基于Lab VIEW 平臺的船舶動力狀態監控系統的研究

姚晨，繆本樂，徐祖才

（1.中國船舶重工集團公司第七一一研究所，上海 201108；2.中國人民解放軍91860 部隊，上海 200000）

隨著科學技術的發展，應用現代化計算機軟件，可以幫助船舶管理人員對船舶的各個系統進行多角度的分析和檢測，特別是在Lab VIEW 軟件的應用幫助下，實現對船舶動力狀態實現高效的監管，成為行業內重要的檢測手段，引發從業人員的思考和探索，成為行業內的熱門研究議題。

1 船舶動力系統的監管軟件

船舶動力系統主要是以主動力、輔助動力、輔機設備等相關內容組成，因此，動力系統是船舶的核心內容，需要進行24 小時的監控和管理，確保船舶各個功能的有效實施。一方面，船舶動力系統為船舶的運行給予足夠的能量和動力，通過研究對應的監控體系，可以進一步保障船舶動力系統的安全性和穩定性。

船舶動力系統的監控體系，需要極為強大的信號采集能力、信息校準能力以及信息分析能力，因此，監控體系的完善和強大是保障船舶動力系統的重要基礎。作為船舶動力系統的監控體系，要實現對相關數據的有效分析和記錄，同時，利用現代化的計算機技術，保障監控目標可以完整將數據采集，同時，還能夠進一步利用相關計算軟件，實現對相關數據更深層次的分析和研究。

Lab VIEW 軟件平臺，是當前主流應用的可視化編輯平臺，結合當前最先進的電磁式轉速傳感器以及信號過濾裝置，實現對船舶動力系統不間斷的監測和檢查，確保船舶動力系統的各項故障可以及時發現和處理，并且還能夠將監控體系的各個硬件組成以及運行原理進行詳盡的介紹和論述。

2 船舶動力狀態的有效監督和診斷

作為船舶動力狀態的監管軟件平臺，要具備強大的監管能力，一方面，動力系統包含的裝置極為復雜和多樣，涉及的領域和范圍包括電子機械、熱學、動力學、工程學等一系列科學技術，包含的種類不僅應用范圍廣，同時，對應的難度也極為艱澀，需要極專業的從業人員才能夠有效駕馭。因此，通過對船舶動力狀態的不懈研究以及相關數據的對比和分析，以Lab VIEW 軟件為代表的監管平臺，有效實現傳統監管工作中的人工監管模式，將監控策略以及故障診斷等相關功能充分地應用和實現，解決傳統船舶管理模式的弊端和不足，實現對管理成效的巨大飛躍。

基于Lab VIEW 軟件的監管流程，船舶動力狀態以及故障診斷系統的主要工作順序為，通過Lab VIEW 軟件的傳感

器進行船舶主機運行轉速數據的記錄和分析，對船舶主機功率進行實時的傳輸和統計，將以上提取的信息進行匯總和收納，利用信號轉化器，以及預處理程度對特定的標志性信號進行數據提取，最終與數據庫的代表問題數據進行對比和分析，按照相應的數據內容進行多種數據的佐證。另外，將故障的來源以及多種可能性進行傳輸，確保船舶管理人員以及維護人員可以第一時間了解相應的問題，開展相應的維修機制。通常，利用Lab VIEW 軟件平臺，對船舶的動力系統進行監管和診斷的方式，是按照測量法、數據模型、故障樹推理法、統計分析法等方式進行預判，以故障樹推理法為例，在對船舶動力系統進行監控和診斷時，結合動力裝置的功能以及結構的具體關系進行相關內容的判斷和研究。

