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渔港水域水质在线监测系统设计与实现

现代信息科技 2024年第3期8卷 186-190页

作者：王志远何文波张峰刘兴龙福建省船舶智能航行安全控制工程研究中心福建福州350108 海洋智能船舶装备福建省高校工程研究中心福建福州350108 闽江学院物理与电子信息工程学院福建福州350108 福建师范大学光电与信息工程学院福建福州350117

针对渔港水域水质实时监测预警问题,拟设计一款适用于渔港水域的由浮筒端和岸基端组成的水质在线监测系统。浮筒端选取STM32主控,将传感器集成在扩展板中,分别对pH酸碱度、导电率、溶解氧、水温、水位计和ORP等数据采集。通过RS485将传... 详细信息

针对渔港水域水质实时监测预警问题,拟设计一款适用于渔港水域的由浮筒端和岸基端组成的水质在线监测系统。浮筒端选取STM32主控,将传感器集成在扩展板中,分别对pH酸碱度、导电率、溶解氧、水温、水位计和ORP等数据采集。通过RS485将传感器检测数据传输至主控,由主控对数据进行处理,最后由RS485通信模块将信号传输至岸基端。岸基端基于QT制作的显示界面实现显示传回的数据及预警信息,系统工作稳定、可靠,可直观实时显示测量参数数值。该系统具有较强的人机交互功能,可以提升监管部门获得污染信息的速度,助力水质监管。

关键词：水质监测传感器集成 STM32主控 RS485 QT

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波浪能转换装置控制技术的发展

船舶工程 2024年第1期46卷 1-8,29页

作者：王振春黄勇王年果刘福才燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心河北秦皇岛066004 燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室河北秦皇岛066004

从波浪能转换装置的类型及代表性装置阐述国外波浪能装置的发展现状,并对国内波浪能装置的发展进行说明;以当前最普遍使用的点吸收器为例,将功率最大化作为控制目标,从最优和次优的角度介绍经典控制技术及近年来提出的新型控制技术;根... 详细信息

从波浪能转换装置的类型及代表性装置阐述国外波浪能装置的发展现状,并对国内波浪能装置的发展进行说明;以当前最普遍使用的点吸收器为例,将功率最大化作为控制目标,从最优和次优的角度介绍经典控制技术及近年来提出的新型控制技术;根据波浪能转换装置研究现状,对未来波浪能转换装置控制技术的主要研究方向进行预测与分析,研究成果可为波浪能转换装置控制技术的进一步研究提供参考。

关键词：波浪能转换装置功率最大化最优控制次优控制

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多尺度水上船舶目标视觉检测

哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 103-113页

作者：黄靖汤宁文元桥郭玉滨朱立夫肖长诗武汉理工大学计算机与人工智能学院武汉430063 武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心武汉430063 武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉430063

水上交通场景环境复杂,通过普通光学摄像设备获取的水面图像,面临着视觉目标清晰度低、尺度多样化等问题,使得可见光视觉信号里中、小尺度目标检测相对困难。为服务于各类智慧海事应用,提出了一个旨在提高复杂水域背景下多尺度水上船舶... 详细信息

水上交通场景环境复杂,通过普通光学摄像设备获取的水面图像,面临着视觉目标清晰度低、尺度多样化等问题,使得可见光视觉信号里中、小尺度目标检测相对困难。为服务于各类智慧海事应用,提出了一个旨在提高复杂水域背景下多尺度水上船舶目标检测性能的算法(multi-scale ship object detection,MS-SOD)。该算法基于当前计算机视觉技术中主流的单阶段目标检测模型框架,在其主干网络中嵌入卷积注意力模块,来优化船舶特征提取能力;在多尺度特征融合网络中引入富含细节信息的浅层特征,并使用跨阶段局部残差结构,来优化多尺度船舶特征的融合机制;同时,使用焦点损失函数,来优化模型的学习过程;并设计自适应锚框聚类算法优化先验锚框,以提高多尺度船舶目标检测能力。为验证提出算法的有效性和实效性,在构建较大规模水上船舶目标数据集的基础上,开展了广泛实验验证。结果表明:提出的算法在测试数据集上的检测准确度超过了各主流的对比方法;特别是对于大、中、小各尺度船舶目标的检测精度,相对于主流的YOLOv4算法,提出的算法分别提升了11.3%、6.0%和10.5%。

