船舶儀器儀表的智能化管理措施

周培培

摘要：隨著船舶設備制造技術的發展，設備的結構和技術越來越復雜，隨之要求船員的現場故障診斷、隔離和維修能力也越來越高。隨著工業現代化的快速發展，液壓技術以其操作平穩、操作簡單、功率重量比大、無級調速、調速范圍寬等優點，在船舶工業中得到了廣泛的應用，包括舵機、發電機、甲板機械等。然而，盡管液壓技術在工業化發展中發揮著重要作用，但液壓系統中也存在一些困難和問題，其中最突出的是液壓系統的故障診斷。液壓系統一旦發生故障，由于其自身的缺點，很難判斷故障的原因，確定故障的位置。

關鍵詞：船舶;儀表;液壓;智能化;管理

1導言

船舶在航行過程中，船員的職責不僅是操作人員，而且擔負著船體的維護工作。除要求機組人員準確操作設備外，還要求機組人員具備重要設備的日常維護、現場故障定位和維護能力。從相關研究成果表示，船體結構越復雜，需要的技術含量越高，相關設備的操作難度與操作人員的數量也成正比。同時，船體結構對于維護人員的要求也比較高，維修人員需要結合現場故障的具體情況，根據故障發生的原因，制定相應的維護措施。

2 IETM技術用于設備故障診斷隔離的效益

2.1快速取得技術信息

船體故障維修過程中，首先需要明確技術數據信息，因此，如何快速獲取技術信息是儀器儀表正常運行的關鍵。同時也關系到維修的效率。IETM系統在不同層次的設備中組織各種信息，為用戶提供樹形結構，方便用戶分類和搜索;IETM系統提供基于關鍵字的全系統搜索和頁面搜索;IETM提供豐富的鏈接功能，維修人員在故障排除時可以輕松鏈接。拆卸圖紙并訂購相關零件的信息。

2.2降低故障誤報效率

儀器儀表設備在使用過程中出現的故障有一部分屬于誤報警故障。維修人員需要準確的識別哪些是誤報警故障，才能提升設備的維修效率。如果維護人員不能準確的維護故障，這些誤報警故障就會出現在相關的記錄報告中，不利于維修人員經驗的積累。通過使用IETM，可以大大減少類似事件。

2.3提升故障診斷隔離的準確性

故障定位是故障維修中最困難的一步。使用紙質手冊來隔離故障是非常繁瑣的，而且往往無法在有限的時間內確定故障的原因。另外，根據傳統的隔離方法一步一步地找出故障原因，也很容易造成故障，所以必須重復或向上級維修單位匯報。針對交互式電子技術在故障診斷中的應用效果，國外進行了一系列的實驗研究。實驗結果表明，熟練維修人員的故障診斷隔離精度提高了40%，非熟練維修人員的故障診斷隔離精度提高了30%。因此，在IETM的幫助下，非熟練維修人員也可以跟熟練人員一樣完成故障隔離的過程。

3智能儀表

3.1儀器

儀器是測量、分析、控制和顯示客觀物質世界的基本手段和設備。它們也是科學技術發展的重要工具。先進水平是國家乃至社會科學技術發展和經濟發展的重要保障和前提。這也是推動中國構建和諧社會進程的巨大動力。

3.2智能儀表性能特點

智能儀表將計算機技術、自動控制技術和測量技術集成到儀表設計中，使儀表體積更小、功能更強。它的軟件功能意味著可以嵌入人工智能。其功能特點主要體現在：

（1）在測量過程中，將計算機技術應用于儀器，可以簡化硬件結構，提高儀器自動化程度;另一方面，可以通過軟件編程實現儀器的各種功能。

（2）可以存儲和計算測量數據，主要有兩個方面：提高測量結果的準確性和結果的后續處理。

（3）單片機的引入，使多功能智能儀表具有多功能性。通過測量過程的軟件控制和數據處理能力，可以實現以前儀器儀表不能匹配的許多功能，如自動故障診斷、自動量程切換、圖形顯示和輸出打印等，各種新功能還在開發中。

4船舶儀器儀表的智能化管理措施

4.1基于淺層知識的故障診斷專家系統

以領域專家和用戶的常識和經歷為核心內容，經過通過產生式推理或者推理演繹過程獲取結果。最終目標是找到一組與給定癥狀的原因相同或最符合的故障集合。推理中常用符號常識和數值常識。符號常識一般用來表示問題與癥狀之間的因果關系，而數字常識一般用來反映問題與癥狀之間因果關系的程度（如概率）。該專家系統具有常識表達直觀、方式標準、推理速度快等優點。這個專家系統的缺陷是它需要太多的常識完整性。

