基于专家系统的船舶电气设备故障诊断研究

基于专家系统的船舶电气设备故障诊断研究
发布时间：2021-07-13T04:12:38.695Z 来源：《中国科技人才》2021年第11期作者：耿斌[导读] 在船舶日常行驶的过程中，电气设备故障的发生具有较强的不稳定性的特点，针对该问题为了进一步增强船舶行驶的安全性，提供可靠的自动化保障，利用专家系统建立在计算机技术的基础上，构建自动化的智能检测体系至关重要。

招商局金陵鼎衡船舶（扬州）有限公司
摘要：结合我国当前的交通体系发展情况来看，船舶运输已经成为了物资流换的主要媒介和渠道，但是在船舶行驶的过程中，电气系统极易受到外界环境以及性能的影响，出现故障情况，这将直接影响船舶运行的安全性和稳定性，因此本文便是建立在专家系统的角度，结合船舶电气设备出现的故障进行诊断分析，阐述了船舶电气设备的相关理论，分析了电气设备常见的故障体系和框架。

建立在专家系统内涵的角度，结合设备故障的具体诊断原理构建了专家系统故障诊断平台，结合其中的具体模块和功能进行针对性分析，意在通过文章论述，能够进一步推进船舶电气设备诊断的智能化转型。

关键词：专家系统；船舶电气；设备故障；诊断研究
在船舶日常行驶的过程中，电气设备故障的发生具有较强的不稳定性的特点，针对该问题为了进一步增强船舶行驶的安全性，提供可靠的自动化保障，利用专家系统建立在计算机技术的基础上，构建自动化的智能检测体系至关重要。

而想要实现这一目的，就必须以提升专家系统应用价值为目的，结合其内涵和具体的故障体系进行融合分析，这不仅是本文论述的重点，也是进一步实现船舶运输领域安全性和智能性管控的主要研究课题。

一、基础理论概述（一）船舶电气设备故障诊断背景分析
随着我国十八大的开展，海洋强国战略的提出，为当前的船舶领域发展提供了强有力的政策背景，在实际的优化过程中，船舶电气设备本身的运行稳定性也受到了多方领域的关注。

由于船舶电气系统本身具有较强的集成性和复杂性特点，在运行期间每一个细微的模块出现故障，便有可能导致整体系统面临庭院另外，原有的船舶故障体系检修工作量较大，难度较多，因此为了进一步提升船舶电气系统的故障检测有效性，必须要构建完善的故障检测体系，并且通过信息技术打造科学的自动化检测模式，能够快速的定位故障点，并且给出针对性的解决方案，而想要实现这一目的，通过现代化技术体系，建立在计算机软件系统的基础上进行分析，是发展过程中的必然途径。

结合我国原有船舶电气设备故障检测的技术体系来看，往往是建立在拓扑模型的基础上实现的，其中涉及到了数学模型以及拓展关联矩阵，可以通过电流的变化情况来进行故障位置的定位，但是在实际的应用过程中，由于影响电气设备故障的因素较多，该种方式具有一定的局限性，难以实现较为良好的效果。

后期模糊控制原理、蚁群算法以及专家系统等智能体系的提出，为当前的船舶电气设备故障诊断提供了更加先进的智能化技术[1]。

有学者曾经建立在故障树模型的基础上，通过access数据库专家数据系统打造了智能故障诊断平台。

也有学者建立在 lms最小均方根原理的基础上，结合自适应滤波器构建了仿真实验[2]，能够实现微小故障的精准定位。

基于此专家系统在故障点定位以及原因检测方面有着较好的应用价值，因此可以作为当前电气系统故障检测的主要技术。

（二）专家系统的具体内涵专家系统是建立在智能计算机程序的基础上构建的自动化程序，其中含有大量关于某一个领域或者某一个学科的专家知识和经验，是通过计算机整合人类专家的具体知识体系和解决办法来实现算法功能的优化，总的来讲专家系统具有大量的专门知识和经验，是一种程序化的系统，通过人工智能技术以及计算机技术打造的多项融合性的知识数据库，通过算法推理和数据判断，能够快速的结合具体的故障发生情况进行推演分析，能够在短时间解决复杂问题。