关键词：多尺度船舶目标检测深度学习注意力机制特征融合

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基于安全等级的动态船舶安全领域模型研究

中国造船 2022年第6期63卷 218-229页

作者：吴川博俞万能集美大学轮机工程学院厦门361021 福建省船舶与海洋工程重点实验室厦门361021 福建省近海小型绿色智能船舶系统工程研究中心厦门361021

船舶安全领域模型是智能船舶避碰决策的关键环节,针对传统船舶安全领域模型在碰撞风险系数定量计算方面存在的局限性,以及在不同会遇态势下采取相同的静态模型,且未考虑多船同时会遇本船时模型变化的情况,提出一种考虑两种安全等级的动... 详细信息

船舶安全领域模型是智能船舶避碰决策的关键环节,针对传统船舶安全领域模型在碰撞风险系数定量计算方面存在的局限性,以及在不同会遇态势下采取相同的静态模型,且未考虑多船同时会遇本船时模型变化的情况,提出一种考虑两种安全等级的动态船舶安全领域模型。结合船舶几何形状,综合考虑了会遇过程中目标船和本船的船速比、相对方位、两船距离、最近会遇距离、最近会遇时间5个因素,选取Kijima船舶安全领域模型界定两个安全等级的会遇范围,通过构建危险度隶属函数进行船舶碰撞的危险度评估。在此基础上,选取Gaussian函数为影响函数,将目标船的危险度代入影响函数,通过计算得出该船对安全领域模型各节点方向的分量。在多种不同的单船和多船的会遇态势下对模型进行仿真验证,结果表明:构建的船舶安全领域模型能有效识别目标船的碰撞危险度,可为智能船舶及自动避障航行系统研发提供技术支持。

关键词：船舶安全领域安全等级船舶避碰

基于实时反馈强化学习神经网络的船舶艏摇智能控制研究

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现代信息科技 2024年第8期8卷 83-88页

作者：宋伟伟徐跃宾段学静巩方超崔英明山东省船舶控制工程和智能系统工程技术研究中心山东威海264300 威海海洋职业学院山东威海264300

文章提出了一种基于实时反馈强化学习神经网络控制的船舶艏摇智能控制方法。该方法将神经网络的非线性建模和强化学习的自适应控制技术相结合,能够实现对船舶航行过程中舵角的精确控制。并将PID控制算法、模型预测控制算法和实时反馈强... 详细信息

文章提出了一种基于实时反馈强化学习神经网络控制的船舶艏摇智能控制方法。该方法将神经网络的非线性建模和强化学习的自适应控制技术相结合,能够实现对船舶航行过程中舵角的精确控制。并将PID控制算法、模型预测控制算法和实时反馈强化学习神经网络控制算法进行对比分析,仿真实验结果表明,后者在控制效果和稳定性方面均优于前两种方法,能够有效地提高船舶航行过程中舵角的控制精度和鲁棒性。

关键词：实时反馈强化学习神经网络船舶艏摇

甲醇重整固体氧化物燃料电池热电联产系统热力学分析与优化设计

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中国电机工程学报 2024年

作者：李青山郝勇生翁方龙韩敏芳孙立电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学能源与动力工程系) 中国船舰研究设计中心大型发电装备安全运行与智能测控国家工程研究中心(东南大学能源与环境学院)

甲醇燃料因其来源广泛、易于储运的特点，在固体氧化物燃料电池的船舶应用方面具有较大的潜力。该文提出面向船舶平台的甲醇燃料固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell，SOFC)热电联产系统，基于甲醇重整反应动力学建立重整反应器... 详细信息

甲醇燃料因其来源广泛、易于储运的特点，在固体氧化物燃料电池的船舶应用方面具有较大的潜力。该文提出面向船舶平台的甲醇燃料固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell，SOFC)热电联产系统，基于甲醇重整反应动力学建立重整反应器模型，通过Aspen Custom Model软件建立SOFC机理模型。针对甲醇重整过程水醇比及反应器温度、SOFC工作过程燃料利用率及工作温度双参数共同作用的影响进行详细分析。结果表明，甲醇重整过程最佳水醇比为1.3/1，最佳反应出口温度为280℃；SOFC最佳工作温度和燃料利用率分别为760℃和0.65；系统能量损失和(火用)损失随SOFC电功率增加而增加；SOFC电功率为50 kW时，SOFC电效率、系统能量效率和(火用)效率分别为59%、89%和41%。所提出的热电联产系统可实现高效热电供应，为SOFC船舶平台应用提供指导建议。