3 以Lab VIEW 平臺為核心，深化船舶動力狀態監控系統的研究

（1）監控系統的設計方案。以Lab VIEW 軟件為核心，利用其可視化編程平臺，設計出一款新型船舶動力狀態以及故障診斷的有效措施，系統整體方案按照軟件硬件兩部分進行設計。硬件體系中，利用多種傳感器分別安置在不同的設備中，根據不同設備的運行功率以及運行情況進行數據傳輸以及數據匯總，例如，在工控機、打印機、信號調整電路等相關設備進行監控和管理，按照對應的設備運行情況進行數據匯總，結合數據中心的癥狀數據中心的內容進行對比和分析，可以快速得出船舶動力系統硬件設備的問題和解決措施。硬件設備的價值是利用傳感器，隨時隨地收集相關設備的信息和數據，同時，利用相關數據發送到信號調節裝置進行數據翻譯，最終在船舶動力裝置中表達相應的結果。在軟件體系中，首要工作是建立強大的數據庫，確保船舶動力系統各項問題的數據可以進行科學的對比和分析，另外，當數據一致時，還要進行及時的報警和警戒。基于Lab VIEW 軟件的可視化操作編輯平臺，以BP 神經網絡為基礎，通過對收集到的數據進行處理和分析，確保數據得到完整的轉化和翻譯，對比數據庫系統的相關問題數據，利用圖形化顯示模式進行對應結果的表達，最終確定問題的具體類別以及處理方式。無論是硬件體系還是軟件體系，都是幫助船舶管理者可以在第一時間發現船舶動力系統的問題和原因，從而制定相應的解決措施，在第一時間完成對系統的修復和處理。

（2）動力狀態信號采集以及濾波模塊。由于船舶動力系統的監控成效，主要取決于主機的信號采集精度，因此，應用信息采集能力強大的傳感器，對監控成效的影響極為深遠。船舶動力監控系統的傳感器，務必要符合高精度、高效能、非接觸等特性，并且可以借助電磁式轉速傳感器將船舶主機的運行信息進行記錄和傳輸。通常，電磁式轉速傳感器的安裝位置，大多是正對著電極飛輪盤齒的位置，根據齒輪運轉過程中與齒根的交替過程，會經過電磁傳感器的磁路，進而引發傳感器磁通量的周期性變化，并且按照變化的情況進行信號數據的分析和統計，從而獲取到船舶動力系統的運行狀態。在船舶動力監測系統中，除了電磁轉速傳感器之外，還有信號濾波以及降噪技術，都能夠實現對船舶動力系統進行全方位的監控和監測。

基于Lab VIEW 軟件平臺中的數字濾波器，可以結合船舶動力系統的轉速數據特點，進行數字模型的分析和計算，利用相關數學公式，在電子計算機的幫助下，實現對數據的有效計算，進而得出相應的動力系統運行情況。

（3）以Lab VIEW 軟件平臺為核心的動力狀態監控系統分析。Lab VIEW 軟件中的虛擬儀器，是以G 語言為主的應用開發工具，通過在Lab VIEW 軟件內部進行多種圖像數據的結合，結合G 語言進行新程度開發以及編程工作，進而促使編程效率的改善和提升。Lab VIEW 軟件的船舶監控系統主要包含四個標準模塊：（1）數據采集模塊，利用Lab VIEW 軟件中數據采集技術，對船舶動力裝置的電壓信號進行信號強度分析以及信號監測，利用波形顯示技術以及存儲技術進行體現和表達。（2）信號處理模塊，對采集的所有信號進行標記和分類，并且按照不同設備的信號數據進行分門別類的統計和梳理，最終對信號進行平滑處理以及頻域變換，簡單來說，是將大量的數據進行挑選和分析，翻譯成可以理解的內容和含義。（3）主機運行模塊，利用Lab VIEW 軟件的顯示插件，對主機運行模塊的電機轉速、油壓等參數進行數據分析以及實時監控等，進一步實現對動力系統的有效監管。（4）對主機特性分析以及對輔機特性進行分析。通過將相關數據與數據庫的內容進行對比，從而進一步了解主機數據的問題和狀態，當數據未能有效匹配時，代表主機運行情況正常，當數據匹配成功時，說明主機存在對應性的問題，需要進行解決。

4 結語

綜上所述，船舶動力裝置結構復雜，包含裝備種類眾多，另外，對應的環境以及管理要求較為多樣化，從而導致在設備存在不同程度的不確定性和不穩定性。借助Lab VIEW 軟件平臺，實現對船舶動力系統的有效監管，解決了傳統動力系統存在的不足和問題，利用Lab VIEW 軟件，實現對硬件設備以及軟件程序的有效融合，實現對船舶動力系統的全方位管控。