CN110516403B - 一种船舶设备智能功能的验证方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种船舶设备智能功能的验证方法。包括：实时采集的实船运行设备的运行信息和建立的对应设备的仿真功能信息，建立具有模仿实船及其设备运行状态的仿真系统，采集仿真系统根据对船舶设备智能功能的验证需求，模仿出所需状态的相关信息；搭建满足被验证设备描述智能功能的实验室模拟系统，运行所述实验室模拟系统可以模拟被验证设备的类型、功能以及特点信息的输入和输出，并对其模拟信息进行采集，借助在线的船岸一体化的网络信息平台，对接入系统的被验证的船舶设备的智能功能按照要求实施的远程智能功能验证操作。

Description

一种船舶设备智能功能的验证方法及系统

技术领域

本发明涉及船舶设备智能功能的验证技术领域，具体而言，尤其涉及一种船舶设备智能功能的验证方法及系统。

背景技术

无人驾驶船舶或智能船舶技术以其成本低、自动化水平高等特点在航运领域得到了快速发展和广泛应用。船用设备智能功能的验证方法包括船舶设备智能功能实验室模拟验证、船舶设备智能功能仿真验证、船舶设备实船安装验证测试；船舶设备智能功能实验室模拟验证困难、费用高等，如搭建实验验证台费用高、相关智能功能模拟困难、不同船舶设备智能功能需要搭建不同的实验台等；仿真模式难于建立、建立的仿真功能模型难于验证等；实船上对开发的船舶设备智能功能的验证需要设备改造、特定的船舶航行及设备运行功能调整等费用和时间难于统一或实现；

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的是要提供一种通过船岸一体化信息交互平台，实现在岸基上对开发的船舶设备智能功能进行远程实景的验证操作。验证可以通过船舶实际设备的运行信息、岸基建立的对应设备的模拟功能信息、借助基于船岸一体化的信息平台对在线的船舶设备的智能功能进行验证操作的一种船舶设备智能功能的验证方法及系统。

本发明采用的技术手段如下：

一种船舶设备智能功能的验证方法，包括以下步骤：

步骤S1：采集设备运行参数，船舶设备运行参数采集接口实时采集相关设备的运行信息；采集设备环境参数以及设备状态信息，船舶设备信息采集接口实时采集相关设备运行期间的环境信息；

步骤S2：建立具有模仿实船及其设备运行状态的仿真系统，采集仿真系统根据对船舶设备智能功能的验证需求，模仿出所需状态的相关信息；

步骤S3：搭建满足被验证设备描述智能功能的实验室模拟系统，运行所述实验室模拟系统可以模拟被验证设备的类型、功能以及特点信息的输入和输出，并对其模拟信息进行采集；

步骤S4：将上述步骤S1-S3采集到的信息构建标准验证数据，将数据构建成验证数据集，将验证数据集储存到船案一体化信息平台，并将信息传输到设备验证控制系统，所述设备验证控制系统根据被验证船舶设备的智能功能情况，及智能功能验证的程序实施需求，结合对应设备实船运行信息和设备的仿真信息，按照制定的验证程序，对船舶设备涉及的智能功能进行程序验证操作；

步骤S5：通过网络接入被验证船舶设备，所述被验证船舶设备能够根据验证的需求选择性的安装到实船、实验室模拟系统以及仿真系统，根据选择的安装位置进入对应的船舶设备智能功能验证模式，通过设备验证控制系统对所述被验证船舶设备的相关智能功能进行验证操作，形成验证结果报告。

进一步地，所述步骤S1中采集相关设备的运行信息包括运行设备的结构参数信息、设备的功能参数信息以及设备专用测试参数；

所述运行设备的结构参数信息包括：直径、面积、高度、宽度、厚度；

所述设备的功能参数信息包括：温度、压力、流量、转速、温差、压差；

所述设备专用测试参数包括：振动信息、噪声信息。

进一步地，所述步骤S2中采集仿真系统根据对船舶设备智能功能的验证需求，模仿出所需状态的相关信息；所述的所需状态包括设备正常运行状态、设备异常运行状态、及其设备应急运行状态；所述的相关信息包括设备的机构参数、功能参数以及关键参数条件。

