[發明專利]一種壓載水設備的故障診斷方法

在審

• 申請號: 202010182704.0
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111319731A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 張衛東;歐林林;沙志軍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B63B79/20
• 分類號: B63B79/20;B63B79/30;G06N3/04;G06N3/08;B63B43/06
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 丁云

本發明涉及一種壓載水設備的故障診斷方法，該方法包括如下步驟：(1)在壓載水設備上設置監測點，采集表征壓載水設備運行狀態的故障特征數據；(2)構建SOM?BP神經網絡，所述的SOM?BP神經網絡由SOM神經網絡和BP神經網絡串聯而成，將故障特征數據作為SOM?BP神經網絡的輸入，壓載水設備運行狀態作為SOM?BP神經網絡的輸出；(3)訓練SOM?BP神經網絡獲取網絡參數；(4)將測試的故障特征數據輸入到訓練好的SOM?BP神經網絡進行測試。與現有技術相比，本發明無需大量的訓練數據便能獲得高精度診斷模型，提高壓載水設備的故障診斷率。

技術領域

本發明涉及船舶技術領域，尤其是涉及一種壓載水設備的故障診斷方法。

背景技術

船舶空載時為了保持一定的吃水深度不至于傾覆，因此在船舶空載時一定要將一定量的海水抽入船艙底部，使其能夠在海上保持平穩并且抵抗一定的風浪。在船舶載貨時，再將這部分抽取的海水排除，使得船舶的吃水深度不至于過深。這部分海水稱為船舶壓載水。壓載水是保證船舶航行安全的重要措施，但其抽入和排出的過程中，帶來了大量的微生物，嚴重影響世界的海洋環境。

由于船舶壓載水給海洋帶來了巨大的危害，在2004年國際海事組織制定了具有國際法約束力的強制性公約《國際船舶壓載水和沉積物控制與管理公約》，該公約于2017年9月正式生效，研發達標的船舶壓載水處理系統已經成為如期執行公約的關鍵。為了能夠更好地保護海洋資源，部分國家制定了更加嚴格的壓載水排放標準，例如美國的USCG標準。可以預見在不久的將來，國際上將會出臺更加嚴厲的壓載水排放標準，因此研制優質的船舶壓載水系統已經成為各國發展船舶事業的重要標準。

壓載水設備在運行的過程伴隨著壓載水設備管道堵塞，壓載水設備線路故障以及壓載水設備密封圈損壞等故障。但是，壓載水系統布置比較分散，管路也錯綜復雜，壓載水設備的種類繁多，在系統運行的過程中出現故障，其出現故障的部位不易察覺和查找。按照傳統的故障排查法去排除故障，費時費力，如果處理不當或者處理不及時，則會給船舶的運營安全造成巨大的影響，同時給船舶公司帶來巨大的經濟損失。因此，研制壓載水設備故障檢測方法，能夠減少船舶公司維修壓載水設備的人力和物力，提高壓載水設備的故障診斷率，進而提高船舶的自動化水平。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種壓載水設備的故障診斷方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種壓載水設備的故障診斷方法，該方法包括如下步驟：

(1)在壓載水設備上設置監測點，采集表征壓載水設備運行狀態的故障特征數據；

(2)構建SOM-BP神經網絡，所述的SOM-BP神經網絡由SOM神經網絡和BP神經網絡串聯而成，將故障特征數據作為SOM-BP神經網絡的輸入，壓載水設備運行狀態作為SOM-BP神經網絡的輸出；

(3)訓練SOM-BP神經網絡獲取網絡參數；

(4)將測試的故障特征數據輸入到訓練好的SOM-BP神經網絡進行測試。

所述的監測點包括設置在壓載水設備上的壓力監測點、流量監測點和壓載水泵輸出功率監測點，所述的壓力監測點和流量監測點分別設置多個。

所述的壓載水設備運行狀態包括系統正常運行、海底濾器堵塞、壓載水泵泵軸磨損、閥門堵塞、管段泄露以及傳感器損壞。

將故障特征數據輸入至SOM-BP神經網絡前首先進行故障特征數據的歸一化處理。

所述的SOM-BP神經網絡包括依次連接的輸入層、競爭層、隱含層和輸出層，所述的輸入層包括多個節點，每個節點對應輸入一個監測點處的故障特征數據，所述的輸出層用于輸出壓載水設備運行狀態概率，輸出層節點個數與設定的壓載水設備運行狀態個數相等。