基于能量流的船舶动力装置状态监控系统及监测方法与流程

本发明涉及一种船舶动力监控系统及方法，具体涉及一种基于能量流的船舶动力装置状态监控系统及方法，属于船舶性能监控系统技术领域。

背景技术：

船舰在水路运输、海洋开发和海权捍卫中具有重要作用。快速高效节能已成为发展的目标。目前，三大主力船型船舶能量有效利用百分比约为32%，具有很大的节能空间，而其中主推进系统中的损失总和占总输入能量的50%以上，并且这些损失的能量并没有明确其损耗的具体原因，无法有针对性的开展节能工作。

现有技术中的船舶设备主要通过性能参数监测、瞬时转速监测、油液分析监测、振动监测等状态监控模式，来对船舶主要能耗设备进行实时状态监控。采用现有的模式，对于单一方法监控只能监测到30%-40%的故障，虽然采用多种方法综合监测能提高监测性能，能较好监控设备状态并进行相关故障诊断，但是会造成信息的冗余，增加监控成本。此外，现有的监控模式基本仅停留在设备安全运行的层面，少有涉及到能耗监测方面，不能为解决船舶各设备能耗高的问题提供参考建议。

因此，通过研究船舶动力装置的能量损耗情况有助于了解船舶各主要能耗设备能量损失的根本原因，有针对性的减少能量损失，为提高船舶能效，实现船舶营运的节能减排做出贡献。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于能量流的船舶动力装置状态监控系统及监测方法，用能量流形式实时监控船舶主要能耗设备的状态，及时发现并排除船舶设备的故障，并以能量损耗的分布情况为基础，对现有无法利用的损耗能量进行分析，有针对性地改善和优化船舶动力装置的运行工况，以达到节约能源并减少eeoi数值，提高船舶能效的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

本发明提供了一种基于能量流的船舶动力装置状态监控系统，包括顺序相连的传感器组、转换器、能量流显示装置和故障报警装置；所述传感器组，用于采集对应能耗设备的相关参数数据；所述转换器，用于对所述传感器采集到的数据进行处理，将其转换为能量的数据形式；所述能量流显示装置，用于将转换器所传输的数据将各能耗设备的能量流动方向和数值显示出来，实时显示船舶动力装置的运行状态；故障报警装置，在设备出现安全故障或能量流异常的情况时进行报警。

更进一步的方案是：所述传感器组，包括油耗仪、转速扭矩仪、温度计和测功仪，分别用于测试船舶动力装置的油耗量、转速和扭矩、各设备的温度及功率参数，所采集的数据作为所述转换器中需要转换成能量形式的计算参数。

更进一步的方案是：所述能量流显示装置，用于将船舶从能源输入到输出整个过程中的主要设备的具体能耗情况实时显示出来，同时所述能量流显示装置会与正常能量流进行对比，按照正常为绿色，轻微异常为黄色，重度为红色的显示标准将能量流进行不同的显示。

更进一步的方案是：所述的故障报警装置，包括故障提醒模块和切换模块，所述故障提醒模块用于在船舶主要能耗设备发生故障时进行灯光闪烁提醒，提醒轮机管理人员对故障进行排除；所述切换模块，用于在船舶动力设备出现安全故障或能量流异常时触发，切换单元根据故障等级的不同采用对应的切换方式。

更进一步的方案是：所述故障提醒装置还包括播报模块，所述播报模块与所述提醒模块和所述切换模块同步提醒故障。

本发明通过引入能量流的概念，将抽象的能量直观地展示出来，并以此为基础，对船舶动力装置的运行状态实时监控，并通过监控能量流的状态来判断和排除设备故障，在原有故障报警装置的基础上增设能耗报警装置，保证船舶动力装置始终保持安全、高效的运行。

基于本发明的另一个目的，本发明还提供了一种基于能量流的船舶动力装置状态监测方法，本发明的监测方法，基于本发明所公开的基于能量流的船舶动力装置状态监控系统，并具体包括以下步骤：

s1：传感器对选定的参数数据进行采集，并将这些数据实时传输到转换器中；

s2：所述转换器通过输入特定的能量转换计算方法，将收集到的参数数据转换成能量的数据形式，并将这些数据实时传输到能量显示装置上；

s3：所述能量显示装置将接收到的能量数据对应显示在每一个动力装置上，并将动力装置中的能量流动关系及能耗情况显示出来，对于不同程度的能耗按照正常为绿色，轻微异常为黄色，重度为红色的显示标准显示，同时与报警装置连接在一起；

