基于熵权模糊评价的船舶主机性能评估方法研究.pdf
《基于熵权模糊评价的船舶主机性能评估方法研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于熵权模糊评价的船舶主机性能评估方法研究.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 31 卷 第 6 期2023 年 6 月Vol.31 No.6Jun.,2023船 舶 物 资 与 市 场 MARINE EQUIPMENT/MATERIALS&MARKETING0 引言随着工业、计算机技术、人工智能、物联网等技术的快速发展让大型远洋商船无人化成为可能。国际海事组织也提出了海上水面自主船舶(Maritime Autonomous Surface Ships,MASS)自主化的 4 个层级:具有自动化过程和决策支持的船舶、有海员在船的远程控制船舶、无海员在船的远程控制船舶和全自主船舶1。就现阶段而言,实现 IMO 定义的第一层级具有自动化过程和决策支持的船舶是当前发展的主要
2、目标。船舶作为融合了多个设备的复杂系统工程,实现船舶自动化过程决策支持必然需要考虑主机设备的运行情况,满足视情维护的必要条件,从而为设备维护的决策支持提供支撑。船舶主机的性能监测和评估一直以来都是当前研究的热点2-3。船舶主机是船舶营运的关键,主机性能的上升或下降都会直观地影响船舶营运成本和油耗成本,若主机性能持续下降会导致主机发生故障,从而影响船舶运行,主机正常使用一段时间后,会安排一次拆缸保养或维修。国内外学者针对船舶主机性能监测和评估做了大量的研究,并提出了多种可行性方法。石彪4等使用改进的 GWO-LSTM 算法构建船舶主机性能预测模型,该模型的主要参数包含转速、扫气压力温度、滑油温度
3、、冷基于熵权模糊评价的船舶主机性能评估方法研究乔继潘,张焱飞,陆思宇(上海船舶运输科学研究所有限公司 航运技术与安全国家重点实验室,上海 200135)摘 要:评估船舶主机的性能情况,依据主机性能变化趋势制定合理的保养、维护和维修计划,保障船舶的正常航行。基于信息熵和模糊数学方法,分析能够体现主机性能的主要参数,建立多指标的主机性能评估模型。选择目标船 2021 年 1 月 2022 年 2 月的主机正常营运数据,利用熵权模糊评价方法将主机缸套冷却水进口最大温差等 5 种参数处理成主机性能状态指标,并利用组内相关系数(ICC)对该 5 项性能指标进行一致性检验,验证指标的可信度。一致性检验结果
4、证明指标可信度较高,验证了该性能评估方案的有效性;通过该方法得到目标船测试样本的分析结果,与实际情况一致。提出的多指标性能评估模型可为船舶主机的视情维护提供依据,提升主机运行性能评估的准确性,有利于制定主机长期的维修计划,提升主机故障诊断和预测水平。关键词:船舶主机;性能评估;信息熵;模糊数学;组内相关系数中图分类号:U672.7 文献标识码:A DOI:10.19727/ki.cbwzysc.2023.06.020引用格式乔继潘,张焱飞,陆思宇.基于熵权模糊评价的船舶主机性能评估方法研究 J.船舶物资与市场,2023,31(6):61-64.却水温度等常用信号,以提高主机性能预测的精度。李广
5、磊5采用主成分分析法对主机状态进行监测分析,基于大量历史数据,统计参数进行主机异常状态监测,以此判断主机性能趋势。李兵权6选取某智能船,建立主机仿真模型,研究航行环境条件变化对主机性能的影响,主要选取气缸工作过程中的进排气系统、涡轮增压系统等关键模型,为主机安全运行提供支撑。郑齐清等7以营运船定速航行的主机工作区能效为目标,采用聚类分析方法划分多个工作区聚类点,并拟合主机符合和油耗率曲线,从而根绝油耗率变化判断主机性能。针对以上研究,本文提出一种基于海量运行数据和模糊信息熵的主机性能评估方法,考虑主机的进排气系统、冷却水系统、滑油系统三大系统主要参数对主机性能的影响,并选取某目标船的采集数据对
