船舶内燃机远程状态监测与故障诊断系统

靳良真

（潍柴重机股份有限公司，山东潍坊 261061）

0 引言

随着远洋运输行业的飞速发展，对船舶内燃机的应用质量要求也在逐渐提升，作为船舶主要部分，内燃机可以为船舶行驶提供动力，当内燃机出现故障时，将会直接影响船舶整体应用效率。因此，围绕船舶内燃机的运行状态与故障诊断制定科学合理的监测系统，融合现代化技术，这样可以通过网络解决多种船舶故障。针对船舶内燃机的运行状态监测与故障诊断系统进行研究，合理应用数据网络与测控网络技术，并且将多层信息传感器与信息融合方式作为基础，这对提升船舶内燃机应用效果具有重要意义。

1 基于振动的船舶动力设备监测诊断技术

船舶内燃机远程状态监测与故障诊断系统在运行中需要依靠动力振动原理，通过将实时运行的振动情况与正常状态下的数据信息进行对比分析，根据振动效应之间的差异情况，能够准确判定出船舶运行时的异常情况与故障发生区域。对于船舶动力设备来说，内燃机是主要的部分，采用振动监测技术对其进行监测，可以将设备的运行状态评价指标作为依据。这样在主动振动技术的支持下，可以进一步将振动烈度、振动速度、相应的均方根值进行计算，并且与船舶动力设备的具体作业参数进行结合分析，这样能够对设备运行机理进行正确分析，以此来提升故障诊断系统的准确性与科学性。

在船舶内燃机的运行状态监测环节，可以采用振动监测技术对船舶运行状态分析，其作业原理为在振动法的作用下，内燃机内部的缸套与活塞环之间的间隙会影响到振动幅度，根据缸套的外部表现特征能够看出，在传递作用下如果内燃机内部的运行失衡，会改变缸套与活塞环之间的运行特征，例如加剧活塞环的磨损程度，有时候虽然不会马上在外表特征中得以体现，但是却会严重影响到后期的应用效果。此外，在齿轮箱振动诊断环节，利用振动系数与稳定情况能够对齿轮箱的运行状态进行准确诊断，并且对振动所产生的振动信号进行分析，可以对内燃机的故障情况进行诊断。在对设备振动频率进行计算时，全面了解内燃机的运行机理与参数，在设备发生故障时能够准确辨析出差异，这样能够对设备的振动数据信息进行科学化处理。

2 远程状态监测与故障诊断系统的整体结构

2.1 网络结构

船舶内燃机远程状态监测与故障诊断系统的结构主要由船舶本体与企业两方面组成，二者之间通过国际海事卫星实现远程通信，这样可以将船舶内燃机运行数据信息实时传递给船舶企业，相关维修人员能够根据数据信息准确判定船舶的运行状态。因此，需要在船舶内燃机与部分机舱中利用局部诊断装置与测控传感器，这样能够对船舶运行状态下的各类信息进行准确捕捉，例如振动参数、温度以及油液等。通过现场总线将数据信息传输至船舶信息中心微机处理系统中，通过与数据库中的信息进行对比分析，以此来获得更加准确的诊断结果。

在底层网络的构建过程中需要将CAN 总线作为基础，并且将船舶内燃机监测诊断系统划分为很多个分支，通过对多区域的数据信息进行收集，这样在整合后能够使数据信息更具客观性，在得到现场监测与诊断数据结论时，需要与独立的显示与报警体系相连接，并且最终向船舶信息监控中心进行传递，进而在船舶二级融合信息处理后对故障情况进行分析，如果有需要，维修人员还要针对数据信息进行分析，以此来形成对诊断结果的三次融合分析，利用传输系统将最终的维修决策传回到船舶现场处理中，能够体现出高效融合的设计思想。

2.2 软件组成情况

船舶内燃机远程状态监测与故障诊断系统在设计软件结构时，采用服务器与客户机相互传输的结合模式，并且主要分为对船舶内燃机的运行状态监测与故障诊断，利用各类信息采集装置，对船舶的实际运行信息进行采集分析。首先要应用信号特征分析模块，也就是针对信息类型进行整理分析，如果信息类型为状态信息，则需要将此类信息与日常运行状态参数进行对比分析，如果信息类型为故障信号，则需要将此类信息与无故障时的数据信息进行对比，通过对信息类别进行分类，可以合理降低后台处理系统的计算压力，以此来提升诊断系统对各类信息的处理能力。

