基于1DCNN-LSTM船舶辅锅炉故障预测方法

为适应船舶辅锅炉智能化的新要求,提高船舶辅锅炉故障预测的可靠性,采用深度学习方法对船舶辅锅炉进行故障预测研究。在长短时记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络船舶辅锅炉故障预测模型的基础上,采用一维卷积神经网络(1-Dimensional Convolutional Neural Network,1 DCNN)对船舶辅锅炉原始数据进行特征提取和初步分类,以解决LSTM模型在学习数据特征的局限性及对时序数据顺序的依赖性。选取阿法拉伐OS-TCI型船用燃油辅锅炉为研究对象,结合大连海事大学开发的DMS-CSS型轮机模拟器中的船舶辅锅炉仿真模块进行试验研究。采用实船采集的时间序列数据和模拟器采集的故障数据为试验数据来源,分别应用LSTM模型和1DCNNLSTM模型构建船舶辅锅炉故障预测模型并进行了试验对比研究。试验结果表明:1DCNN-LSTM模型相较于LSTM模型其均方误差和均方根误差分别减小了0.0075和0.033,同时减小了拟合误差,提高了预测的可靠性。

基于数据挖掘的船舶机舱监控系统

针对常规机舱监控系统已不能满足日趋智能化和数字化的船舶机舱设备的监控要求,提出并开发了一套基于数据挖掘的船舶机舱监控系统。该系统不仅能实现常规机舱监控系统的监控功能,而且融入了智能数据挖掘技术,可实现在线数据挖掘和分析,扩充了监控系统的内涵。设计了基于数据挖掘的船舶机舱监控系统硬件和软件部分,给出了适合船舶机舱数据挖掘的聚类算法,并利用该算法结合实船数据进行了挖掘分析;结果表明该系统稳定可靠、界面友好、挖掘方法合理,满足实船数据处理要求,为船舶机舱监控系统的设计及应用提供了一种新的思路。

超大型油轮货油泵透平系统仿真研究

针对我国超大型油轮轮机模拟器中缺乏典型的货油泵透平系统仿真内容的现状,结合超大型油轮轮机模拟器的研发,建立了典型的货油泵透平系统的数学模型,包括离心货油泵模型、驱动汽轮机及其输出轴模型、汽轮机润滑及安全联锁保护系统模型等。采用机理建模与实船操作仿真相结合的混合仿真技术,开发了货油泵透平系统硬件仿真平台和软件仿真系统,丰富和完善了超大型油轮轮机模拟器的内容和功能,实现了具有良好人机交互界面的货油泵透平系统的仿真目标。该系统既可独立运行,亦可与液货操作仿真系统连接,构成整体系统运行,方便灵活。该系统的成功开发,对推动我国超大型油轮轮机管理人员的教育与培训有着重要意义。

基于PLC的大型油船燃油锅炉仿真系统的开发

为解决航海教育中大型油船燃油锅操作培训的问题,以大型油船燃油锅炉自动控制系统为对象,利用在自动化领域广泛使用并得到各国船级社认可的S7-300可编程序控制器,使用STEP7 V5.3编程软件,开发了基于PLC的大型油船燃油锅炉仿真系统,实现了大型油船燃油锅炉的各种控制功能的仿真,仿真控制曲线符合实际。硬件的设计和软件的开发能有效地代替真实锅炉进行操作培训。

船舶液压起货机实验监测系统设计与实现

针对目前船舶液压系统实践教学和科研测试等环节中存在设备陈旧、针对性不强、监测手段落后等问题,提出并设计了一套船舶液压起货机教学实验监测系统,该系统采用实际液压系统并辅以实时监测系统。利用Visual C#和Visual C++语言开发了实时监测软件,嵌入基于DirectX技术的三维起货机动画,完成了起货机三维动画监测显示。系统已投入实际的教学实验与科学研究中,实践表明该系统具有运行稳定、扩展性强、效果良好等优点。

液化天然气船汽轮机推进系统建模与仿真

建立合理准确的液化天然气(LNG)船汽轮机推进系统数学模型与实时仿真,是研制LNG特种船轮机仿真系统的核心和关键。采用模块化建模方法和集中参数处理技术,以上海沪东中华造船厂建造的LNG船汽轮机推进系统为仿真对象,建立了LNG船汽轮机推进系统的实时仿真模块化数学模型;并进行了实时仿真试验。仿真结果与设计数据和部分试航数据进行了比较,结果表明模型具有较好的稳态精度和动态响应特性与实时性,适合于LNG特种船推进系统的实时仿真要求。目前此模型已成功应用于LNG特种船轮机仿真系统。