进一步地，所述步骤S4中构建的验证数据集包括：

连续正常运行参数，包括完成设备智能功能必须具有的运行数据、选择设备运行一个周期的数据、受运行模式、工况影响的需要包括全模式和工况的正常运行数据；上述数据通过船岸一体化信息平台进行累积和更新，初始时，形成一组测试数据，随着时间增加，积累数据样本；

波动变化运行参数，即运行过程受工况、环境改变的影响，参数出现波动，但波动又在正常范围之内的数据；

设备状态异常运行参数，包括设备性能下降数据和部分故障数据。

进一步地，所述步骤S4中对船舶设备涉及的智能功能进行程序验证操作，具体为：

S41、状态监测及评估功能验证：输入正常运行参数，判断是否能输出设备状态信息，显示的状态信息与设定值是否一致，如不一致，偏差大小，检验功能实现及精度；

S42、灵敏度验证：输入波动数据，判断评估结果是否变化，响应变化时间；

S43、智能功能覆盖范围验证：输入不同模式，工况运行参数，判断是否都能准确输出设备状态评估结果；

S44、稳定性验证：连续输入测试数据，判断是否能够稳定输出设备状态评估结果；

S45、异常状态验证：输入设备异常运行状态参数，判断输出结果是否能够体现异常状态评估值，并给出诊断结果。

进一步地，所述步骤S5中船舶设备智能功能验证模式还包括将实船设备运行信息和分钟信息结合的验证模式。

本发明还提供了一种实现船舶设备智能功能的验证方法的船舶设备智能功能验证系统，包括：

用于采集船舶设备运行信息的船舶设备运行参数采集接口；

用于设备环境参数以及设备状态信息的船舶设备信息采集接口；

用于根据对船舶设备智能功能的验证需求，仿真出所需状态的相关信息并对其仿真信息进行采集的仿真系统；

用于模拟被验证设备的类型、功能以及特点信息的输入和输出，并对其模拟信息进行采集的实验室模拟系统；

用于放置上述采集到的设备信息的船岸一体化信息平台；

接收所述船岸一体化信息平台上放置的上述采集到设备信息，对被验证船舶设备的相关智能功能进行验证操作，形成验证结果报告的设备验证控制系统。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、被验证船舶设备可以通过网络接入验证系统，进行远程智能功能验证操作；

2、将船舶运行设备的运行信息，通过船岸信息一体化信息平台接入到船舶设备智能功能的验证系统中，可通过被处理的实际运行设备的相关参数信息对被验证设备的智能功能进行验证。

3、所述船舶设备智能功能验证方法可以将船舶设备的运行信息和设备功能仿真输出信息结合起来，实施对被验证船舶设备的智能功能的验证操作。

4、所述船舶设备智能功能验证方法可以将船舶设备的运行信息、设备功能仿真输出信息、实验室模拟运行信息结合起来，实施对被验证船舶设备的智能功能的验证操作。

基于上述理由本发明可在船舶设备智能功能的验证等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明方法流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，本发明提供了一种船舶设备智能功能的验证方法，包括以下步骤：

步骤S1：采集设备运行参数，船舶设备运行参数采集接口实时采集相关设备的运行信息；所述相关设备的运行信息包括运行设备的结构参数信息、设备的功能参数信息以及设备专用测试参数；所述运行设备的结构参数信息包括：直径、面积、高度、宽度、厚度；所述设备的功能参数信息包括：温度、压力、流量、转速、温差、压差；所述设备专用测试参数包括：振动信息、噪声信息。采集设备环境参数以及设备状态信息，船舶设备信息采集接口实时采集相关设备运行期间的环境信息；

步骤S2：建立具有模仿实船及其设备运行状态的仿真系统，采集仿真系统根据对船舶设备智能功能的验证需求，模仿出所需状态的相关信息；所述的所需状态包括设备正常运行状态、设备异常运行状态、及其设备应急运行状态；所述的相关信息包括设备的机构参数、功能参数以及关键参数条件。

