传感器技术在我国极地破冰船智能机舱管理系统中的应用

7月11日,是我国第十五个航海日。今年,我国首艘自主制造的极地科考船雪龙2号,有望赴南北极进行科考和后勤补给。该船配备有智能机舱管理系统,可通过传感器等设备,对船体进行全寿命监测。比如布设的一百多个应力传感器,可解密冰层构造,还原船只遇冰撞击时的状态。

  2019年7月11日,是我国第十五个航海日。目前,我国首艘自主制造的极地科考船雪龙2号将交付给自然资源部中国极地研究中心,今年有望与“雪龙”号组成极地科考破冰船队,编队赴南北极进行科考和后勤补给,提高我国在极地海冰区开展考察活动的能力。

传感器在我国极地破冰船智能机舱管理系统中的应用

雪龙2号破冰科考船,资料图

  据介绍,相比雪龙号,雪龙2号最大特点是结构强度满足PC3要求,双向破冰,为国际极地主流的中型破冰船型,且为全球第一艘采用船艏、船艉双向破冰技术的极地科考破冰船。这意味着我国极地考察区域和季节得到了极大拓展和延长。

  值得一提的是,在雪龙2号的船体和设备上,共安装设置了7000多个智能感应点,智能机舱能够通过传感器等设备,对船体进行全寿命监测,智能船体可以自动进行健康体检,并收集船体钢板与冰面的摩擦数据,这将为今后设计制造新船型提供参考。

  比如,技术人员为雪龙2号布设有百余个应力监测传感器。一百多个应力传感器监测并回传的数据,有助于解密冰层构造,还原船只遇冰撞击时的状态。

传感器在我国极地破冰船智能机舱管理系统中的应用

雪龙2号建造,资料图

  据了解,雪龙2号智能机舱主要由柴油机健康管理、电力推进健康管理、辅助系统健康管理、智能机舱集成平台,各部分通过感知平台建设、数据分析实现智能化机舱,为船员提供机舱状态、健康状况、辅助决策,一定程度上提高船舶运营效能。

  与常规智能船舶“柴油机+轴系+螺旋桨”的动力系统不同,雪龙2号是吊舱式电推系统由“柴油机+发电机+吊舱式电推”组成。加装智能机舱没有先例可循,难度极大。

传感器在我国极地破冰船智能机舱管理系统中的应用

今年5月底,雪龙2号进行了舱室振动噪声测量试验。资料图

  对此,专业研发团队开展技术攻关,突破了震动干扰因素排除、智能故障定位算法等多项关键技术。吊舱式电推沉在水中,对密封性要求极高,必须解决传感器布局、安装、抗震动干扰采集等难题。面对这种情况,研发团队共为智能机舱安装了100多个每秒可采集上万个数据的感知传感器,并综合运用对象模型、专家库、数据融合分析等技术手段,最终实现对设备热工、电气、振动等参数的综合评估及故障诊断,达到了理想效果。

  业内人士称,在未来智能船舶制造过程中,理想的智能机舱,不仅需要能够提供更友好的交互体验,更为重要的是能对机舱设备进行长期趋势分析,实现对设备的状态监测、视情维护。如果想更好地推进智能机舱的发展,就必须从核心传感器国产化、传感器智能化及无线通讯技术研发、机舱设备全产业链的数据积累与共享等处突破。

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