关键词：甲醇蒸汽重整固体氧化物燃料电池低温催化燃烧热力学性能

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大规格气阀电镦成形参数加载模式设计及应用

锻压技术 2024年第7期49卷 160-167页

作者：权国政余炎泽赵江许东晓戴魏魏重庆大学材料科学与工程学院南京中远海运船舶设备配件有限公司江苏省船舶动力系统零件先进制造工程技术研究中心

大规格气阀电镦过程是一个超长程、超长时塑性变形过程，如何通过设计电镦加载路径以实现变形和晶粒尺寸的协调控制是一个困难且重要的问题。针对此问题，基于电-热-力多场耦合分析理论和晶粒尺寸演变模型，建立了大规格气阀电镦成形过... 详细信息

大规格气阀电镦过程是一个超长程、超长时塑性变形过程，如何通过设计电镦加载路径以实现变形和晶粒尺寸的协调控制是一个困难且重要的问题。针对此问题，基于电-热-力多场耦合分析理论和晶粒尺寸演变模型，建立了大规格气阀电镦成形过程有限元模型；设计了电流和镦粗力的多级加载路径，研究了不同加载模式对电镦成形件的形状、温度和晶粒尺寸的影响规律。结果表明，增大电流可使温度显著升高，进而导致晶粒粗化，而较大的镦粗力可使温度降低，从而起到细化晶粒的作用。通过协调电流和镦粗力的峰值位置和水平可获得形状圆滑、晶粒细小的电镦件。此外，基于BP神经网络模型和案例推理方法，开发了大规格气阀电镦工艺加载模式设计系统，实现了电镦工艺参数加载模式的智能化设计。

关键词：气阀电镦组织演化参数加载路径多场多尺度耦合

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基于振动信号分析的船用柴油机故障诊断系统开发

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舰船科学技术 2024年第9期46卷 168-171页

作者：丁志成王甜甜郑州工业应用技术学院机电工程学院河南郑州451100 河南省智能制造数字孪生工程研究中心河南郑州451150 郑州西亚斯学院计算机与软件工程学院河南郑州451150

船用柴油机在线诊断和监测对于保障船舶安全航行具有非常重要的作用。经验法和建立数学模型的方法在实际应用中受到非常大的限制,本文提出一种基于振动信号分析的船用柴油机故障诊断系统,分析了柴油机的基本结构和工作流程,对柴油机的... 详细信息

船用柴油机在线诊断和监测对于保障船舶安全航行具有非常重要的作用。经验法和建立数学模型的方法在实际应用中受到非常大的限制,本文提出一种基于振动信号分析的船用柴油机故障诊断系统,分析了柴油机的基本结构和工作流程,对柴油机的不同故障振动信号特征进行分析,在此基础上设计了故障诊断系统的结构,包括振动信号采集、特征提取以及故障诊断模块,通过将柴油机历史振动数据和故障类型建立映射,并基于柴油机振动信号特征使用故障诊断模型输出诊断结果。

关键词：振动信号故障诊断柴油机特征提取

港口大规模冷箱负荷群用电的一致性分层优化调度方法

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中国电机工程学报 2024年第2期44卷 586-596,I0012页

作者：杨莉黄文焘余墨多邰能灵李然谭恩荣邵思语上海市智能船舶综合电力系统工程技术研究中心(上海交通大学) 上海市闵行区200240 山东港口日照港集团有限公司山东省日照市276826 中国船舶及海洋工程设计研究院上海市黄浦区200011

为解决港口大量冷藏集装箱负荷群优化调度面临的优化效果与计算效率难题,该文提出冷箱集群分层迭代调度架构及多智体制冷效率一致性优化策略。建立考虑热动态过程的冷箱负荷用电模型,并根据用电特性将冷箱聚类为集群,降低冷箱控制维度... 详细信息

为解决港口大量冷藏集装箱负荷群优化调度面临的优化效果与计算效率难题,该文提出冷箱集群分层迭代调度架构及多智体制冷效率一致性优化策略。建立考虑热动态过程的冷箱负荷用电模型,并根据用电特性将冷箱聚类为集群,降低冷箱控制维度与信息交互量级。建立冷箱动态电价与集群用电功率迭代优化的预调度模型,提出冷箱制冷效率主从一致性的功率动态分配算法,冷箱个体根据电价、温度、制冷限值主动响应预调度策略,实现大规模冷箱自趋优运行和负荷功率有序转移。以日照港为算例,所提方法可将用电成本降低12.5%,计算效率提升4倍,优化结果与全局优化的偏差仅为0.5%,实现了大规模冷箱群高效优化。

关键词：分层优化调度制冷效率一致性计算效率冷箱集群动态电价