步骤S3：搭建满足被验证设备描述智能功能的实验室模拟系统，运行所述实验室模拟系统可以模拟被验证设备的类型、功能以及特点信息的输入和输出，并对其模拟信息进行采集；

步骤S4：将上述步骤S1-S3采集到的信息构建标准验证数据，将数据构建成验证数据集，将验证数据集储存到船案一体化信息平台，并将信息传输到设备验证控制系统，所述设备验证控制系统根据被验证船舶设备的智能功能情况，及智能功能验证的程序实施需求，结合对应设备实船运行信息和设备的仿真信息，按照制定的验证程序，对船舶设备涉及的智能功能进行程序验证操作；

步骤S4中构建的验证数据集包括：

连续正常运行参数，包括完成设备智能功能必须具有的运行数据、选择设备运行一个周期的数据、受运行模式、工况影响的需要包括全模式和工况的正常运行数据；上述数据通过船岸一体化信息平台进行累积和更新，初始时，形成一组测试数据，随着时间增加，积累数据样本；

波动变化运行参数，即运行过程受工况、环境改变的影响，参数出现波动，但波动又在正常范围之内的数据；

设备状态异常运行参数，包括设备性能下降数据和部分故障数据。

步骤S4中对船舶设备涉及的智能功能进行程序验证操作，具体为：

S41、状态监测及评估功能验证：输入正常运行参数，判断是否能输出设备状态信息，显示的状态信息与设定值是否一致，如不一致，偏差大小，检验功能实现及精度；

S42、灵敏度验证：输入波动数据，判断评估结果是否变化，响应变化时间；

S43、智能功能覆盖范围验证：输入不同模式，工况运行参数，判断是否都能准确输出设备状态评估结果；

S44、稳定性验证：连续输入测试数据，判断是否能够稳定输出设备状态评估结果；

S45、异常状态验证：输入设备异常运行状态参数，判断输出结果是否能够体现异常状态评估值，并给出诊断结果。

步骤S5：通过网络接入被验证船舶设备，所述被验证船舶设备能够根据验证的需求选择性的安装到实船、实验室模拟系统以及仿真系统，根据选择的安装位置进入对应的船舶设备智能功能验证模式，通过设备验证控制系统对所述被验证船舶设备的相关智能功能进行验证操作，形成验证结果报告。

