一种机舱监控系统的自动智能化设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机舱监控系统的自动智能化设计方法，所述机舱监控系统包括功率管理模块和辅助机械模块，包括：通过控制逻辑设计进行主

【技术实现步骤摘要】
一种机舱监控系统的自动智能化设计方法


[0001]本专利技术涉及船舶设备控制系统领域，尤其涉及一种机舱监控系统的自动智能化设计方法
。

技术介绍

[0002]机舱监控系统作为集机舱动力系统及辅助系统自动控制
、
监测
、
报警等于一体化的监控系统，能准确可靠地监测机舱内船舶主机
、
辅机等各种动力设备的运行工况，将船舶中的设备的运行状态
、
运行参数数值及故障报警状态集中的显示在集控室的监视屏上，同时能对其中的设备进行远程控制
。
[0003]传统的机舱监控系统大部分采用分散监控或者集成化程度较低的集中监控方法，功能单一且自动智能化管理水平低
。
随着船舶大型化
、
配电网络复杂化以及电站容量不断增长的趋势，配电系统监控的对象增加，分布位置相对离散，故障频次增加，传统的机舱监控系统已经难以满足现代船舶配电系统高度信息化和自动智能化管理控制需求
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种机舱监控系统的自动智能化设计方法，为
LNG
船舶设备提供可靠
、
稳定的优化配置，大幅提升系统自动智能化水平
。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：
[0006]一种机舱监控系统的自动智能化设计方法，所述机舱监控系统包括功率管理模块和辅助机械模块，包括：
[0007]通过控制逻辑设计进行主
、
备泵机的自动切换；
[0008]设计局部搜索的遗传算法，并结合
PID
控制进行频率自动调节；
[0009]根据主机燃油粘度反馈信号，设计主机燃油供给泵进口三通阀
、
主机燃油循环泵出口三通阀的切换控制
。
[0010]进一步地，通过控制逻辑设计进行主
、
备用机的自动切换，具体包括：将主
、
备泵机设置成远程自动状态，并进入准启动状态，在自动状态下，通过外开关信号，主泵机进入启动运行状态，同时对备用机进行状态自动检测
、
判别，一旦主泵机发生故障报警时，备用机即刻进入自动启动状态，主泵机将会自动降速停机，当主泵机故障信号消失时，经系统
3S
确认，自动进入下一个自动启动的准备状态
。
[0011]进一步地，设计局部搜索的遗传算法具体包括：
(1)
在遗传算法第
t
次迭代过程中，经选择
、
交叉
、
变异生成一个种群大小为
N/2
的新种群
Qt
，将新种群
Qt
与父代种群
Pt
合并组成种群大小为
3N/2
的种群
Rt
，对
Rt
中个体进行适应度排序，保留适应度大于阈值的前
N
个体进入下一代，生成
Pt+1
，剩余个体则直接淘汰；
(2)
对每轮迭代产生的最优染色体，采用交换算子
、
插入算子和复合插入算子进行迭代搜索，如果搜索后的染色体序列适应度高于搜索前的染色体序列，则用搜索后的序列替代搜索前的序列，生成新的种群
Pt+1
，从而得到全局最优解
。
[0012]进一步地，结合
PID
控制进行频率自动调节具体包括：采用设计的遗传算法对
PID
算法的3个参数
Kp、Ki、Kd
进行优化，输入是发电机期望频率与当前频率的差值
e
f
，期望功率与当前功率的差值
e
p
，输出为发电机期望转速
。
[0013]进一步地，所述适应度为
:
[0014][0015]式中，
F
为适应度，
J
为目标函数
。
[0016]进一步地，所述目标函数为：
[0017][0018]式中：
w1、w2
为权重值，
nt
为频率
。
[0019]进一步地，所述主机燃油供给泵进口三通阀的切换控制具体包括：
[0020](1)
从轻油位切换到重油位的控制：主机燃油供给泵返回三通阀要切换到供给泵位或者主机燃油循环泵出口三通阀切换到加热器位时，主机燃油供给泵进口三通阀阀位自动从轻油位切换到重油位；
[0021](2)
加热器和冷却器位的切换控制：在主机燃油供给泵进口三通阀阀位开度为0％的状态下，且主机燃油粘度
≤5cST
时，主机燃油循环泵出口三通阀从加热器位切换到冷却器位；在主机燃油供给泵进口三通阀阀位开度为
100
