CN111319051A - 船舶智能机舱的智能巡检机器人及其方法 - Google Patents

船舶智能机舱的智能巡检机器人及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及船舶智能机舱技术领域，提供了一种船舶智能机舱的智能巡检机器人，包括包括传感器模块、数据采集模块、数据预处理与特征提取模块、比较模块以及通信模块。还提供一种巡检方法，包括S1‑S5五个步骤。本发明通过传感器模块、数据采集模块、数据预处理与特征提取模块、比较模块、报警显示模块、通信模块以及机舱数据中心的配合实现船舶机舱设备自动化监测、故障诊断和趋势分析。

Description

船舶智能机舱的智能巡检机器人及其方法
技术领域
本发明涉及船舶智能机舱技术领域，具体为一种船舶智能机舱的智能巡检机器人及其方法。
背景技术
智能化船舶是船舶未来发展的重要方向，智能机舱是智能船舶的六大智能系统之一，是实现船舶智能化的重要体现。随着船舶机舱内设备的自动化和复杂化程度越来越高，发生故障的可能性增加。机舱设备故障若不能及时发现，不仅造成设备的损坏和经济损失，甚至危及人员安全，对于舰船，还会影响军队战斗力。
目前机舱设备主要采用定期维修或事后维修，其运行状态主要依靠监测参数的阈值报警和轮机人员的定时巡检来保障。振动法虽然是一种较有效的监测诊断方法，但传感器和电缆布置困难，在船舶机舱中也并未广泛应用，而且振动法的应用对象和可监测的故障范围有限或成本太高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船舶智能机舱的智能巡检机器人及其方法，通过传感器模块、数据采集模块、数据预处理与特征提取模块、比较模块以及通信模块的配合实现自动化监测，且通过设于机器人自身上的传感器模块获取被监测的设备的信息，减少了传感器与电缆的布置，降低了成本的同时还增加了监测设备的种类和数量。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种船舶智能机舱的智能巡检机器人，包括传感器模块、数据采集模块、数据预处理与特征提取模块、比较模块以及通信模块，
所述传感器模块，包含各类传感器，用于对机舱中的各设备进行监测；
所述数据采集模块，用于采集所述各类传感器输出的信号，并将它们转换为数字信号；
所述数据预处理与特征提取模块，用于对所述数据采集模块采集的数字信号进行清洗和提取特征参数；
所述比较模块，用于并将提出的特征参数与设定的阈值进行比较，对设备的状态进行监测诊断；
所述通信模块，用于将所述数据预处理与特征提取模块得到的比较结果与机舱数据中心交互数据。
进一步，所述传感器模块的各类传感器包括可随机器人一起移动的高清摄像头、热成像仪、拾音器以及无线数据接收终端。
进一步，所述高清摄像头，用于监测管路泄漏情况；
所述热成像仪，用于监测电机的发热情况；
所述拾音器，用于监测往复机械以及分油机的情况；
所述无线数据接收终端，既用于机舱内设备无线数据发射端进行通信，获取设备自带传感器的信息，又用于与机舱数据中心通信，接受数据中心的命令。
进一步，所述数据采集模块，还用于对所述传感器模块进行供电。
进一步，还包括报警显示模块，所述报警显示模块用于根据所述特征参数与阈值的比较结果进行状态显示，并当偏差过大时发出声光报警。
进一步，还包括环绕各设备的行走轨道，机器人沿着所述行走轨道往复运行。
进一步，还包括机器人充电桩，所述机器人充电桩与所述行走轨道连通。
进一步，所述机舱数据中心与所述行走轨道连通。
本发明实施例提供另一种技术方案：一种船舶智能机舱的智能巡检机器人的巡检方法，包括如下步骤：
S1，采用传感器模块对机舱中的各设备进行监测，
S2，采用数据采集模块采集各类传感器输出的信号，并将它们转换为数字信号；
S3，采用数据预处理与特征提取模块对所述数据采集模块采集的数字信号进行清洗和提取特征参数；
S4，采用比较模块将提出的特征参数与设定的阈值进行比较，对设备的状态进行监测诊断；
S5，采用通信模块将所述数据预处理与特征提取模块得到的比较结果与机舱数据中心交互数据，以得到巡检结果。
进一步，在所述S5步骤中，采用所述机舱数据中心通过通信模块定时从机器人收集所有的数据，并综合历史数据对监测设备进行故障诊断和运行趋势评估。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种船舶智能机舱的智能巡检机器人，通过传感器模块、数据采集模块、数据预处理与特征提取模块、比较模块以及通信模块的配合实现自动化监测，且通过设于机器人自身上的传感器模块获取被监测的设备的信息，减少了传感器与电缆的布置，降低了成本的同时还增加了监测设备的种类和数量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种船舶智能机舱的智能巡检机器人的原理框图；
