一种用于船舶配件的监控管理系统及方法与流程

本发明涉及船舶配件管理，具体是一种用于船舶配件的监控管理系统及方法。

背景技术：

1、随着社会经济的发展，船舶使用量随之提高。船舶的自动化也随之提高，船舶配件使用量和种类复杂度也越来越大。由于船舶在海水里航行，长期处于高湿高盐的环境中，因而若船舶配件出现运行故障，很容易出现事故以及降低其使用寿命。

2、传统的船舶配件缺陷检测方法通常是针对特定的故障模式进行设计，比如振动分析用于检测轴承故障。这使得无法有效地应对多种故障模式，而对一些新型或复杂的故障模式可能无法准确检测，且该方法无法准确的定位故障位置，已无法满足当今船舶配件监管的发展需求，为此提供一种用于船舶配件的监控管理系统及方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于船舶配件的监控管理系统及方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于船舶配件的监控管理系统，包括监控中心，所述监控中心通信连接有配件信息采集模块、配件运行模型模块、状态数据分析模块以及配件管理模块；

4、所述配件信息采集模块设置有配件基本信息采集单元以及配件运行信息采集单元，用于通过互联网获取对应船舶配件正常状态下的运行数据和产品图像数据，以及实时采集船舶配件的实时运行数据、实时图像数据和船舶配件内部的脉冲雷达反射信号；

5、所述配件运行模型模块用于根据船舶配件的产品图像数据以及脉冲雷达反射信号建立船舶配件的配件运行向量模型；

6、所述状态数据分析模块用于根据实时图像数据判断对应船舶配件当前运行状态是否存在异常，同时通过实时运行数据对判断结果以进行校验，进而根据判断结果生成异常状态检测记录；

7、所述配件管理模块用于根据异常状态检测记录对船舶配件的运行状态进行调节，若调节后的船舶配件仍处于异常状态，则对其进行运行功率调节。

8、进一步的，所述实时运行数据的采集过程包括：

9、所述正常状态下的运行数据包括运行温度区间和运行振动频率区间；

10、所述配件运行信息采集单元设置有温度传感器、加速度传感器、摄像头以及脉冲雷达信号发射器；

11、在船舶配件确认安装至船舶上时，配件运行信息采集单元通过脉冲雷达信号发射器向船舶配件发送脉冲雷达信号，进而得到对应船舶配件在正常运行状态下的脉冲雷达反射信号；

12、当船舶配件处于运行状态时，配件运行信息采集单元通过温度传感器以及摄像头实时获取船舶配件的实时温度值和实时图像数据，同时通过加速度传感器获取船舶配件运行时的实时振动频谱。

13、进一步的，所述配件运行向量模型的建立过程包括：

14、根据船舶配件的产品图像数据以脉冲雷达反射信号建立对应船舶配件的配件三维模型，并通过船舶配件在正常运行状态下的运行数据对配件三维模型进行得到配件运行向量模型。

15、进一步的，所述配件三维模型的建立过程包括：

16、对船舶配件的脉冲雷达反射信号进行补偿、滤波以及增益调整；进而对脉冲雷达反射信号中各个反射信号波峰进行标注，同时根据各个反射信号波峰的时间点位以及其相对于脉冲雷达信号的发送时间，进而确定各个反射信号波峰相对于对应船舶配件的内部位置；

17、根据各个反射信号波形的峰值以及相对于船舶配件的内部位置通过频域反演算法建立船舶配件的内部结构模型，同时根据船舶配件的产品图像数据建立外部结构模型，将船舶配件的内部结构模型以及外部结构模型进行合并得到配件三维模型。

18、进一步的，配件三维模型进行得到配件运行向量模型的过程包括：

19、根据船舶配件在运行状态下的配件三维模型建立若干个运行空间向量，其中运行空间向量分布在配件三维模型的表面，且相邻的运行空间向量方向相反；

20、根据船舶配件在正常运行状态下的运行温度区间建立温度形变向量变化区间，并设置规则在温度形变向量变化区间内运行空间向量的为正常运行状态下的运行空间向量，不在温度形变向量变化区间内的运行空间向量的为异常运行状态下的运行空间向量；

21、根据船舶配件在正常运行状态下的运行振动频率区间建立振动形变向量变化区间，并设置规则在振动形变向量变化区间内运行空间向量的为正常运行状态下的运行空间向量，不在振动形变向量变化区间内的运行空间向量的为异常运行状态下的运行空间向量；