从本质上来讲，专家系统是一种人机交互体系，是将人类专家的行为模式和推理方式转化为计算机程序，具有更高效、智能化的特点。

二、船舶电气设备故障类型分析
综合来讲，船舶电气设备的电网容量较小，输电线路较短[3]，工作环境变化多样，较为恶劣，因此电气设备需要维持长时间的不间断性工作，在较高的工作负荷影响下，会产生较多的故障，通常来讲，船舶电气设备的故障分为以下几种。

（一）设备体系本身的故障
在电气设备运行的过程中，若柴油机以及原油机的功率存在不稳定情况，便有可能导致设备自身出现故障，另外也会产生转速失调等现象。

发电机绕组会出现断路，三相短路，单相短路以及过电流等故障。

（二）主观维护故障
主观维护故障主要指的是操作人员在日常使用以及维护的过程中，由于不正当的思想意识以及行为导致的故障，例如合闸以及分闸操作故障，未能按照具体的设备运行情况进行合闸或者分闸，导致人为失误操作，影响整体系统的运行稳定性。

（三）客观环境引发故障
受到海上恶劣环境的影响，电气设备可能始终处于潮湿的工作环境中。

若电气设备本身的责任措施未能做好或者救援体系出现老化情况，便有可能出现缺相、断相以及三相短路等现象。

基于此，我们能够充分了解船舶电气设备的主要故障类型，将其进行归类和关系演变逻辑分析之后，可以整合为如图1所示的基础故障框架。

这其中人机交互界面主要起到纽带和桥梁的作用，能够将用户与专家、推理机与知识库及解释机之间构建起数据信息的沟通桥梁。

人机交互界面能够搜集专家以及用户储存的故障特征等相关信息，将其传输至专家系统，内部利用规则推理来进行识别，并且分析其特征数据库，主要的存在价值是进行故障特征信息的储存和匹配对比。

推理机是结合元控制系统实现的，能够针对元知识库以及元推理机进行功能优化。

推理机的主要功能是实现问题求解，这其中需要将“故障现象”作为整体规则的最终结论，在知识库中进行匹配，落实反向推理，能够形成全局的故障体系掌控，定位其中的故障影响因素以及主要类型，并且在数据库中提炼优化解决方案。

整体的专家故障识别体系能够对知识库内的信息进行维护和更新，在短时间内可以制定科学有效的维护方案，快速的定位故障点，不仅能够促使船舶电气设备检测体系的不断推进和升级，也能够有效的提供故障类型的更新和判断，对于应对故障清除故障以及提升整体电气设备系统运行的稳定性有一定的促进作用，能够维持船舶电气系统的良好运行。

结束语：
综上所述，当前在船舶电气设备运维管理的过程中，为了进一步定位故障，必须要通过当前的现代化技术打造智能化的检测体系，要进一步提升故障检测的精准性和有效性。

而专家系统是基于人类专家经验和知识体系构建的智能化检测软件，通过故障原理和影响因素的分析，能够在短时间定位多种故障，并且针对系统体系中存在的安全隐患进行分析，能够进一步提升船舶电气设备的运行安全性，打造稳定的管理模式，可以为船舶运行的安全和稳定提供根本保障。

参考文献：
[1]梁纯，仇文宁.人工智能技术在船舶电力系统故障诊断中的应用[J].舰船科学技术，2018（16）：52-54.
[2]王天序，谭跃.船舶电气设备故障诊断专家系统建造策略[J].大连海事大学学报，2001（3）：29-32.
[3]陈小平.高压电网故障信号处理与保护系统研究[J].华中电力，2011（4）：1-3.。