[發(fā)明專利]船舶柴油發(fā)電機(jī)故障預(yù)測(cè)與健康狀態(tài)在線評(píng)估系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810447193.3
• 申請(qǐng)日: 2018-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN108520080B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳輝;宮文峰;張澤輝;管聰;高海波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F16/2458
• 分類號(hào): G06F16/2458;G06F16/242;G06F16/21;G06N20/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡琳萍;汪瑋華

本發(fā)明提出一種船舶柴油發(fā)電機(jī)故障預(yù)測(cè)與健康狀態(tài)在線評(píng)估系統(tǒng)及方法，包含有殼體、顯示器、警報(bào)器、電源和數(shù)據(jù)處理裝置，數(shù)據(jù)處理裝置包含有深度學(xué)習(xí)集成模塊、全生命周期歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、故障多模態(tài)專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，深度學(xué)習(xí)集成模塊采用集成學(xué)習(xí)方法，包含多種有監(jiān)督和無(wú)監(jiān)督的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型，故障多模態(tài)專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)包含所有故障特征數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)的故障類別標(biāo)記，還包括存儲(chǔ)器、GPU、CPU、外部設(shè)備控制接口、數(shù)據(jù)采集模塊和無(wú)線信號(hào)收發(fā)裝置，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)測(cè)及評(píng)估。本發(fā)明對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障預(yù)測(cè)、狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)和健康評(píng)估更準(zhǔn)確方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于船舶柴油發(fā)電機(jī)故障預(yù)測(cè)與健康評(píng)估的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶柴油發(fā)電機(jī)故障預(yù)測(cè)與健康狀態(tài)在線評(píng)估系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代科技和先進(jìn)制造技術(shù)的快速提高，船舶向著大型化、智能化、自動(dòng)化、集成化和多功能化方向發(fā)展，船舶柴油發(fā)電機(jī)作為大型船舶的重要?jiǎng)恿υ粗唬瑢?duì)保障船舶高效穩(wěn)定的航行具有不可替代的作用。船舶柴油發(fā)電機(jī)在復(fù)雜多變的海況環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，其工作負(fù)荷重，負(fù)載多變、并車與解電切換頻繁，受鹽堿腐蝕和高溫等影響易于發(fā)生各類故障。大型船舶是“獨(dú)立”航行在海上的復(fù)雜系統(tǒng)，當(dāng)航行過(guò)程中柴油發(fā)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，所有的檢修和排查工作都要求不能影響船舶的正常運(yùn)行；若故障無(wú)法有效及時(shí)的診斷和排除，將面臨“孤立無(wú)援”的局面，在強(qiáng)耦合狀態(tài)下一旦故障危害蔓延將可能帶來(lái)重大損失。由此可見(jiàn)，船舶柴油發(fā)電機(jī)的故障預(yù)測(cè)與健康評(píng)估對(duì)保障船舶的安全運(yùn)行至關(guān)重要，因此，船舶柴油發(fā)電機(jī)故障預(yù)測(cè)與健康評(píng)估系統(tǒng)裝置是十分重要的船舶運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)裝備。

在本發(fā)明之前，目前市面上針對(duì)船舶柴油發(fā)電機(jī)的故障預(yù)測(cè)和檢修維護(hù)的產(chǎn)品或方法較為稀少，運(yùn)用較多的仍是傳統(tǒng)的針對(duì)陸路裝備的“事后維修”、“計(jì)劃維修”和“定時(shí)維護(hù)”的方式，但是這套方法越來(lái)越不適于現(xiàn)代航運(yùn)的需求，因?yàn)樵诤Ｉ贤话l(fā)故障時(shí)，由于海上無(wú)法給船員足夠的時(shí)間去檢修，而外部救援又無(wú)法及時(shí)到位，并且船舶這種長(zhǎng)航時(shí)的大型裝備又不可能遇到問(wèn)題就反航，所以傳統(tǒng)的方式方法往往效率十分低下且不具智能性，并且以往的根據(jù)經(jīng)驗(yàn)定期維護(hù)和定時(shí)更換部件，以經(jīng)驗(yàn)估計(jì)零部件壽命的維護(hù)方式易于造成浪費(fèi)和誤判，帶來(lái)安全隱患，因此不能滿足船員智能故障預(yù)測(cè)和健康評(píng)估的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種船舶柴油發(fā)電機(jī)故障預(yù)測(cè)與健康狀態(tài)在線評(píng)估系統(tǒng)，對(duì)當(dāng)前正在運(yùn)行的設(shè)備提取自服役以來(lái)所有的歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，運(yùn)用深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行特征提取，并將其特征與故障多模態(tài)專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的故障集進(jìn)行特征匹配，從而評(píng)估當(dāng)前設(shè)備的健康狀況，并且準(zhǔn)確的對(duì)故障類型和壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而使船員可以在故障未發(fā)生或早期微小故障時(shí)能夠進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)和保養(yǎng)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：船舶柴油發(fā)電機(jī)故障預(yù)測(cè)與健康狀態(tài)在線評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，包括殼體、顯示器、警報(bào)器、電源和數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括深度學(xué)習(xí)集成模塊、全生命周期歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、故障多模態(tài)專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，殼體設(shè)置有腔體，在殼體上部中間位置處設(shè)置有無(wú)線信號(hào)收發(fā)裝置，在無(wú)線信號(hào)收發(fā)裝置的左側(cè)設(shè)置有數(shù)據(jù)采集模塊，在無(wú)線信號(hào)收發(fā)裝置的右側(cè)設(shè)置有電源啟閉按鈕，在無(wú)線信號(hào)收發(fā)裝置的正下方設(shè)置所述顯示器，在顯示器的正下方中間處設(shè)置有深度學(xué)習(xí)集成模塊，在深度學(xué)習(xí)集成模塊的左側(cè)設(shè)置有USB接口，在深度學(xué)習(xí)集成模塊的右側(cè)設(shè)置所述警報(bào)器，在深度學(xué)習(xí)集成模塊的下方左側(cè)設(shè)置所述全生命周期歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，在全生命周期歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的右側(cè)設(shè)置所述故障多模態(tài)專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，在故障多模態(tài)專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的正下方右側(cè)設(shè)置有存儲(chǔ)器，在存儲(chǔ)器的左側(cè)設(shè)置有圖形處理器GPU、在GPU的左側(cè)設(shè)置有中央處理器CPU，在CPU的左側(cè)設(shè)置有網(wǎng)絡(luò)模塊，在殼體的最底端右側(cè)設(shè)置所述電源，在電源的左側(cè)設(shè)置有外部設(shè)備控制接口，殼體內(nèi)的所有部件通過(guò)導(dǎo)線連接構(gòu)成通路。

按上述方案，所述深度學(xué)習(xí)集成模塊包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度信念網(wǎng)絡(luò)、遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、堆疊自編碼器、深度玻爾茲曼機(jī)、長(zhǎng)短期記憶模型、門控循環(huán)單元網(wǎng)絡(luò)及神經(jīng)圖靈機(jī)，深度學(xué)習(xí)集成模塊采用集成學(xué)習(xí)方法和自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)組合策略，將多個(gè)有監(jiān)督和無(wú)監(jiān)督的深度學(xué)習(xí)算法模型組合在一起并行數(shù)據(jù)處理。