4.2船舶機電設備智能化

船舶機電設備的智能化是實現船舶智能化最為重要的基礎。但船舶上的機電設備種類繁多，大設備包括主柴油機、發電機組和主配電板等，小設備包括雷達、GPS導航、電話機等，一般有幾十甚至上百種機電設備，且設備對應的廠家不同會導致各機電設備相互配合上會出現協調困難的問題，這對于船舶智能化發展是嚴峻的考驗。

按機電設備的用途來分，大致可分為動力系統、電源系統、配電系統和用電系統。動力系統是給船舶及其電源設備提供動力的系統，包括主柴油機、齒輪箱、螺旋槳等;電源系統是給船舶用電設備提供電力的系統，包含發電機組、軸帶發電機、變速恒頻恒壓發電機等;配電系統是將電源輸配送到船舶的各個位置，以滿足船舶各個用電設備的需求，包括主配電板、應急配電板、充放電板等;用電系統即各種用電設備，主要是以電動機、照明、船舶電器為主。

4.3故障技術信息的搜集與整理

故障技術信息來源包含初步設計數據、實驗數據和使用經驗數據。初步設計資料是指空調體系設計廠家在設計過程中形成的各種技術文件，包含體系結構分化手冊、技術原理手冊、備件技術圖紙、技術性能要求手冊、操作手冊、保護手冊、故障診斷書等。Agnosis Book等Agnosis阻隔手冊等技術原理手冊和技術性能要求手冊與故障診斷阻隔活動沒有直接關系，但它們為故障診斷阻隔活動的開展供給了參考數據，是不可訪問的技術數據。

實驗數據是指設備在各階段實驗過程中發現的與故障有關的數據。實驗階段包含設計定型后的理論驗證、樣機實驗和工廠實驗。通過這些數據，能夠有效地找到體系中容易發生故障的部分，斷定故障診斷阻隔的優先級。

經驗數據是指設備投入運轉一段時間后，在體系保護、故障診斷阻隔和部件保護過程中堆集的數據的搜集。數據收集有助于斷定體系各組成部分的健康狀況，診斷和阻隔專家體系的常識推理。

4.4解決信息融合問題

IBS處理多源異構數據，包括船舶導航狀態、環境感知、船舶控制、數據傳輸和存儲。簡單地整合和組合這些信息很難完全反映這些信息的價值。就故障診斷而言，只有在對各種數據進行有效分析后，才能識別出實際的故障類型;就航行設計而言，應有效的連接船舶周圍的條件和環境，分析船舶本身的動態性能和經濟性，并對其進行優化。航行路線和速度的設置應采用多目標優化的方法，對于數據傳輸而言，應以網絡為基礎。實際情況、數據傳輸頻率和實際內容得到有效調整。為此，IBS必須進一步探討信息之間的關系和矛盾，利用證據理論的實際應用，在貝葉斯理論的基礎上，促進船舶性能的提高，使船舶處于最佳狀態。

4.5船舶智能導航

隨著計算機、傳感器、通信和信息技術的不斷發展，導航設備、自動化設備和環境意識設備的優化升級得到了有效的促進。目前，物聯網（IOT）、信息物理系統（IPS）和大數據技術在船舶領域得到了廣泛的應用，使得船舶與海岸之間的信息交換更加有效。這為新一代集成船橋系統的建立奠定了堅實的基礎。新一代IBS具有高質量的綜合導航、船舶自動裝卸、導航過程中出現故障時的自動診斷等優點。此外，IBS還可以對船舶周圍環境及其自身狀態進行有效的監控，從而有效地保證船舶航行的安全，同時也有效地節約了運營成本。

結語：對于船舶結構來說，其集成度較高，數量比較多，這也是現代裝備制造業發展的主要趨勢。制造上的難度給設備制造單位提出了更高的要求。從目前來看，IETM技術在船舶制造領域發揮了很大的作用。相對于船舶儀器儀表來說，需要從液壓系統、測量方法以及智能化維修方面進行不斷的嘗試與研究。

參考文獻：

[1]高金龍.基于虛擬儀器的船舶柴油機數據采集分析系統研究[D].天津理工大學，2018.