[發明專利]一種基于數字孿生技術的船用柴油機性能評估方法

有效

• 申請號: 202011361268.X
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112508373B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 景旭文;魏凱;常文君;周宏根;康超;劉金鋒;李炳強;陳宇;鄭海南;張野;孫弘
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G06Q10/063
• 分類號: G06Q10/063;G06F30/20;G06F18/25
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種基于數字孿生技術的船用柴油機性能評估方法，包括以下步驟：步驟1：構建船用柴油機數據感知系統，實時采集柴油機在物理空間上的運行數據信息；步驟2：依據感知數據采集到的實時數據和性能評估相關的歷史數據，創建船用柴油機性能評估數字孿生模型；步驟3：構建信息交互系統，實現虛擬模型與數據感知系統之間的數據交互；還連接了數據感知系統、虛擬模型與信息存儲系統；步驟4：添加信息服務系統，為評估服務系統奠定基礎；評估服務子系統對虛擬模型進行仿真、調試和檢測，根據信息管理子系統提供的數據對虛擬模型進行更新；步驟5：利用信息服務系統中信息管理子系統，實現船用柴油機的性能評估。

技術領域

本發明涉及一種船用柴油機性能評估方法，尤其涉及一種可以對性能指標進行預測的船用柴油機性能評估方法。

背景技術

柴油機作為船舶核心動力裝備，其性能直接決定船舶的機動性、經濟性等指標，其性能下降或者出現故障，都會影響船舶性能的發揮，嚴重時可能導致船舶癱瘓。因此，準確有效地評估船舶柴油機的性能，對于保證柴油機正常運行、降低故障發生率具有重要意義。

浙江大學李增芳提出了一種基于組合式神經網絡的柴油機性能狀態評估模型，有效解決大樣本下神經網絡訓練速度慢和難以收斂的問題，提高了柴油機性能評估預測精度；大連海事大學劉伊凡以平均值模型為基礎，建立柴油機非線性狀態空間模型，用來描述柴油機性能，性能評估結果可以描述主柴油機的性能退化過程。雖然，針對柴油機性能評估的研究較多，但是眾多研究多基于柴油機靜態參數信息，無法實現柴油機運行狀態下各信息融合相互作用的動態性能評估。

目前，數字孿生技術已經被提出，并通過構建數字化的虛擬模型反映物理世界實體信息，強調反映真實實體信息的數字化虛實融合，實現了物理世界與虛擬模型間的高度一致性，避免了對實體多方面靜態信息表達的困境。

發明內容

發明目的：本發明旨在提供提供一種基于數字孿生技術的船用柴油機性能評估方法，解決船用柴油機性能評估效率低、實時性差、信息難以共享、性能指標覆蓋率低的問題。。

技術方案：本發明所述的基于數字孿生技術的船用柴油機性能評估方法，包括以下步驟：

步驟1：構建船用柴油機數據感知系統，所述船用柴油機數據感知系統由柴油機實體、數據采集設備、柴油機運行的物理環境組成；所述船用柴油機數據感知系統通過在柴油機實體和柴油機運行環境布置傳感器，實時采集柴油機在物理空間上的運行數據信息；

步驟2：依據數據感知系統采集到的實時數據和性能評估相關的歷史數據，創建船用柴油機性能評估數字孿生模型，所述數字孿生模型由船用柴油機虛擬模型、實時感知數據和虛實映射機制組成；

步驟3：依據船用柴油機性能評估數字孿生模型，構建信息交互系統，所述信息交互系統不僅作為虛擬模型與數據感知系統的聯系，實現虛擬模型與數據感知系統之間的數據交互；還連接了數據感知系統、虛擬模型與信息服務系統；

步驟4：依據性能評估數字孿生模型和信息交互系統，添加信息服務系統，所述信息服務系統由信息管理子系統和評估服務子系統組成；其中，信息管理子系統對數據感知系統和虛擬模型的實時數據進行數據計算、數據分析，為評估服務子系統奠定基礎；評估服務子系統對虛擬模型進行仿真、調試和檢測，根據信息管理子系統提供的數據對虛擬模型進行更新；

步驟5：利用信息服務系統中信息管理子系統，實現船用柴油機的性能評估，首先對船用柴油機單個性能進行評估；然后對單個性能評估結果進行數據融合，從而實現船用柴油機整機性能評估；

進一步的，所述步驟1中，構建船用柴油機數據感知系統的具體實現方法如下：

數據感知系統Ts以柴油機實體Di為對象，對柴油機實體的靜態信息Sts和動態信息Dys進行感知；