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专利号: 2018104197801
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种船舶动力装置远程故障诊断系统,其特征在于,其包括数据库模块、数据管理模块和故障诊断单元;其中,所述数据库模块包括设置在船端的设备运行数据库、邮件信息库和设置在岸端的故障知识库、诊断历史库;

所述数据管理模块分为数据管理模块客户端和数据管理模块服务器端,所述数据管理模块包括数据处理模块、邮件交互模块和人机交互界面;

所述数据管理模块客户端安装在船端,数据管理模块服务器端安装在岸端;

所述故障诊断单元安装在岸端,所述故障诊断单元包括故障诊断模块和人机交互界面;

所述数据管理模块的人机交互界面与设备运行数据库和邮件信息库连接,用于显示数据处理模块和邮件交互模块的运行日志以及处理记录,还可进行人为的邮件交互;所述设备运行数据库与所述数据管理模块客户端数据通信连接,所述数据管理模块客户端通过无线网络与所述数据管理模块服务器端数据通信连接,所述故障诊断单元还与所述数据管理模块客户端无线数据通信连接,所述故障诊断单元还连接所述诊断历史库、故障知识库和设备运行数据库。

2.根据权利要求1所述的船舶动力装置远程故障诊断系统,其特征在于:所述数据管理模块客户端的数据处理模块将定时读取设备运行数据库内数据,进行打包并以邮件形式发送至数据管理模块服务器端;

数据管理模块客户端的邮件交互模块可监听服务器端发送的“丢包回执邮件”,进行补发数据包;监听故障诊断模块的“援助邮件”,读取邮件内容存储于邮件信息库,还可发送“援助反馈邮件”至数据管理模块服务器端;

数据管理模块服务器端的数据处理模块将监听数据管理模块客户端发送的数据包邮件,读取邮件内数据包,进行解压并进行“丢包检测”后存储于设备运行数据库;

数据管理模块服务器端的邮件交互模块可在“丢包检测”检测到丢包现象后发送“丢包回执邮件”至客户端,同时,监听客户端发送的“援助反馈邮件”,读取邮件内容存储于诊断历史库。

3.根据权利要求2所述的船舶动力装置远程故障诊断系统,其特征在于:所述故障诊断单元构设为间断性分析设备运行数据库内数据,若检测到数据超越既定阈值,则通过模糊神经网络诊断专家模型诊断出故障原因,然后经匹配故障知识库得到故障的解决方案,发送“援助邮件”至数据管理模块客户端。

4.根据权利要求3所述的船舶动力装置远程故障诊断系统,其特征在于:故障诊断单元的人机交互界面构与数据库模块连接,用于系统用户管理、显示动力设备历史数据、显示故障诊断记录以及管理故障知识库。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的船舶动力装置远程故障诊断系统,其特征在于:所述数据管理模块依据C/S架构设计开发,故障诊断系统依据B/S架构设计开发。

6.根据权利要求5所述的船舶动力装置远程故障诊断系统,其特征在于:所述故障诊断单元的人机交互界面,包括用户管理、历史数据查看、设备诊断记录和知识库管理四个功能项,其中,用户管理用于设定系统“管理员”特有的权限,可管理系统所有用户账户,从而保证系统的保密性;

历史数据查看用于查看管辖内所有船舶动力设备运行参数历史数据;

设备诊断记录用于查看故障诊断系统所有诊断记录;

知识库管理用于对故障知识库内的诊断知识进行修改和扩充。

7.根据权利要求6所述的船舶动力装置远程故障诊断系统,其特征在于:所述故障诊断单元内构建有故障诊断模型,故障诊断模型由模糊神经网络和专家系统构成,模糊神经网络以模糊隶属函数描述故障现象,用神经元及其连接权值的分布表示故障的分布,用BP算法从训练样本中获取知识最终得出故障原因,然后经匹配专家系统知识库即可得出故障解决方案。

8.根据权利要求7所述的船舶动力装置远程故障诊断系统,其特征在于:故障诊断模型的模糊神经网络的网络结构共有四层结构,其中,第1层为输入层,输入层的每个神经元对应一个输入变量并直接将输入数据传给第2层神经元,其权值为1;

第2层为模糊化函数层,利用隶属度函数对输入值进行模糊化处理,将其转换成相应的隶属度;

第3层为隐含层,用于实现输入变量模糊值到输出变量模糊值的映射;

第4层为输出层,输出层分别对应主机所发生的故障原因,其数值的大小代表该故障原因的可能性。

9.一种根据权利要求8所述的船舶动力装置故障诊断系统的模糊化函数的确定方法,其特征在于,确定模糊控制的隶属函数包括以下步骤:

1)通过模糊统计法确定一个粗略的隶属函数:

2)使用二元对比排序法确定新的隶属函数:

设u={i,j,k,…}为给定的故障原因集合,u是某个模糊概念;

(1)任取一对元素i,j∈u进行比较,得到以j为标准i隶属于u的程度值fj(i)(与公式中的格式对应),以及以i为标准j隶属于u的程度值fi(j);

(2)计算相对优先度函数:

(3)以f(x/y)为元素构造一个相对优先矩阵G:

(4)对相对优先矩阵G的每一行取最小值,即得u的隶属函数为:u(i)=min{f(i/j)},i,j∈u      (4)

3)综合考虑两种隶属度函数,设模糊统计法得出的隶属度为权重为a,二元对比排序法得出的隶属度权重为b,且a+b=1,则某故障j发生的原因为i的综合隶属度:ri=a(wij)+bu(i)      (5)。

10.根据权利要求9所述的船舶动力装置故障诊断系统的模糊化函数的确定方法,其特征在于:采用BP算法对模糊控制隶属度进行修正,以s函数作为激励函数:把模糊控制的权重值a和b作为输入值,则

再利用最小二乘法得到全局误差为:

经神经网络训练得到全局误差最小的模型即可作为实际应用模型。