6、该方法进行验证。1 主机性能综合评价及决策方法1.1 主机性能综合评价指标船用主机性能不仅取决于本身设备硬件的固有质量,还受到船舶营运过程中燃油品种、周围环境因素和人员操作的影响。为保证船舶主机性能评估的全面性、合理性,从主机的进排气系统、冷却水系统、滑油系统三大系统相关指标考虑主机性能的影响。收稿日期:2023-01-28作者简介:乔继潘(1991-),男,硕士,助理研究员,研究方向为智能船舶数据分析。船舶物资与市场第 31 卷 第 6 期 62 1.2 多指标决策方法多指标决策法又称为多目标决策法,针对该类的解决方法主要有主观赋权法和客观赋权法。主观赋权法主要方法有专家咨询法和层次分析法。
7、较重要的指标赋予较大的权重,然而各个指标的权重由专家根据自身经验和实际情况主观判断给出,因此各个指标权重的合理性受到专家或者经验判断等主管认知的影响较大。客观赋权法主要方法包含均方差法、离差最大化法、熵值法等,客观赋权法根据数据之间的关系通过一定的数学方法来确定权重,其判断结果不取决于主管判断,有较强的数学依据。模糊数学法采用模糊数学模型,先进行单个指标的评价,然后对每个指标赋予一定的权重,最后应用模糊矩阵符合运算得到综合评价结果8。本研究将模糊数学和信息熵方法详结合,引入船舶主机的性能分析中,首先确定主机性能相关的每个指标数据,确定指标的熵权,最后建立主机性能评估模型。2 熵权模糊评价方法2
8、.1 构建决策矩阵假设主机运行由 m 条数据构成,每个工况由 n 个设备参数组成,构建原始评价指标矩阵,如下:,(1)式中:xij为第 j 个决策指标的第 i 个数据,m 为工况数量,n 为决策指标数量,评价指标矩阵如下式:。(2)设数据矩阵内元素,经过指标正向化处理后的元素为 xij。对于不同指标有不同的处理方式,对于越小越优型指标采用式(3),对于某点最优型指标,采用式(4),a 根据参数的最优的标准来进行定义。,(3)。(4)2.2 数据标准化处理对于原始评价指标矩阵 X,有 n 个指标,每个指标的数量级都不一样,需要将其化到同一范围进行比较,将数据标准化到(0,1)区间,采用最大最小值
9、标准化方法,标准化后的数据矩阵元素 rij,如下式。(5)2.3 计算信息熵信息熵反映了系统的不确定性。经过处理后构成数据举证 R=(rij)mn,对于某个指标 rj,信息熵为 Ej,如公式(6)所示,其中 pij如公式(7)所示。,(6)。(7)式中:m 为数据样本数量,n 为评价指标数量,为避免pij为零元素的出现导致计算错误,归一化最低区间可以从 0.002 开始。如果某个指标的信息熵 Ej越小,就表明其指标值的变异程度越大,提供的信息量也越大,可以认为该指标在综合评价起到作用也越大。2.4 计算权重以及得分依据 2.3 节计算得到的熵值结果,计算第 j 项指标的熵权 Wj,计算公式为:
10、,(8)式中:Wj为第 j 项指标的熵权,Ej为第 j 项指标的熵值,n 为指标数量。根据公式可知,某指标的熵值越小,表明权重也就越大。最终根据公式(9)计算得到主机运行得分情况。(9)3 基于熵权模糊综合评价方法验证3.1 目标船概述本次研究选取某 30 万吨超大型散货船,该船于 2012年投入营运,常年往返于巴西和中国,其主要参数如表 1所示。该船于 2020 年安装了机舱数据采集设备,以 1 s为基准采集频率采集目标船主机数据,采集的主机信号包括主机转速、主机冷却水系统、滑油系统、进排气系统以及其他关键设备等 50 种信号。表 1 目标船主要参数名称数值船舶总长/m330船舶型深/m28
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 模糊 评价 船舶 主机 性能 评估 方法 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。