[發明專利]船舶機艙遠程監測報警系統

在審

• 申請號: 202110651963.8
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113395491A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 胡以懷;郭磊;蔣佳煒
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;H04L29/08;G06T19/20;G08B19/00;G08B25/08
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張靜潔;徐雯瓊

1.一種船舶機艙遠程監測報警系統，其特征在于，包括參數監測模塊、機艙攝像機、紅外熱像儀、振動和噪聲傳感模塊、岸基監測終端和三維顯示工作站；

所述參數監測模塊包括多種安裝于船舶機艙內各處的傳感器，傳感器用于采集船舶機艙內主要設備的工況參數，參數監測模塊用于將工況參數傳遞給海事衛星；

所述機艙攝像機和所述紅外熱像儀分別用于獲取船舶機艙的靜態圖片和紅外熱像圖，并將靜態圖片和紅外熱像圖傳遞給海事衛星；

所述振動和噪聲傳感模塊包括安裝于船舶機艙各處的振動和噪聲傳感器，振動和噪聲傳感器用于采集船舶機艙內主要設備的振動和噪聲信號，振動和噪聲傳感模塊用于將振動和噪聲信號傳遞給海事衛星；

所述岸基監測終端用于接收海事衛星傳遞的工況參數、靜態圖片、紅外熱像圖以及振動和噪聲信號，并傳輸給三維顯示工作站；

所述三維顯示工作站基于工況參數、靜態圖片、紅外熱像圖以及振動和噪聲信號，結合預先建立的船舶機艙的三維模型建立船舶機艙的三維場景，三維場景可互動并通過可視化界面顯示。

2.如權利要求1所述的船舶機艙遠程監測報警系統，其特征在于建立多源信息的數據庫，進行所述三維模型與所述數據庫之間的聯動；

所述數據庫用于記錄工況參數、靜態圖片、紅外熱像圖以及振動和噪聲信號，所述三維模型采用如下方式建立：

將船舶機艙至少分成主機艙、舵機間、分油機間和發電機間部分，利用3ds Max軟件和Unity 3D的三維建模功能分別建模，包括對應燈光、儀表和警報的效果展示。利用Unity3D內置的UGUI系統搭建UI界面模塊，在三維顯示工作站上形成可視化界面，可視化界面用于顯示三維動畫效果；

通過腳本文件與三維模型關聯，使用C#編程實現三維模型的聯動，以使三維模型根據不同的數據進行相應的動作，實現不同的三維動畫效果。

3.如權利要求1所述的船舶機艙遠程監測報警系統，其特征在于，采用岸基監測終端與三維顯示工作站之間的通信方法，包括：

基于Select多路復用處理網絡消息，進行網絡管理器的編寫，網絡管理器至少包括如下功能：解決粘包分包、完整發送數據、心跳機制和事件分發。

基于TCP網絡協議的服務端與客戶端的連接進行Socket通信，實現岸基監測終端與三維顯示工作站之間網絡通信。

利用MySQL數據庫多源信息讀寫操作進行不同類型數據的存儲。

4.如權利要求2所述的船舶機艙遠程監測報警系統，其特征在于，三維顯示工作站還可用來識別熱像儀采集的火焰圖像，用于船舶機艙的失火識別，包括：

將滑動時間窗內的若干幀紅外火焰圖像，疊加到一個投影平面上，采用投影矩來描述火焰的動態特征，根據熱像儀采集的圖像區別火焰和煙霧，具體包括：

由若干火焰目標和偽目標的特征矢量組成訓練集T＝{(D₁,y₁)...(D_i，y_i)...(D_I，y_I)}...∈(D×Y)^I，其中D_i∈D＝R⁶為6維特征矢量；y_i∈Y＝{1,-1}為已知的樣本屬性，“1”為火焰，“-1”為非火焰；i＝1,…,I為樣本序號；通過非線性映射將輸入矢量映射到一個高維特征空間，在這個空間中構造最優分類超平面進行分類；支持向量機所有的非零得到后即構成一兩類分類器；通過紅外濾鏡成像的疑似火焰目標，經上述處理后計算出φ2～φ7六個特征矢量，帶入訓練好的支持向量機決策函數式從而得到火焰識別結果。

5.如權利要求1所述的船舶機艙遠程監測報警系統，其特征在于，振動和噪聲監測模塊利用安裝在船舶機艙內的結構的不同部位、機器底座、推進軸系的振動傳感器和機艙噪聲傳感器定時獲得船舶結構振動、機器振動、軸系瞬時轉速和機艙噪聲信號；

三維顯示工作站還應用瞬態沖擊信號分析、瞬時轉速分析、多尺度時域平均和模糊熵特征提取方法，提取多個周期下的信號波形，保留所有頻率下的故障特征，去除冗余信息，以監測船舶碰撞、觸礁、機器松動、螺旋槳脫落和設備運行異常事故。

6.如權利要求2所述的船舶機艙遠程監測報警系統，其特征在于，三維顯示工作站采用多尺度時域平均方法，以增強船舶旋轉機械的振動信號的信噪比，具體包括：

設定船舶旋轉機械的振動信號y(t)中含有多個周期信號x(t)，y(t)＝x(t)+e(t)，x(t)為r個不同周期信號組成的信號，e(t)為誤差參數；

在恒轉速條件下任意兩時標點間的采樣數是定值M，以M作為子信號數組的大小將y(t)分為p段，振動信號的采樣信號為y(n)，時域同步平均的算法公式為