本发明还提供了一种实现上述验证方法的船舶设备智能功能验证系统，包括：

用于采集船舶设备运行信息的船舶设备运行参数采集接口；

用于设备环境参数以及设备状态信息的船舶设备信息采集接口；

用于根据对船舶设备智能功能的验证需求，仿真出所需状态的相关信息并对其仿真信息进行采集的仿真系统；

用于模拟被验证设备的类型、功能以及特点信息的输入和输出，并对其模拟信息进行采集的实验室模拟系统；

用于放置上述采集到的设备信息的船岸一体化信息平台；

接收所述船岸一体化信息平台上放置的上述采集到设备信息，对被验证船舶设备的相关智能功能进行验证操作，形成验证结果报告的设备验证控制系统。

作为本发明较佳的实施方式，可以通过上述技术方案实现船舶设备状态信息在线采集，具体的，①设备运行参数采集：船舶设备运行参数采集接口，能实时的采集相关设备的运行信息，包括运行设备的结构参数信息，如直径、面积、高度、宽度、厚度等；设备的功能参数信息，如温度、压力、流量、转速、温差、压差等；设备专用测试参数，如振动信息、噪声信息等，将以上是参数信息进行存储、分析、处理并放到船案一体化信息平台上。②设备环境参数采集：船舶设备信息采集接口，能实时采集相关设备运行期间的环境信息，包括运行设备的周边信息，如设备出温度、湿度、振动、噪音、气压等；运行船舶的姿态信息，如船舶姿态信息、吃水、横倾、纵情、海浪信息、气象信息等。将以上信息进行存储、分析处理，并放到船案一体化信息平台上；③设备状态信息采集：船舶设备信息采集接口，能实时采集相关设备的运行期间的状态信息，包括：运行设备状态评估信息，如设备的当前的状态评估值、设备剩余寿命状态评估信息、设备厂家建议维护信息，如设备运行时间、设备维修间隔等。将以上信息进行分析、处理、存储，并放到船案一体化信息平台上；④设备状态仿真信息采集：根据船舶的类型和特点、及船舶设备的类型、特点、功能等要素，运用物理建模和数学建模的手段，分别建立具有模仿实船及其设备运行状态的仿真平台，平台可以根据对船舶设备智能功能的验证需求，模仿出“所需状态”的“相关信息”。“所需状态”包括设备正常运行状态、各类异常运行状态、及其设备应急运行状态；这里“相关信息”包括设备的机构参数、功能参数和关键参数条件。用于完成对船舶设备智能功能的验证操作。⑤设备实验室模拟运行信息采集：根据被验证设备类型、功能、特点等方面的需求，按照一定的比例在实验室搭建满足被验证设备描述智能功能的实验室模拟系统，运行该模拟系统可以模拟被验证设备的各类信息的输入和输出，从而实现对被验证设备的描述的相关智能功能的验证操作。

作为本发明较佳的实施方式，可以通过上述技术方案实现船舶设备状态信息智能功能的验证，具体的，设备验证控制系统根据被验证船舶设备的智能功能情况，及智能功能验证的程序实施需求，结合对应设备实船运行信息和设备的仿真信息，按照制定的验证程序和方法，对船舶设备涉及的智能功能的进行的程序验证操作。被验证船舶设备，可以根据验证的需求，选择性的将设备选择安装到实船、实验室、设备生产厂家。通过远程的验证控制系统，实施对所述设备相关智能功能的验证操作，并形成的验证结果报告。

作为本发明较佳的实施方式，可以通过上述技术方案实现以下几种船舶设备智能功能验证模式，①基于仿真模式的船舶设备智能功能验证模式：对已经接入验证平台的船舶设备所用智能功能的验证操作，其验证设备相关信息(包括设备结构信息、运行信息、环境信息等)全部来自于平台建立的相关仿真模型的输出信息；②基于实船设备运行信息的船舶设备智能功能验证模式：对已经接入验证平台的船舶设备所用智能功能的验证操作，其验证设备相关信息(包括设备结构信息、运行信息、环境信息等)全部来自于接入系统的实船设备的运行参数。验证时要求参与验证的船舶上的运行设备可以在线，也可以不在线，但其所用参数信息必须经过必要的分析和处理；③基于实验室设备模拟运行信息的船舶设备智能功能验证模式：对已经接入验证平台的船舶设备所用智能功能的验证操作，其验证设备相关信息(包括设备结构信息、运行信息、环境信息等)全部来自于实验室模拟的设备运行参数。④基于实船设备运行信息和分钟信息结合的船舶设备智能功能验证模式：对已经接入验证平台的船舶设备所用智能功能的验证操作，其验证设备相关信息(包括：设备结构信息、运行信息、环境信息等)，根据验证的实际需求和被验证设备，分别来自于实船运行设备的运行信息、设备功能的仿真信息、实验室设备模拟运行信息，至于信息来源的比例，根据被验证设备及其智能功能的不同而不同，需要在验证前制定详细的验证程序及操作步骤。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种船舶设备智能功能的验证方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1：采集设备运行参数，船舶设备运行参数采集接口实时采集相关设备的运行信息；采集设备环境参数以及设备状态信息，船舶设备信息采集接口实时采集相关设备运行期间的环境信息以及相关设备运行期间的状态信息；

