紅外熱成像應(yīng)用于智能型機(jī)艙測溫報(bào)警解決方案

資料背景

智能船舶是智能航運(yùn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，面對出現(xiàn)的復(fù)雜海況與氣候變化，遠(yuǎn)洋船舶如果具備了智能應(yīng)對能力，將使船舶更“聰明”，運(yùn)營高效安全。

智能船的“智商”體現(xiàn)在諸多方面，比如智能航行，可以自主下載全球氣象信息，進(jìn)行航路規(guī)劃及優(yōu)化，通過航行態(tài)勢感知來獲得機(jī)務(wù)數(shù)據(jù)、海務(wù)數(shù)據(jù)、通導(dǎo)數(shù)據(jù)、裝載數(shù)據(jù)、振動(dòng)和油液數(shù)據(jù)，然后通過船岸數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)共享和大數(shù)據(jù)分析，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、避碰預(yù)警，預(yù)防船舶事故發(fā)生。

近年來，由于貨物裝載不當(dāng)尤其是危險(xiǎn)貨物積載隔離不當(dāng)引發(fā)的海上事故屢見不鮮，給港口、人員、船舶、貨物帶來了不可估量的損失。集裝箱危險(xiǎn)貨物的吞吐量呈現(xiàn)出穩(wěn)步增加的趨勢，且增速明顯高于集裝箱總吞吐量的增長速度。在此背景下，船載危險(xiǎn)品集裝箱智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

船舶機(jī)艙有各種機(jī)械和動(dòng)力設(shè)備十分復(fù)雜，這些設(shè)備出現(xiàn)的故障也千變?nèi)f化，要實(shí)現(xiàn)監(jiān)測的智能化，從而達(dá)到故障的預(yù)測和預(yù)報(bào)是很困難的。實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控設(shè)備將能夠從每個(gè)集裝箱實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，從而提高供應(yīng)鏈的透明度和效率。

隨著5G逐步商用，泊位調(diào)度、智能裝卸等應(yīng)用場景也被列入智能港口擬研系統(tǒng)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步和航運(yùn)事業(yè)發(fā)展的要求，順應(yīng)行業(yè)需求， 自2015 年CCS發(fā)布《智能船舶規(guī)范》以來，已有多艘船舶申請CCS智能船舶附加標(biāo)志。隨之智能機(jī)艙也應(yīng)運(yùn)而生。智能型機(jī)艙監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的功能除完成常規(guī)系統(tǒng)的功能，如巡回檢測、越限報(bào)警、數(shù)據(jù)報(bào)表、報(bào)警打印、故障提示等外。增加的突出功能是實(shí)現(xiàn)故障的預(yù)報(bào)和預(yù)警，這樣在故障出現(xiàn)前，系統(tǒng)會(huì)提前發(fā)出預(yù)報(bào)和預(yù)，操作人員可以提前進(jìn)行事故處理和排除，從而降低故障的發(fā)生幾率，使船舶機(jī)艙事故盡量消除在萌芽狀態(tài)中。

由于溫度升高引起的船艙火災(zāi)事故分析

冷藏集裝箱引入了實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控設(shè)備

系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取船舶裝卸貨信息，及時(shí)對危險(xiǎn)貨物集裝箱的實(shí)際裝載位置進(jìn)行核查，一方面，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)監(jiān)監(jiān)管方式中僅能對裝載計(jì)劃進(jìn)行核查的弊端；另一方面，能夠及早發(fā)現(xiàn)并消除因?qū)嶋H裝載位置與裝載計(jì)劃位置不一致而導(dǎo)致的安全隱患。

集裝箱這個(gè)產(chǎn)品雖然簡單，貌似沒有技術(shù)含量，但是它帶來的變革卻并不比高科技的產(chǎn)品低。從這段歷史中我們可以清楚地看到，科技含量的高低并不是改變生產(chǎn)力的主要因素。

現(xiàn)在，海上運(yùn)輸?shù)乃泄芾砹鞒潭加煽刂泼總€(gè)可移動(dòng)集裝箱的計(jì)算機(jī)進(jìn)行。冷鏈集裝箱放置在船體內(nèi)部，那里有供電和溫度監(jiān)控系統(tǒng)，最重的集裝箱放在貨倉的底部。

智能型船舶檢測分析

本方案著重講解，智能船舶檢測關(guān)鍵設(shè)備老化的重要性。

1、機(jī)艙智能化是實(shí)現(xiàn)船舶智能化的核心與關(guān)鍵。發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行時(shí)間都至關(guān)重要，本方案根據(jù)CCS《智能船舶規(guī)范》中對智能機(jī)艙的定義，重點(diǎn)分析智能機(jī)艙中針對主、輔發(fā)動(dòng)機(jī)和軸系關(guān)鍵零部件等設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測診斷方法的原理及應(yīng)用，包括主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)、輔助發(fā)電用發(fā)電機(jī)的燃燒性能、活塞與缸套、進(jìn)、排氣閥、主軸承和主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的軸功率和活塞環(huán)等性能和關(guān)鍵零部件的狀態(tài)監(jiān)測。機(jī)艙是現(xiàn)代船舶的“心臟”，本文通過分析機(jī)艙起火的原因及維護(hù)，探討現(xiàn)代船舶如何利用現(xiàn)代科技發(fā)展成果加強(qiáng)和規(guī)范機(jī)艙管理，達(dá)到減少機(jī)艙火災(zāi)造成船舶危害的目的。