22、根据船舶配件的编号，根据其对应的实时图像数据和脉冲雷达反射信号，以及其正常运行状态下的运行温度区间和运行振动频率区间建立对应的配件运行向量模型。

23、进一步的，对所述船舶配件的运行状态的判断过程包括：

24、根据船舶配件的实时图像数据，建立对应船舶配件的实时外部结构模型，并将其映射至配件运行向量模型中，根据配件运行向量模型中的各个运行空间向量的起始点位和终点点位，从实时外部结构模型找寻对应的起始点位和终点点位并将其进行相连，建立空间坐标系，并将处于同一个平面或曲面的运行空间向量映射至空间坐标系中，进而获得相邻的运行空间向量的空间夹角；

25、设置空间夹角阈值，若空间夹角阈值大于或等于实时外部结构模型上任意相邻空闲空间向量的空间夹角，则判断对应船舶配件的当前运行状态正常，若空间夹角阈值小于实时外部结构模型上任意相邻空闲空间向量的空间夹角，则判断对应船舶配件的当前运行状态是否异常。

26、进一步的，通过所述实时运行数据对判断结果进行校验的过程包括：

27、将实时温度值以及实时振动频谱与对应船舶配件的正常运行状态下的运行温度区间和运行振动频率区间进行对比，若二者任一不在正常运行状态下的运行温度区间和运行振动频率区间，则判决判断结果正确；

28、若二者都在正常运行状态下的运行温度区间和运行振动频率区间，则根据实时温度值和实时振动频谱在配件运行向量模型中的温度形变向量变化区间和振动形变向量变化区间的位置，在配件运行向量模型映射出对应的运行空间向量，进而获得各个运行空间向量与其相邻的运行空间向量的空间夹角，若与空间夹角阈值的对比结果判断船舶配件的运行状态正常，且与通过实时图像数据得到的判断结果不一致，则不生成异常状态检测记录。

29、进一步的，对所述船舶配件的运行状态进行调节过程包括：

30、根据异常状态检测记录中船舶配件的编号向监控中心获取对应船舶配件的任务运行时间，

31、根据船舶配件的实时温度值和实时振动频谱对船舶配件的运行状态进行调整，若二者都在正常运行状态下的运行温度区间和运行振动频率区间，则不做任何操作，若二者低于正常运行状态下的运行温度区间和运行振动频率区间，则向对应船舶配件发送运行功率提高指令，若二者超出正常运行状态下的运行温度区间和运行振动频率区间，则向其发送运行功率降低功率；

32、若经过运行功率调节后，经过状态数据分析模块判断对应船舶配件的状态正常，则配件管理模块不做任何后续操作；

33、若经过运行功率调节后，经过状态数据分析模块判断对应船舶配件的状态仍处于异常，则配件管理模块将对应船舶配件的运行功率逐渐降低直至为0，同时根据其的任务运行时间将运行功率分摊至相同产品类型且处于运行状态的船舶配件。

34、进一步的，一种用于船舶配件的监控管理系统的监控管理方法，包括以下步骤：

35、步骤一，通过互联网获得各个船舶配件在正常状态下的运行数据和产品图像数据，以及通过传感器获取各个船舶配件的脉冲雷达反射信号、实时运行数据和实时图像数据；

36、步骤二，根据船舶配件的脉冲雷达反射信号和产品图像数据建立配件运行向量模型；

37、步骤三，将船舶配件的实时图像数据和实时运行数据代入配件运行向量模型中，进而对船舶配件的当前状态进行判断，并根据判断结果生成异常状态检测记录；

38、步骤四，根据异常状态检测记录对船舶配件的运行状态进行调整，若调整后其仍处于异常运行状态，则将其运行功率逐渐降低并分摊至其他相同产品类型的船舶配件中。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

40、1、本发明通过采集船舶配件正常状态下的运行温度区间和振动频率区间，以及采集船舶配件在运行状态下的实时图像数据、实时温度值和实时振动频谱，进而建立配件运行向量模型，通过将船舶配件的实时图像数据代入配件运行向量模型中，根据实时图像数据中船舶配件表面的形变状态所对应的运行空间向量来判断船舶配件的当前状态，以及确定异常部位，检测精密度高的同时，检测效率也得到了保证，且能准确的定位船舶配件的异常部位，方便了后续维修步骤；

41、2、本发明通过设置功率分摊方法，进而当船舶配件发生异常时，通过将异常船舶配件在任务运行时间内的总预计运行功率分摊至相同产品类型的船舶配件上，进而保证了船舶正常运行，又保证了异常船舶配件不会因为持续运行而造成二次伤害，减少了维修成本。