％的状态下，延迟
60min
后主机燃油循环泵出口三通阀从加热器位切换到冷却器位，或者在主机燃油供给泵进口三通阀阀位从开度为0％到
100
％的过程中，机燃油粘度
≤3cST
，主机燃油循环泵出口三通阀从加热器位切换到冷却器位
。
[0022]进一步地，所述主机燃油循环泵出口三通阀的切换控制具体包括为：
[0023]3)
从加热器位切换到冷却器位的控制：在主机燃油供给泵进口三通阀阀位开度为0％的状态下，主机燃油粘度
≤5cST
时，主机燃油循环泵出口三通阀从加热器位切换到冷却器位；在主机燃油供给泵进口三通阀阀位开度为
100
％的状态下，延迟
60min
后主机燃油循环泵出口三通阀从加热器位切换到冷却器位，或者在主机燃油供给泵进口三通阀阀位从开度为0％到
100
％的过程中，机燃油粘度
≤3cST
，主机燃油循环泵出口三通阀从加热器位切换到冷却器位；
[0024]4)
从加热器位切换到冷却器位的控制：主机燃油粘度＞
5cST
，主机燃油循环泵出口三通阀从冷却器位切换到加热器位
。
[0025]进一步地，还包括：对系统中设备进行集中管理和分布式过程控制
、
监测
、
分析及诊断
。
[0026]进一步地，所述辅助机械模块包括燃油系统
、
燃气系统
、
润滑油系统
、
海水冷却系统
、
淡水冷却系统
、
舱底系统
、
空气系统和蒸汽系统
。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0028](1)
本专利技术提出一种基于新型算法的频率自动调节方法，在负载变化较大的同时，能有效地减少电力需求突增或突降引起的波动，保障电力稳定供应；
[0029](2)<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种机舱监控系统的自动智能化设计方法，所述机舱监控系统包括功率管理模块和辅助机械模块，其特征在于，所述方法包括：通过控制逻辑设计进行主
、
备泵机的自动切换；设计局部搜索的遗传算法，并结合
PID
控制进行频率自动调节；根据主机燃油粘度反馈信号，设计主机燃油供给泵进口三通阀
、
主机燃油循环泵出口三通阀的切换控制
。2.
根据权利要求1所述的机舱监控系统的自动智能化设计方法，其特征在于，通过控制逻辑设计进行主
、
备用机的自动切换，具体包括：将主
、
备泵机设置成远程自动状态，并进入准启动状态，在自动状态下，通过外开关信号，主泵机进入启动运行状态，同时对备用机进行状态自动检测
、
判别，一旦主泵机发生故障报警时，备用机即刻进入自动启动状态，主泵机将会自动降速停机，当主泵机故障信号消失时，经系统
3S
确认，自动进入下一个自动启动的准备状态
。3.
根据权利要求1所述的机舱监控系统的自动智能化设计方法，其特征在于，设计局部搜索的遗传算法具体包括：
(1)
在遗传算法第
t
次迭代过程中，经选择
、
交叉
、
变异生成一个种群大小为
N/2
的新种群
Qt
，将新种群
Qt
与父代种群
Pt
合并组成种群大小为
3N/2
的种群
Rt
，对
Rt
中个体进行适应度排序，保留适应度大于阈值的前
N
个体进入下一代，生成
Pt+1
，剩余个体则直接淘汰；
(2)
对每轮迭代产生的最优染色体，采用交换算子
、
插入算子和复合插入算子进行迭代搜索，如果搜索后的染色体序列适应度高于搜索前的染色体序列，则用搜索后的序列替代搜索前的序列，生成新的种群
Pt+1
，从而得到全局最优解
。4.
根据权利要求3所述的机舱监控系统的自动智能化设计方法，其特征在于，结合
PID
控制进行频率自动调节具体包括：采用设计的遗传算法对
PID
算法的3个参数
Kp、Ki、Kd
进行优化，输入是发电机期望频率与当前频率的差值
e
f
，期望功率与当前功率的差值
e
p
，输出为发电机期望转速
。5.
根据权利要求4所述的机舱监控系统的自动智能化设计方法，其特征在于，所述适应度为
:
式中，
F
为适应度，
J
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈睿，邵彦山，宋新伟，张晓，朱人杰，潘旭冉，包明杰，杨旭，赵宣鉴，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一六研究所，
类型：发明
国别省市：