[发明专利]一种船舶柴油机健康管控系统及管控方法

权利要求书

1.一种船舶柴油机健康管控系统，其特征在于，包括：柴油机、数字孪生体模块、数据管理模块、运行仿真模拟平台模块、孪生数据处理模块、健康管理模块；

所述柴油机分别与所述数字孪生体模块、运行仿真模拟平台模块、孪生数据处理模块、健康管理模块连接；所述数字孪生体模块分别与所述数据管理模块、运行仿真模拟平台模块数据交互；所述数据管理模块与所述健康管理模块数据交互；所述数据管理模块与所述运行仿真模拟平台模块数据交互；

所述数字孪生体模块用于根据所述柴油机的实时运行数据，模拟柴油机运行过程，产生模拟运行数据；

所述数据管理模块用于根据所述柴油机正常运行数据优化所述数字孪生体模块；

所述运行仿真模拟平台模块用于根据数字孪生体生成的模拟运行数据验证分析后对所述柴油机进行控制；

所述孪生数据处理模块基于孪生数据融合方法从所述柴油机的数据进行特征提取，产生特征数据；

所述健康管理模块用于根据所述特征数据进行健康管理反馈过程。

2.一种船舶柴油机健康管控系统的管控方法，其特征在于，包括：柴油机控制过程、柴油机健康管理过程；

所述柴油机健康管理过程包括如下步骤：

步骤A1：孪生数据处理模块获取柴油机运行参数；

步骤A2：孪生数据处理模块对柴油机运行参数进行孪生数据融合，形成融合数据；

步骤A3：孪生数据处理模块对融合数据进行特征提取，产生特征数据；

步骤A4：对健康管理模块中的状态监测单元中监测方法的TCN模型进行优化；

步骤A5：健康管理模块基于优化后的状态监测单元对特征数据进行柴油机状态监测，输出监测数据；

步骤A6：健康管理模块根据输出监测数据输出健康评估报告、健康告警。

3.如权利要求2所述的船舶柴油机健康管控系统的管控方法，其特征在于，所述柴油机控制过程包括：

步骤B1：数字孪生体模块获取柴油机运行参数；

步骤B2：数字孪生体模块根据柴油机运行参数进行运行过程模拟，产生模拟运行数据；

步骤B3：数据管理模块获取柴油机正常运行参数优化数字孪生体模块；

步骤B4：运行仿真模拟平台模块获取数字孪生体产生的模拟运行数据，进对模拟运行数据进行验证分析，将验证分析后的数据用于柴油机控制。

4.如权利要求2所述的船舶柴油机健康管控系统的管控方法，其特征在于，所述步骤A5之后，步骤A6之前还包括：

对健康管理模块中的健康评估单元中评估方法进行优化。

5.如权利要求2所述的船舶柴油机健康管控系统的管控方法，其特征在于，所述步骤A4的具体方法为：

设置TCN模型包括依次连接输入层、一维卷积层、裁剪层、两个残差块、输出层。

6.如权利要求5所述的船舶柴油机健康管控系统的管控方法，其特征在于，所述残差块包括三组空洞因果卷积层块；第一组所述空洞因果卷积层块的输出为第二组所述空洞因果卷积层块的输入，第二组所述空洞因果卷积层块的输出为第三组所述空洞因果卷积层块的输入，第三组所述空洞因果卷积层块的输出为所述残差块的输出；

空洞因果卷积层块包括依次连接的空洞因果卷积层、裁剪层、Swish激活函数、FRN层、Dropout层及求和单元。

7.如权利要求4所述的船舶柴油机健康管控系统的管控方法，其特征在于，所述对健康管理模块中的健康评估单元中评估方法进行优化，包括：健康评估方法的优化、剩余使用寿命评估方法的优化，具体为：

所述健康评估方法的优化：

优化所述健康评估方法中欧式距离d的计算公式为：

其中，x_i表示为基于选取柴油机正常运行时的信号特征组建的信号集P(A)所属的每一个向量，y_i表示为基于改进TCN模型提取的信号特征组建的信号集P(B)所属的每一个向量为y_i，i为时间序列；

当d大于T_f时，柴油机处于异常状态；

其中，T_f为通过计算累计时间内依据d的排序结果得到最大阈值。

所述剩余使用寿命评估方法的优化：

根据优化的欧式距离计算健康指数，根据如下公式获取使用寿命，公式如下：。

其中，为在健康指数大于1时的持续时间，健康指数为i为时间序列；为柴油机总运行时间；

当RUL等于0时，柴油机处于报废状态。