LNG船推进仿真系统的设计与实现

针对我国液化天然气(Liquefied Natural Gas,简称LNG)船舶轮机管理人员的培训全部依赖于国外昂贵产品的现状,以国产首制LNG船为母型船,开发了国内首套LNG船推进仿真系统。该系统既可独立运行;亦可与其他系统连接,构成整体系统运行;方便灵活。在实际的编程实现中,对实时仿真系统中仿真模型程序与仿真软件界面程序,提出了实现的优化方法;通过不同的子模型采用不同的仿真算法、模型程序全局变量与内部变量分离、模型程序与界面程序分离运行等机制,解决仿真系统中实时性和准确性的矛盾问题。该系统的成功开发,对推动我国LNG船舶轮机管理人员的教育与培训有着重要意义。

大型油船燃油锅炉建模与动态系统仿真

船舶燃油锅炉系统的建模与实时仿真无论对系统优化控制、故障诊断,还是对于提高船舶锅炉系统运行的经济性、安全性和可靠性等都具有重要意义。从物理机理出发,采用模块化建模方法和集中参数处理技术,建立了大型油船燃油锅炉实时仿真的非线性模块化数学模型。以AALBORG MISSIONTM OL型船用燃油锅炉为母型锅炉进行了仿真,仿真结果与实测数据进行了比较,结果表明模型具有较好的准确性、动态特性和实时性,符合实船锅炉的动态响应过程。目前此模型已在船舶辅锅炉仿真系统中得到了成功应用。

基于翻转课堂的轮机自动化混合式教学模式设计

结合轮机自动化在线开放课程的建设,从课程资源制作、网络教学平台的选择、基于翻转课堂的混合式教学活动设计以及课程评价体系重新设计等方面,提出了基于Blackboard平台的轮机自动化翻转课堂设计方案与实现方法,并开展了教学应用实践,实践结果表明,此种教学模式既体现了以学生为中心的自主学习的教学理念,又充分发挥了教师引导、启发和监控教学过程的主导作用,对提高教学质量和教学效果有着较为明显的优势。

轮机自动化配套实验实践课程的多模式教学设计

针对轮机自动化配套实验实践课程教学中存在的问题,梳理分析主要实验项目特征,设计一种多模式实验教学策略,从虚、实两方面详细探讨该模式的实施方法及在技术层面实现的可行性,教学应用实践表明,此种教学模式对学生、教师和实验管理者三方面均有益处。

智能船舶背景下轮机自动化智慧化教材研究

分析当前轮机自动化教材的现状及面临的挑战,结合智能船舶技术的发展及智慧化教材发展的趋势,阐述轮机自动化教材智慧化建设的重点,着重从教材内容更新机制及智慧教学手段和方式等方面进行改革创新,探讨智能船舶背景下轮机自动化智慧化教材的有效实现路径。

船舶机舱三维视景仿真系统设计与实现

设计了一个具有较强真实感和交互性的船舶机舱三维视景仿真系统。采用着色器编程方法开发设备通用材质,在着色器中实现了光照模型及特效,提高了实时渲染性能。从漫游、导航、拾取三方面设计视景系统的人机交互功能。给出了不同漫游模式和视角下摄像机的控制方法,利用路径规划算法实现自动漫游,使用虚拟力法实现第三人称视角下的实时跟随。设计了大地图、小地图、入口三种导航模式。针对虚拟机舱中三维拾取有效性不高的问题,引入拾取结果占比辅助判断。基于双目立体视觉实现了立体成像,通过对比分析说明双目汇聚投影和双目平行投影在机舱视景仿真中的应用特点。设计的船舶机舱三维视景仿真系统已成功应用于调距桨船舶轮机模拟器中。

船用分油机仿真系统的设计与实现

船舶燃油系统包括油柜、油泵、蒸汽加热器、水箱、分油机等。为提高学员熟练掌握分油机操作流程及故障诊断和排除能力,建立了分油机的仿真模型。该模型使用C#高级语言编程,实现了友好直观的仿真系统操作界面。通过实物PLC(programmable logic controller)控制器对仿真分油机进行自动控制,并以通信方式实现互连。仿真系统运行结果表明,设计方案准确,模型精度满足仿真要求。该系统的实现降低了航海类院校操作培训成本。