图2为本发明实施例提供的一种船舶智能机舱的智能巡检机器人的步骤流程图。
具体实施方式
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。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1，本发明实施例提供了一种船舶智能机舱的智能巡检机器人和机舱数据中心，所述机器人包括传感器模块、数据采集模块、数据预处理与特征提取模块、比较模块以及通信模块。所述传感器模块，包含各类传感器，用于对机舱中的各设备进行监测；所述数据采集模块，用于采集各设备传感器模块输出的信号，将其转换为数字信号；所述数据预处理与特征提取模块，用于对采集的数字信号进行清洗和提取特征参数；所述比较模块，用于将提出的特征参数与设定的阈值进行比较，对设备的状态进行监测诊断；所述通信模块，用于将所述数据预处理与特征提取模块得到的比较结果与机舱数据中心交互数据。优选的，所述机舱数据中心用于综合历史数据对监测设备进行综合故障诊断和运行趋势评估，还对机器人进行充电。在本实施例中，传感器模块是设在机器人上，那么在设备本体上的传感器就会极大地减少，也就相应的减少了电缆的布置，这样一来可以使监测设备的种类和数量更多。然后采用其他各模块的配合，可以使机器人实现自动化监测，而机器人巡检不受环境和时间的限制，可以替代或降低轮机人员的工作强度、减少人为因素带来的不确定性，极大地提升了船舶的安全性、可用性和智能化水平。
以下为具体实施例：
优化上述方案，请参阅图1，所述传感器模块包括可随机器人一起移动的高清摄像头、热成像仪、拾音器以及无线数据接收终端。优选的，所述高清摄像头，用于监测管路泄漏的情况；所述热成像仪，用于监测电机的发热情况；所述拾音器，用于监测往复机械、分油机等的情况；针对设备自带的传感器，开发机载传感器信号采集的无线数据发射端，所述无线数据接收终端，既用于机舱内设备无线数据发射端进行通信，获取设备自带传感器的信息，又用于与机舱数据中心通信，接受数据中心的命令。在本实施例中，只要是管路有关的设备都可以采用高清摄像头来进行监测，具体的，该高清摄像头将其眼前的情形拍摄为高清图片，数据预处理与特征提取模块可以提取特征，识别特定区域地面的油和水，进而监测漏水或漏油等故障。而热成像仪是用来监测温度的，它所传递的画面也可以由数据预处理与特征提取模块进行特征提取，以识别热成像中的温度分布，监测设备外表面温度异常类故障。而拾音器，例如采用麦克风，它能够监听声音，以通过设备是否异响而判断设备是否故障。优选的，还可以包括无线温度测量，用来测量温度。这样，所巡检的设备就可以包括主机、发电机组、泵浦、压缩机组、气油管路、推进轴系、轴承、齿轮箱等等，可以囊括几乎所有的机舱上的设备。
作为本发明实施例的优化方案，机器人不仅可以获取常规监测参数，还可以综合利用振动、噪声、热成像、图像识别等技术，通过自学习与专家知识相结合不同提高状态识别精度，减少对机电人员经验的依赖。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，机器人还包括报警显示模块，所述报警显示模块用于根据所述特征参数与阈值的比较结果进行状态显示，并当偏差过大时发出声光报警。在本实施例中，当发生故障时，可以设此报警显示模块来提示工作人员，以便于及时排出故障。
作为本发明实施例的优化方案，本机器人还包括环绕各设备的行走轨道，机器人沿着所述行走轨道往复运行。在本实施例中，设此环形轨道，可以将各设备全部圈起，当机器人行走一圈即可对所有的设备进行监测，设定好自动模式后，机器人可以按此设定的轨道，全天候定时巡检机舱，以确保最大程度地消除隐患。
进一步优化上述方案，本机器人还包括机器人充电桩，所述机器人充电桩与所述行走轨道连通。在本实施例中，设此机器人充电桩，可以在机器人完成一圈巡检的空隙中对机器人进行充电，以保证不会因为没电而影响到监测工作，也可以使用上述的机舱数据中心进行充电。优选的，所述机舱数据中心与所述行走轨道连通，上述的机舱数据中心也与行走轨道连通，这样可以便于机器人与该机舱数据中心的交互，机舱数据中心结合历史数据对各监测设备进行故障诊断与状态预测，以实时掌握机舱设备的运行状态，实现机舱设备监测诊断的智能化。