其次是针对数据信息的采集模块与处理功能进行优化设计，需要将各类传感器装置与现场总成装置相连接，并且分别与声振信号、转速信号以及油液信号等信息进行在线采集，同时进行相关的预处理将各类信息转换为数据形式。信号特征分析模块分别对相应的有效数据进行时频分析，以此来提取出船舶内燃机运行中的特征信息，并且在此基础上进行第一次融合分析，针对各局部数据信息进行对比，随后将局部信息进行整合，从整体方面再进行全局分析。

在针对数据信息处理与管理环节，也要对故障诊断系统进行设计，具体要对数据信息的修改、录入、删除以及查询记录作出保证，而且以上信息还要体现在船舶与管理中心的数据交互中，也就是船舶操作与企业信息管理中心都能够实时掌握上述信息，这样在针对船舶内燃机的故障与运行情况进行侦测时，能够有效结合以前的维修与保养记录，以此来促进船舶管理维护方案的可行性。

3 远程状态监测与故障诊断系统的信息融合方式

由于船舶内燃机远程状态监测与故障诊断系统可以针对各类故障情况进行准确评估，并且在船舶行驶中可以对运行情况进行全程监测，因此对故障传感器与信息传输设备的要求较高。不是所有传感器装置都能够符合该系统的要求，需要围绕传感器的特定需求展开分析，将常见故障类型作为主要核心参考，这样才能强化系统对故障的诊断质量与效率。此外，要提升某类故障在系统中的识别效果，也要针对系统的关联特性进行研究，这样才能提升系统对各类故障情况的准确认识，并且保证这种关联模式能够通过实践验证。

多传感器融合方式是船舶内燃机远程状态监测与故障诊断系统的亮点，通过将各类传感器进行结合应用，不仅能够保证各种传感器的作业精准程度，还能够对整体监测结果进行优化。首先，在局部融合阶段，将若干传感器装置关联到故障诊断系统中，并且与特征向量进行融合，以此来促进局部诊断结果的准确性，同时将各类传感器装置的布局诊断结果相融合，针对船舶内燃机整体结构进行监测与诊断，通过将局部信息进行整合，例如油液、振动、温度等因素，这样在融合分析后能够以整体形势呈现出来，最终产生全局评定结果。其次，进行故障判定与对比分析时主要取决于知识库，也就是需要将各类故障情况与内燃机的正常运行参数输入到系统中，这样传感器在接收到油液、振动以及温度等方面的实际运行参数时，能够将实时信息与标准规定进行对比，这样可以针对局部整合信息进行二次对比，进而得到船舶内燃机的全局融合结果。

船舶内燃机远程状态监测与故障诊断系统在制定现场维修决策时，也需要根据船舶内燃机的运行情况与故障隐患进行综合分析，进而根据正常运行数据参数提供科学合理的维修方案，并且采用远程传输的方式将数据信息第一时间反馈给维修人员，结合维修人员的判定完成三级融合，最终形成船舶内燃机的诊断结果。但是对于行驶中的船舶来说，由于远程维修人员的意见具有一定的客观性，因此可以将现场维修决策作为首要参考，这样能够针对船舶内燃机远程状态监测与故障诊断系统体现出的故障采取针对性的解决措施，及时解决各类内燃机故障。

4 结束语

随着船舶运输行业的飞速发展，能够有效满足社会与经济的发展需求，船舶内燃机的故障也逐渐引起人们的关注。只有合理降低船舶内燃机的故障概率，才能提升船舶的运输效率。因此，将微机网络技术与先进的诊断技术相结合，通过将多层传感器融入到故障诊断环节，以此推出一款全新的船舶内燃机运行状态监测与故障诊断系统，具体采用微机网络技术、信息融合技术、故障分析以及状态监测等技术，这样能够准确掌握船舶行驶过程中内燃机的运行情况，并且可以在第一时间发现内燃机的各类故障，以此来及时制定解决措施，进一步提升船舶应用质量与效率。