船舶燃油净化系统建模与仿真

首先建立燃油系统管网、泵阀件、油柜、蒸汽加热器、水箱、分油机分离过程以及分油机电机电流和转速的动态数学模型;然后用C#高级语言编程实现燃油净化系统仿真逻辑控制界面,并使用实物PLC控制器对仿真分油机进行自动控制,二者以通讯方式实现互连.燃油净化仿真系统的运行结果表明,半实物仿真的设计方案准确,模型精度满足仿真要求.

LNG船推进系统虚拟现实仿真研究

为减少对国外轮机模拟器技术的依赖,提高LNG船轮机模拟器在船员教育培训中的效果,以国产首条LNG船为对象,研制了LNG船推进系统虚拟现实模拟器。设计过程中,为了平衡三维模型立体效果和系统运行速度,提出了3D-MAX建模优化方法;为了提高虚拟交互操作时信息传输效率和准确性,提出了基于有限状态机的UDP传输协议。结果表明:系统模型逼真、沉浸感强、运行速度快;虚拟交互时,数据传输高效、准确。本系统的研制成功,对推进我国LNG船舶轮机管理人员的管理和培训有着重要意义。

船用低速柴油机变工况性能预测

为提高容积法柴油机模型在全工况范围的准确性,使用非线性最小二乘法得到台架试验各种工况点的燃烧参数。通过非线性多元回归分析得到燃烧参数的回归模型,用回归模型代替传统的插值法计算柴油机变工况燃烧过程。仿真实验表明改进的容积法模型能准确地预测柴油机在变工况下的性能,模型的实时性佳。此模型对研究变距桨船舶柴油机的控制策略及其动态性能具有较强的实用价值。

基于Unity 3D的船舶压缩空气系统的虚拟设计

针对目前船舶空气压缩仿真训练系统大多采用半物理仿真与二维软件界面仿真相结合方式训练效果不佳的问题,将虚拟现实技术引入到船舶压缩空气系统的仿真设计;设计一套基于Unity 3D的船舶压缩空气系统,实现虚拟仿真程序和三维虚拟场景的实时交互,生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉的感官世界,加强培训人员的沉浸感,从而获得一种置身于真实环境中的感受;系统可供学员无限制反复训练,节省系统的维护费用,规避实物操作设备中可能出现的各种风险,提高训练效果。

相对主元分析在船舶机舱监控系统的应用

目前船员对于船舶状况、航行状态等的判断主要还是依靠经验,难免会出现不恰当的决策,造成不必要的人力、财力的损失;针对这一问题提出并开发了一套融入相对主元分析船舶机舱监控系统;该系统除了具有常规机舱监控系统功能外,还能实现故障监测功能;协助管理人员进行系统故障的分析,从而更好地保证船舶航行的安全与效率,减少人为误操作带来的事故问题;增强了船舶监控系统的功能,大大提高了人员的工作效率减轻了人员的劳动强度;其设计满足船级社的定期无人机舱值守操作,为机舱监控系统的设计提供了一种新的思路。

轮机模拟器课程实施翻转课堂的教学设计

针对轮机模拟器课程涉及知识面广、实践性强的特点,探讨应用翻转课堂教学模式进行教学改革的可行性。依据IMO示范课程建议和翻转课堂的成功案例,为本课程设计了任务驱动的轮机模拟器翻转课堂教学过程,给出了课前、课中、课后各环节的具体实施方法,将简报、计划、实施、讲评四个阶段映射到课前和课中环节,加入课后固化环节。

基于空间矢量脉宽调制策略的船用永磁同步电机控制仿真

随着船舶吊舱技术以及永磁电机及其控制技术的发展,永磁同步电动机开始迅速应用于船舶吊舱电力推进系统中;针对船用电机的转速和转矩在过渡过程中波动很大的现象,引入了空间矢量脉宽调制方案,结合永磁同步电机数学模型及船桨模型,搭建了基于空间矢量脉宽调制策略的船用永磁同步电机仿真模型;仿真结果表明空间矢量脉宽调制方式可有效减小转矩的脉动,电机推进系统有良好的动态响应效果;为船舶电力推进系统的研究提供了新的思路。