船舶仪器仪表的智能化管理措施

周培培

摘要：随着船舶设备制造技术的发展，设备的结构和技术越来越复杂，随之要求船员的现场故障诊断、隔离和维修能力也越来越高。随着工业现代化的快速发展，液压技术以其操作平稳、操作简单、功率重量比大、无级调速、调速范围宽等优点，在船舶工业中得到了广泛的应用，包括舵机、发电机、甲板机械等。然而，尽管液压技术在工业化发展中发挥着重要作用，但液压系统中也存在一些困难和问题，其中最突出的是液压系统的故障诊断。液压系统一旦发生故障，由于其自身的缺点，很难判断故障的原因，确定故障的位置。

关键词：船舶;仪表;液压;智能化;管理

1导言

船舶在航行过程中，船员的职责不仅是操作人员，而且担负着船体的维护工作。除要求机组人员准确操作设备外，还要求机组人员具备重要设备的日常维护、现场故障定位和维护能力。从相关研究成果表示，船体结构越复杂，需要的技术含量越高，相关设备的操作难度与操作人员的数量也成正比。同时，船体结构对于维护人员的要求也比较高，维修人员需要结合现场故障的具体情况，根据故障发生的原因，制定相应的维护措施。

2 IETM技术用于设备故障诊断隔离的效益

2.1快速取得技术信息

船体故障维修过程中，首先需要明确技术数据信息，因此，如何快速获取技术信息是仪器仪表正常运行的关键。同时也关系到维修的效率。IETM系统在不同层次的设备中组织各种信息，为用户提供树形结构，方便用户分类和搜索;IETM系统提供基于关键字的全系统搜索和页面搜索;IETM提供丰富的链接功能，维修人员在故障排除时可以轻松链接。拆卸图纸并订购相关零件的信息。

2.2降低故障误报效率

仪器仪表设备在使用过程中出现的故障有一部分属于误报警故障。维修人员需要准确的识别哪些是误报警故障，才能提升设备的维修效率。如果维护人员不能准确的维护故障，这些误报警故障就会出现在相关的记录报告中，不利于维修人员经验的积累。通过使用IETM，可以大大减少类似事件。

2.3提升故障诊断隔离的准确性

故障定位是故障维修中最困难的一步。使用纸质手册来隔离故障是非常繁琐的，而且往往无法在有限的时间内确定故障的原因。另外，根据传统的隔离方法一步一步地找出故障原因，也很容易造成故障，所以必须重复或向上级维修单位汇报。针对交互式电子技术在故障诊断中的应用效果，国外进行了一系列的实验研究。实验结果表明，熟练维修人员的故障诊断隔离精度提高了40%，非熟练维修人员的故障诊断隔离精度提高了30%。因此，在IETM的幫助下，非熟练维修人员也可以跟熟练人员一样完成故障隔离的过程。

3智能仪表

3.1仪器

仪器是测量、分析、控制和显示客观物质世界的基本手段和设备。它们也是科学技术发展的重要工具。先进水平是国家乃至社会科学技术发展和经济发展的重要保障和前提。这也是推动中国构建和谐社会进程的巨大动力。

3.2智能仪表性能特点

智能仪表将计算机技术、自动控制技术和测量技术集成到仪表设计中，使仪表体积更小、功能更强。它的软件功能意味着可以嵌入人工智能。其功能特点主要体现在：

（1）在测量过程中，将计算机技术应用于仪器，可以简化硬件结构，提高仪器自动化程度;另一方面，可以通过软件编程实现仪器的各种功能。

（2）可以存储和计算测量数据，主要有两个方面：提高测量结果的准确性和结果的后续处理。

（3）单片机的引入，使多功能智能仪表具有多功能性。通过测量过程的软件控制和数据处理能力，可以实现以前仪器仪表不能匹配的许多功能，如自动故障诊断、自动量程切换、图形显示和输出打印等，各种新功能还在开发中。

4船舶仪器仪表的智能化管理措施

4.1基于浅层知识的故障诊断专家系统

以领域专家和用户的常识和经历为核心内容，经过通过产生式推理或者推理演绎过程获取结果。最终目标是找到一组与给定症状的原因相同或最符合的故障集合。推理中常用符号常识和数值常识。符号常识一般用来表示问题与症状之间的因果关系，而数字常识一般用来反映问题与症状之间因果关系的程度（如概率）。该专家系统具有常识表达直观、方式标准、推理速度快等优点。这个专家系统的缺陷是它需要太多的常识完整性。

