩擦磨損在線監(jiān)測與遠程故障診斷關鍵技術(shù)研究[J].數(shù)字技術(shù)與應用，2014（05）：129.

[7]喻方平，金華標，常勇，楊建國，嚴新平.船舶柴油機狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷儀設計[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2002（03）：312-314.