s4：所述报警装置在能量流动情况及能耗发生异常时进行触发报警，包括安全故障报警和能耗异常报警两种模式；所述能耗异常报警装置为在船舶动力装置能耗异常时进行报警，减少能量的非正常消耗，所述安全报警装置则是在一些危及到动力装置或船舶的安全时，进行对应报警并采取相应措施；

s5：当船舶动力装置处于非正常状态下运行时，能耗情况会及时显示出来并达到一定的值后触发能耗报警，在发生紧急情况时会触发安全报警；

s6：当故障排除后，则各装置恢复正常工作，监测系统也恢复成为实时监测状态。

本发明的基于能量流的船舶动力装置状态监测方法，其中的故障提醒装置，在原有的安全故障报警功能的基础上增添了能耗异常报警功能，在能量流出现异常即设备存在非正常能耗时进行报警，为船舶操作管理人员进行科学操作管理设备、提高船舶营运能效提供实时建议，为实现船舶节能减排做出贡献。

附图说明

图1是本发明基于能量流的船舶动力装置状态监控系统构成示意图；

图2是本发明基于能量流的船舶动力装置状态监控系统所示的监测示意图；

图3是本发明基于能量流的船舶动力装置状态监控系统的监测流程图；

附图中各部件的标记如下：1、传感器组；2、转换器；3、能量流显示装置；4、故障报警装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示的基于能量流的船舶动力装置状态监控系统，由传感器组1、转换器2、能量流显示装置3和故障报警装置4组成，安装在船舶动力装置中。在船舶动力装置开始运行时，传感器组会采集相关参数并实时传输到转换器2中，经过转换器2的转换作用后将采集到的如温度、压力等参数转换成为能量的形式，并实时在能量流显示装置3上面显示；而在船舶动力装置发生故障时则会在报警装置4上面出现相应的报警提示，直到故障排除，恢复到正常的监控状态。其监测示意图如图2所示。

如图3所示，上述船舶动力装置能量流状态监控方法具体包括以下步骤：

s1：传感器对选定的参数数据进行采集（主要包括温度、油耗量、转速、扭矩和功率等参数），并将这些参数数据实时传输到转换器中；

s2：所述转换器通过输入特定的能量计算方法，将收集到的参数数据转换成能量的数据形式，并将这些数据实时传输到能量显示装置上；

s3：所述能量显示装置将接收到的能量数据对应显示在每一个动力装置上，并将动力装置中的能量流动关系及能耗情况显示出来，并与报警装置连接在一起；

s4：所述报警装置在能量流动及能耗情况出现异常时进行触发报警，其包括能耗报警和安全报警两种模式；所述能耗报警装置为在船舶动力装置能耗异常时进行报警，减少能量的非正常消耗，所述安全报警装置则是一些危及到动力装置或船舶的安全时，会进行对应报警并采取相应措施；

s5：当船舶动力装置处于非正常状态下运行时，能量的损耗情况会及时显示出来并达到一定的值后触发能耗报警，在一些安全故障的紧急情况下会触发安全报警；

s6：当故障排除后，则各装置恢复正常工作，监测系统也恢复成为实时监测状态。

故障提醒模块包括提醒单元和切换单元，提醒单元用于在船舶动力装置出现故障时闪烁，提醒船舶管理人员及时对船舶动力装置进行故障排除；切换单元则用于在发生故障时触发，在显示界面切换至船舶监控模式。

此外故障提醒模块的提醒单元同时辅之以播报单元，在发生故障时以语音提示的方式同步告知船舶管理人员能量流的动态信息和出现故障后的提示及对应处理办法。画面的动态显示伴有声音的提示和针对不同程度等级进行不同颜色区分，增强了提醒的可靠性。

针对s4中的能耗报警，设置一定的延时，排除船舶在短时间内由于外界条件的短时间影响而误报警；同时可以根据能耗异常的不同程度进行针对性报警提示。

在轻微能耗异常或安全故障时，通过不同的颜色显示提醒操作人员，操作人员可以根据其经验来自行选择排除故障或者消除报警继续工作；

在能耗异常较严重或出现中度故障时，则会自动切换到监控状态，及时排除设备的故障，保证船舶设备安全、高效运行；

在遇到严重故障，尤其是危及到整个船舶或操作人员的安全时，则不会自动切换，以防止因排除故障而导致人命等更加重大的损失。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细的说明，显然，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果，对本领域的技术人员来说是显而易见的变形，也均包含在本发明的保护范围之内。