4.2船舶机电设备智能化

船舶机电设备的智能化是实现船舶智能化最为重要的基础。但船舶上的机电设备种类繁多，大设备包括主柴油机、发电机组和主配电板等，小设备包括雷达、GPS导航、电话机等，一般有几十甚至上百种机电设备，且设备对应的厂家不同会导致各机电设备相互配合上会出现协调困难的问题，这对于船舶智能化发展是严峻的考验。

按机电设备的用途来分，大致可分为动力系统、电源系统、配电系统和用电系统。动力系统是给船舶及其电源设备提供动力的系统，包括主柴油机、齿轮箱、螺旋桨等;电源系统是给船舶用电设备提供电力的系统，包含发电机组、轴带发电机、变速恒频恒压发电机等;配电系统是将电源输配送到船舶的各个位置，以满足船舶各个用电设备的需求，包括主配电板、应急配电板、充放电板等;用电系统即各种用电设备，主要是以电动机、照明、船舶电器为主。

4.3故障技术信息的搜集与整理

故障技术信息来源包含初步设计数据、实验数据和使用经验数据。初步设计资料是指空调体系设计厂家在设计过程中形成的各种技术文件，包含体系结构分化手册、技术原理手册、备件技术图纸、技术性能要求手册、操作手册、保护手册、故障诊断书等。Agnosis Book等Agnosis阻隔手册等技术原理手册和技术性能要求手册与故障诊断阻隔活动没有直接关系，但它们为故障诊断阻隔活动的开展供给了参考数据，是不可访问的技术数据。

实验数据是指设备在各阶段实验过程中发现的与故障有关的数据。实验阶段包含设计定型后的理论验证、样机实验和工厂实验。通过这些数据，能够有效地找到体系中容易发生故障的部分，断定故障诊断阻隔的优先级。

经验数据是指设备投入运转一段时间后，在体系保护、故障诊断阻隔和部件保护过程中堆集的数据的搜集。数据收集有助于断定体系各组成部分的健康状况，诊断和阻隔专家体系的常识推理。

4.4解决信息融合问题

IBS处理多源异构数据，包括船舶导航状态、环境感知、船舶控制、数据传输和存储。简单地整合和组合这些信息很难完全反映这些信息的价值。就故障诊断而言，只有在对各种数据进行有效分析后，才能识别出实际的故障类型;就航行设计而言，应有效的连接船舶周围的条件和环境，分析船舶本身的动态性能和经济性，并对其进行优化。航行路线和速度的设置应采用多目标优化的方法，对于数据传输而言，应以网络为基础。实际情况、数据传输频率和实际内容得到有效调整。为此，IBS必须进一步探讨信息之间的关系和矛盾，利用证据理论的实际应用，在贝叶斯理论的基础上，促进船舶性能的提高，使船舶处于最佳状态。

4.5船舶智能导航

随着计算机、传感器、通信和信息技术的不断发展，导航设备、自动化设备和环境意识设备的优化升级得到了有效的促进。目前，物联网（IOT）、信息物理系统（IPS）和大数据技术在船舶领域得到了广泛的应用，使得船舶与海岸之间的信息交换更加有效。这为新一代集成船桥系统的建立奠定了坚实的基础。新一代IBS具有高质量的综合导航、船舶自动装卸、导航过程中出现故障时的自动诊断等优点。此外，IBS还可以对船舶周围环境及其自身状态进行有效的监控，从而有效地保证船舶航行的安全，同时也有效地节约了运营成本。

结语：对于船舶结构来说，其集成度较高，数量比较多，这也是现代装备制造业发展的主要趋势。制造上的难度给设备制造单位提出了更高的要求。从目前来看，IETM技术在船舶制造领域发挥了很大的作用。相对于船舶仪器仪表来说，需要从液压系统、测量方法以及智能化维修方面进行不断的尝试与研究。

参考文献：

[1]高金龙.基于虚拟仪器的船舶柴油机数据采集分析系统研究[D].天津理工大学，2018.