步骤S2：建立具有模仿实船及其设备运行状态的仿真系统，采集仿真系统根据对船舶设备智能功能的验证需求，模仿出所需状态的相关信息；

步骤S3：搭建满足被验证设备描述智能功能的实验室模拟系统，运行所述实验室模拟系统可以模拟被验证设备的类型、功能以及特点信息的输入和输出，并对其模拟信息进行采集；

步骤S4：将上述步骤S1-S3采集到的信息构建标准验证数据，将数据构建成验证数据集，将验证数据集储存到船案一体化信息平台，并将信息传输到设备验证控制系统，所述设备验证控制系统根据被验证船舶设备的智能功能情况，及智能功能验证的程序实施需求，结合对应设备实船运行信息和设备的仿真信息，按照制定的验证程序，对船舶设备涉及的智能功能进行程序验证操作；

步骤S5：通过网络接入被验证船舶设备，所述被验证船舶设备能够根据验证的需求选择性的安装到实船、实验室模拟系统以及仿真系统，根据选择的安装位置进入对应的船舶设备智能功能验证模式，通过设备验证控制系统对所述被验证船舶设备的相关智能功能进行验证操作，形成验证结果报告。

2.根据权利要求1所述的船舶设备智能功能的验证方法，其特征在于，所述步骤S1中采集相关设备的运行信息包括运行设备的结构参数信息、设备的功能参数信息以及设备专用测试参数；

所述运行设备的结构参数信息包括：直径、面积、高度、宽度、厚度；

所述设备的功能参数信息包括：温度、压力、流量、转速、温差、压差；

所述设备专用测试参数包括：振动信息、噪声信息。

3.根据权利要求1所述的船舶设备智能功能的验证方法，其特征在于，所述步骤S2中采集仿真系统根据对船舶设备智能功能的验证需求，模仿出所需状态的相关信息；所述的所需状态包括设备正常运行状态、设备异常运行状态、及其设备应急运行状态；所述的相关信息包括设备的机构参数、功能参数以及关键参数条件。

4.根据权利要求1所述的船舶设备智能功能的验证方法，其特征在于，所述步骤S4中构建的验证数据集包括：

连续正常运行参数，包括完成设备智能功能必须具有的运行数据、选择设备运行一个周期的数据、受运行模式、工况影响的需要包括全模式和工况的正常运行数据；上述数据通过船岸一体化信息平台进行累积和更新，初始时，形成一组测试数据，随着时间增加，积累数据样本；

波动变化运行参数，即运行过程受工况、环境改变的影响，参数出现波动，但波动又在正常范围之内的数据；

设备状态异常运行参数，包括设备性能下降数据和部分故障数据。

5.根据权利要求1所述的船舶设备智能功能的验证方法，其特征在于，所述步骤S4中对船舶设备涉及的智能功能进行程序验证操作，具体为：

S41、状态监测及评估功能验证：输入正常运行参数，判断是否能输出设备状态信息，显示的状态信息与设定值是否一致，如不一致，偏差大小，检验功能实现及精度；

S42、灵敏度验证：输入波动数据，判断评估结果是否变化，响应变化时间；

S43、智能功能覆盖范围验证：输入不同模式，工况运行参数，判断是否都能准确输出设备状态评估结果；

S44、稳定性验证：连续输入测试数据，判断是否能够稳定输出设备状态评估结果；

S45、异常状态验证：输入设备异常运行状态参数，判断输出结果是否能够体现异常状态评估值，并给出诊断结果。

6.根据权利要求1所述的船舶设备智能功能的验证方法，其特征在于，所述步骤S5中船舶设备智能功能验证模式还包括将实船设备运行信息和分钟信息结合的验证模式。

7.一种实现权利要求1所述验证方法的船舶设备智能功能验证系统，其特征在于包括：

用于采集船舶设备运行信息的船舶设备运行参数采集接口；

用于设备环境参数以及设备状态信息的船舶设备信息采集接口；

用于根据对船舶设备智能功能的验证需求，仿真出所需状态的相关信息并对其仿真信息进行采集的仿真系统；

用于模拟被验证设备的类型、功能以及特点信息的输入和输出，并对其模拟信息进行采集的实验室模拟系统；

用于放置上述采集到的设备信息的船岸一体化信息平台；

接收所述船岸一体化信息平台上放置的上述采集到设备信息，对被验证船舶设备的相关智能功能进行验证操作，形成验证结果报告的设备验证控制系统。

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