分析思考船舶发电机智能故障诊断系统

纪以泗

（舟山市五洲船厂，浙江 舟山316000）

0 引言

随着科学技术水平的不断提高， 船舶发电机组设备越来越大型化、精密化、集成化与高速化，设备本身结构也越来越复杂，功能越来越多，工作负荷越来越强，需要很长的工作时间，进而增加了发电机故障发生的可能性。为此，一定要加强对智能故障诊断系统进行分析，保证系统结构设计的合理性，充分发挥其作用，进而确保发电机可以正常工作，避免出现设备故障，进一步保证船舶的正常运行。

1 船舶发电机智能故障诊断系统设计

1.1 硬件设计

船舶发电机智能故障诊断系统硬件设备主要包括：传感器、以太网、CAN 总线、执行机构、监控节点、控制计算机、船舶发电机等。 传感器主要就是对船舶发电机信号进行采集， 之后通过CAN 总线和以太网将这些信号传输至控制计算机上，进行相应的分析与处理，得到故障结果。 船舶网络结构示意图如图1 所示。

图1 船舶网络结构示意图

1.2 软件设计

1.2.1 信号采集

利用传感器检测出体现船舶发电机运行状态的物理量，将其转变成适合的电信号，并且进行相应的预处理，避免干扰，之后予以A/D 转换。发电机传感器的子系统作为发电机故障监测与诊断的重要信息来源，采集的信息主要包括运行参数、动态参数、静态参数等。

1.2.2 信号分析及处理

信号分析及处理指的就是对收集的信号予以特征数据的分析，并且提取有用的特征数据，比如，频谱分析、提取特征值、抑制干扰，为故障诊断提供可靠数据。 在完成数据采集之后，将其传递至机舱的控制计算机的数据库中，展开相应的分析与处理。针对船舶发电机而言，因为数据处理单元和现场有着一定的距离， 主要就是利用CAN 总线与以太网展开数据传输。

1.2.3 诊断单元

对于处理之后的数据与历史数据、规程、故障判定数据等展开一定的分析与比较，进而判断船舶发电机的运行状态与故障部位，为下一步维修工作提供可靠依据。 在对发电机进行故障诊断的时候，除了需要具备诊断策略之外，还要对故障机理展开一定的深入研究。 现阶段，研究发电机故障机理的方式主要包括现场实验、计算机仿真、实验室模拟。其诊断策略主要指的就是怎样根据检测到的故障数据对船舶发电机故障进行诊断的方式。

2 船舶发电机智能故障诊断系统实现技术

2.1 VC++语言及MATLAB 结构交互

VC++语言是面向对象概念的一种新的设计语言， 其设计更加符合程序人员软件研发的思维习惯，其构成也比较适合进行软件移植与维护，通过VC++语言的运用可以促进软件工程质量的提高。

MATLAB 是一个功能比较完善的数据处理集成环境与自包容程序设计，在数据处理、控制系统、科学运算、系统分析等领域中运用MATLAB 具有很好的优势。 在运用MATLAB 的时候，可以直接发挥其功能，利用其内置函数与工具箱，不需要借用外界帮助，就可以完成相应的工作。 在此环境中，只需要很好的程序就可以完成非常复杂的工作，具有易学易用、可读性、编程效率高、可移植性等特点，针对编程而言，MATLAB 要比其它编程语言强很多。

尽管MATLAB 功能十分强大，但是依然存在着一些不足，主要包括以下几点：其一，代码重用；其二，执行效率低，MATLAB 作为一种解释性语言，其执行效率比较低，尤其是在执行循环语句的时候，执行效率特别低，在仿真解算过程中，需要设置高效率的执行代码；其三，调试功能较弱。 现阶段，运用的MATLAB 均是使用语言进行编写的，所以，两者之间存在着外部应用程序接口，形成了优势互补，实现了最佳运行效果。

2.2 配置编译器

要想在VC++语言中对MATLAB 引擎程序进行成功的编译，就一定要包括引擎头文件engine.h，并且引入MATLAB 对应库文件libeng.lib、libmat.lib。具体而言，就是在打开一个设置之后，进行如下操作：其一，通过菜单选项，打开设置属性页，之后进入Directories 页面，之后选择Include files，进行“C:MATLABexterninclude”路径的添加；其二，选择Library files，进行“C:MATLABexternlibwin32microsoftmsvc60”路径的添加；其三，通过通过菜单选项打开设置属性页，进入Link 页面，进行编辑，并且进行libeng.lib、libmat.lib 文件名的添加。 通过相应的实践表明，在进行编辑的时候，可以直接选择libeng.lib、libmat.lib 这些文件名，进行选项设置。在实际设置中，步骤一、二只需要设置一次，步骤三需要对每一个选项都进行设置。

3 结束语

总而言之，为了保证船舶的正常运行，一定要对发电机运行状态进行检测，保证其可以正常工作，这样才可以达到预期的工作效果。进而需要加强对发电机智能故障诊断系统进行分析与研究，明确其系统硬件与软件的设计，采取有效技术，保证系统功能的实现，进而及时诊断出发电机的故障，予以有效的排除，保证其可以高效、正常的工作，促进船舶的正常运行。

［1］刘永建，朱剑英，曾捷.改进BP 神经网络在发动机性能趋势分析和故障诊断中的应用[J].南京理工大学学报：自然科学版，2010（03）.

［2］刘俊华，孟清正，张聘亭，等.船舶动力装置可组态智能故障诊断系统设计[J].中国舰船研究，2011（02）.

［3］张晓玉.基于小波神经网络的船舶发电机转子匝间短路故障诊断[D].大连海事大学，2010.