柴燃聯(lián)合動(dòng)力裝置數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).pdf

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1、第39卷第1期船海工程2010年2月SHIP&OCEANENGINEERINGVoL39No．1Feb．2010I)(JI．10．3963／j．issn．1671—7953．2010．01．018柴燃聯(lián)合動(dòng)力裝置數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)劉永葆h2，高建華2，繆四春3(1．華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，武漢430074；2．海軍工程大學(xué)船舶與動(dòng)力學(xué)院，武漢430033；3．中國(guó)人民解放軍91251部隊(duì)外燃教研室，上海200940)摘要：以船用柴燃聯(lián)合動(dòng)力裝置為研究對(duì)象，采用數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)開(kāi)發(fā)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力裝置數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與分析功能的軟硬件系統(tǒng)。試驗(yàn)表明該系統(tǒng)可有效采集動(dòng)力裝置運(yùn)行時(shí)的

2、大f一數(shù)據(jù)。并可對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。為相父裝備的故障診斷及技術(shù)狀態(tài)評(píng)估提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：聯(lián)合動(dòng)力裝置；數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)分析中圖分類號(hào)：U664．1；TP391．9文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671-7953(2010)01-0060-03某船采用柴燃聯(lián)合動(dòng)力裝置，該動(dòng)力裝置主要由燃?xì)廨啓C(jī)、柴油機(jī)、離合器、齒輪箱、軸系、調(diào)距槳、監(jiān)控系統(tǒng)等構(gòu)成。在低丁況時(shí)裝置采用柴油機(jī)推進(jìn)，可以避免燃?xì)廨啓C(jī)在低工況時(shí)油耗過(guò)高。該裝置具有啟動(dòng)快、備航時(shí)問(wèn)短、機(jī)動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn)‘1。。為給裝備的使用管理、故障診斷和維修決策提供依據(jù)L2引，同時(shí)也可為后續(xù)船舶的設(shè)計(jì)制造提供參考，研究開(kāi)發(fā)的動(dòng)力裝置數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。在原

3、動(dòng)力裝置監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)、柴油機(jī)、齒輪箱、調(diào)距槳、軸系等的關(guān)鍵運(yùn)行工況參數(shù)數(shù)據(jù)以及狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)及管理，對(duì)重要參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和趨勢(shì)分析，進(jìn)而確定裝備的技術(shù)狀態(tài)。1系統(tǒng)功能模塊劃分該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)解密、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)自檢、系統(tǒng)維護(hù)等模塊構(gòu)成。能夠完成對(duì)COD(。)G動(dòng)力裝置和電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的所有機(jī)電狀態(tài)參數(shù)、監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)、輔助系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、車(chē)鐘命令、故障報(bào)警信息等進(jìn)行全方位的采集與存儲(chǔ)，可以便捷地調(diào)閱60收稿日期：2009—02—23修回日期：2009—08—16作者簡(jiǎn)介：劉永葆(1967一)，男，碩十，副教授。研究方向：艦

4、船動(dòng)力裝置狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷。E-mail：yongbaoliu@yahoo．com．cn任意參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)重要參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)對(duì)比分析；同時(shí)還可以對(duì)故障信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)管理，分析相關(guān)故障的發(fā)生概率。2系統(tǒng)的軟硬件實(shí)現(xiàn)2．1系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件主要rh存儲(chǔ)分析儀主機(jī)、信號(hào)處理與轉(zhuǎn)換器、電源適配器和通信線路等部分組成。存儲(chǔ)分析儀主機(jī)以高可靠性軍川數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)為平臺(tái)，在其內(nèi)部擴(kuò)展了1路RS232接口和1路RS422接口，其中RS232接口用于同信號(hào)處理與轉(zhuǎn)換器通信，Rs422接口則負(fù)責(zé)與船上的航行數(shù)據(jù)記錄儀的通信。該存儲(chǔ)分析儀主機(jī)具備以下特征：數(shù)據(jù)加密、防電磁泄露、防電磁干擾、失電保護(hù)、

5、抗跌落／抗沖擊、抗振動(dòng)、抗壓、防水、防潮濕、耐受高低溫等。信號(hào)處理與轉(zhuǎn)換器主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)分析儀主機(jī)與原監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信。由于原動(dòng)力裝置監(jiān)控系統(tǒng)為外方設(shè)計(jì)，與動(dòng)力裝置一千多個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信采用的是國(guó)外某公司的專用接口，其接口協(xié)議不詳。對(duì)此，綜合運(yùn)用單元隔離法、分端口監(jiān)視法等技術(shù)，通過(guò)大量的試驗(yàn)，最終摸清了該專用接口的數(shù)據(jù)通信機(jī)制，設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)原監(jiān)控系統(tǒng)與存儲(chǔ)分析儀互聯(lián)的信號(hào)處理與轉(zhuǎn)換器。該信號(hào)信號(hào)處理與轉(zhuǎn)換器以51單片機(jī)為核心，通過(guò)單片機(jī)上的2路I／0接口，運(yùn)用編程復(fù)崩技術(shù)模擬原監(jiān)控系統(tǒng)專用接口協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)的通信，并將其內(nèi)部相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集下來(lái)，經(jīng)過(guò)一定的格式變換后轉(zhuǎn)發(fā)至RS232接口

6、上。柴燃聯(lián)合動(dòng)力裝置數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)——?jiǎng)⒂垒?，高建華，繆四春2．2系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)根據(jù)前面系統(tǒng)功能模塊的劃分，完成狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及分析等全部功能。根據(jù)國(guó)軍標(biāo)的相關(guān)規(guī)定，開(kāi)發(fā)的軟件要滿足高可靠性、安全性，同時(shí)還要界面友好、方便操作。對(duì)此，采用面向?qū)ο蟮腄elphi7．0為軟件開(kāi)發(fā)工具，結(jié)合MSSQI。SEVER2000數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。通信接lI數(shù)據(jù)采集監(jiān)視拜而》幽固刮星嬖翌叫趲薹一．，幽』恒l汁算單元I一——圖1系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖2．2．1數(shù)據(jù)預(yù)處理原監(jiān)控系統(tǒng)共有1134個(gè)傳感器測(cè)點(diǎn)需要控制，動(dòng)力裝置運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量非常大。針對(duì)這一特點(diǎn)，采用智能化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)優(yōu)

7、化技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的預(yù)處理(例如提取振動(dòng)數(shù)據(jù)的特征量并進(jìn)行壓縮)，然后根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修的需要，分析哪些數(shù)據(jù)不需要保存，哪些數(shù)據(jù)需要短時(shí)間保存，哪些數(shù)據(jù)需要長(zhǎng)期保存等，最后根據(jù)這些分析將需要保存的數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)。為提高檢索速度同時(shí)避免數(shù)據(jù)量過(guò)大造成數(shù)據(jù)溢出，應(yīng)減小保存的數(shù)據(jù)量。但為了進(jìn)行分析和決策，又不能遺漏有價(jià)值的數(shù)據(jù)，因此，應(yīng)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，有選擇地進(jìn)行存儲(chǔ)，節(jié)省空間、方便檢索