2、若能與相應(yīng)的識別程序結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對故障的自動(dòng)識別，就能在提高診斷效率和精度的同時(shí)防止操作人員因操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻氖鹿?，對?shí)現(xiàn)自動(dòng)、半自動(dòng)故障診斷具有重要意義，然而，自動(dòng)診斷需要建立在大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，這也是使用紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的難點(diǎn)所在。

人工智能在向著終端側(cè)遷移，融入了人工智能的熱像終端與APP，與傳感器結(jié)合是其中的一種解決方案。紅外熱成像手持終端可以進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)常見故障診斷，使用紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)，漏水、漏油、發(fā)動(dòng)異常、缺缸等4類故障診斷，并獲得故障溫度特征，得出故障診斷的依據(jù)，形成故障數(shù)據(jù)庫。

熱像手持終端應(yīng)用

圖源：網(wǎng)絡(luò)

方案優(yōu)勢分析

與現(xiàn)行的振動(dòng)、壓力、能耗、尾氣等相應(yīng)方式相比，使用紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)常見故障診斷的方法具有非接觸、無干擾、無損、準(zhǔn)確、無需大量儀器、便捷、直觀、迅速以及對故障所對應(yīng)的溫度特征指向性明確等眾多優(yōu)點(diǎn)。

案例分析1

熱成像手持終端用于智能機(jī)艙難以觸及關(guān)鍵部位的檢測

熱成像手持終端適用于造船廠對船舶上昏暗的，或者難以觸及的地方進(jìn)行檢測。這項(xiàng)技術(shù)能夠以一種非接觸式的模式對一些隱蔽的，難以檢測的地方進(jìn)行檢測。

實(shí)際使用紅外熱像儀時(shí)，只需準(zhǔn)確輸入相關(guān)參數(shù)，即可自動(dòng)得出溫度分布圖像需注意，如果參數(shù)設(shè)置不準(zhǔn)確，則會(huì)相應(yīng)地影響拍攝所獲得的溫度場的準(zhǔn)確性。

圖源：網(wǎng)絡(luò)

應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷紅外熱成像系統(tǒng)收集發(fā)動(dòng)機(jī)上各點(diǎn)的紅外輻射，通過光電轉(zhuǎn)換將光電信號變成模擬信號，再對模擬信號進(jìn)行處理，將目標(biāo)的圖像顯示在顯示屏上。圖像反映發(fā)動(dòng)機(jī)各點(diǎn)溫度的差異，與景物十分相似。上圖紅外熱像圖和數(shù)碼照片，通過分析發(fā)動(dòng)機(jī)紅外熱像圖，可以根據(jù)不同溫度特征進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)泄漏、發(fā)動(dòng)異常、缺缸故障的診斷。

排氣管的溫度過高可以直接反映出燃燒不充分，從而對發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的工作狀況有個(gè)間接的評估。如果管路的溫度分布不均勻，則可以反映出管道本身具有結(jié)構(gòu)上的缺陷。

案例分析2

缺缸故障

熱像圖拍攝位置區(qū)域?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)，通過分析得出標(biāo)準(zhǔn)情況下和發(fā)動(dòng)異常時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)從啟動(dòng)30 s到啟動(dòng)60 s 的過程中溫度平均值增量。

對缺缸故障的分析

發(fā)動(dòng)異常時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后溫度上升極緩10/ 14慢（增量為0.2 C），相比標(biāo)準(zhǔn)情況下的7.2 C基本可以忽略不計(jì)，這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)異常時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)未燃燒產(chǎn)熱。

案例分析3

通過溫度 設(shè)備檢測

設(shè)備的某些微小的裂紋、細(xì)微的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)差別等，很難通過其它方法來進(jìn)行準(zhǔn)確診斷的。而采用紅外熱成像儀則可以將細(xì)微的結(jié)構(gòu)缺陷反映為細(xì)微的溫度差別，從而能夠達(dá)到其它方式所不能達(dá)到的診斷效果。我們可以對設(shè)備內(nèi)部的溫度分布一目了然，各個(gè)部件位置的溫度可以較準(zhǔn)確反映出實(shí)際工作中的發(fā)動(dòng)機(jī)性能的體現(xiàn)。

圖源：網(wǎng)絡(luò)

審核編輯 ：李倩