实施例二：
请参阅图2，本发明实施例还提供一种船舶智能机舱的智能巡检机器人的巡检方法，包括如下步骤：
S1，采用传感器模块对机舱中的各设备进行监测，
S2，采用数据采集模块采集各类传感器输出的信号，并将它们转换为数字信号；
S3，采用数据预处理与特征提取模块对所述数据采集模块采集的数字信号进行清洗和提取特征参数；
S4，采用比较模块将提出的特征参数与设定的阈值进行比较，对设备的状态进行监测诊断；
S5，采用通信模块将所述数据预处理与特征提取模块得到的比较结果与机舱数据中心交互数据，以得到巡检结果。
优选的，所述机舱数据中心用于综合历史数据对监测设备进行综合故障诊断和运行趋势评估，还对机器人进行充电。在本实施例中，传感器模块是设在机器人上，那么在设备本体上的传感器就会极大地减少，也就相应的减少了电缆的布置，这样一来可以使监测设备的种类和数量更多。然后采用其他各模块的配合，可以使机器人实现自动化监测，而机器人巡检不受环境和时间的限制，可以替代或降低轮机人员的工作强度、减少人为因素带来的不确定性，极大地提升了船舶的安全性、可用性和智能化水平。。
作为本发明实施例的优化方案，在S5步骤中，采用所述机舱数据中心通过通信模块定时从机器人收集所有的数据，并根据历史数据对监测的设备的状态进行预测。
至于本实施例的其他技术方案可以参考实施例一，本实施例就不再赘述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种船舶智能机舱的智能巡检机器人，其特征在于：包括传感器模块、数据采集模块、数据预处理与特征提取模块、比较模块以及通信模块，
所述传感器模块，包含各类传感器，用于对机舱中的各设备进行监测；
所述数据采集模块，用于采集所述各类传感器输出的信号，并将它们转换为数字信号；
所述数据预处理与特征提取模块，用于对所述数据采集模块采集的数字信号进行清洗和提取特征参数；
所述比较模块，用于并将提出的特征参数与设定的阈值进行比较，对设备的状态进行监测诊断；
所述通信模块，用于将所述数据预处理与特征提取模块得到的比较结果与机舱数据中心交互数据。
2.如权利要求1所述的船舶智能机舱的智能巡检机器人，其特征在于：所述传感器模块的各类传感器包括可随机器人一起移动的高清摄像头、热成像仪、拾音器以及无线数据接收终端。
3.如权利要求2所述的船舶智能机舱的智能巡检机器人，其特征在于：
所述高清摄像头，用于监测管路泄漏情况；
所述热成像仪，用于监测电机的发热情况；
所述拾音器，用于监测往复机械以及分油机的情况；
所述无线数据接收终端，既用于机舱内设备无线数据发射端进行通信，获取设备自带传感器的信息，又用于与机舱数据中心通信，接受数据中心的命令。
4.如权利要求1所述的船舶智能机舱的智能巡检机器人，其特征在于：所述数据采集模块，还用于对所述传感器模块进行供电。
5.如权利要求1所述的船舶智能机舱的智能巡检机器人，其特征在于：还包括报警显示模块，所述报警显示模块用于根据所述特征参数与阈值的比较结果进行状态显示，并当偏差过大时发出声光报警。
6.如权利要求1所述的船舶智能机舱的智能巡检机器人，其特征在于：还包括环绕各设备的行走轨道，机器人沿着所述行走轨道往复运行。
7.如权利要求6所述的船舶智能机舱的智能巡检机器人，其特征在于：还包括机器人充电桩，所述机器人充电桩与所述行走轨道连通。
8.如权利要求6所述的船舶智能机舱的智能巡检机器人，其特征在于：所述机舱数据中心与所述行走轨道连通。
9.一种船舶智能机舱的智能巡检机器人的巡检方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，采用传感器模块对机舱中的各设备进行监测，
S2，采用数据采集模块采集各类传感器输出的信号，并将它们转换为数字信号；
S3，采用数据预处理与特征提取模块对所述数据采集模块采集的数字信号进行清洗和提取特征参数；
S4，采用比较模块将提出的特征参数与设定的阈值进行比较，对设备的状态进行监测诊断；
S5，采用通信模块将所述数据预处理与特征提取模块得到的比较结果与机舱数据中心交互数据，以得到巡检结果。
10.如权利要求9所述的船舶智能机舱的智能巡检机器人的巡检方法，其特征在于：在所述S5步骤中，采用所述机舱数据中心通过通信模块定时从机器人收集所有的数据，并综合历史数据对监测设备进行故障诊断和运行趋势评估。
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