船舶电站控制系统中的数据融合技术探讨.docx

船舶电站控制系统中的数据融合技术探讨2005年第5期中国修船21船舶电站控制系统中的数据融合技术探讨吴浩峻,孟宪尧,赵殿礼(大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连116026)摘要:船舶电站是船舶电力系统的重要组成部分.随着电力电子设备在船舶中的大量应用,非线性负载的增多,对船舶电站控制的可靠性及故障预防提出了更高的要求.多传感器数据融合技术是近年发展起来的一门新兴技术,文章根据多传感器数据融合技术的基本思想,采用扩张的卡尔曼滤波法对电站参数进行冗余数据融合,在船舶电站控制的实时性和可靠性方面取得了较好的效果.关键词:船舶电站;数据融合;可靠性中图分类号:U674文献标识码:C文章编号:1O01—8328(2005)05一O021—03Abstract:Marinepowerstationisanimportantpartofmarineelectricpowersystem.Withmoreapplicationofelectricandelectronicdevicesonship,moreandmorenonlinearloadstakehigherdemandforreliabilityandfaultpreventionofpowerstationcontro1.Muhisensorinformationfusionisakindofnewtechnology.ThispaperanalysesredundancydatafusionforpowerstationparameterswithKalmanTheory,improvingtherealtimefunctionandreliabilityofmarinepowerstationcontrolsystem.Keywords:marinepowerstation;datafusion;reliability1概述目前,对于现代化船舶而言,电站已成为船舶的最重要组成部分之一,电站运行的可靠性,经济性及自动化程度对保证船舶的安全运行有重要的意义.尤其是船舶电站具有特殊的工作环境以及现代船舶电力系统对电站供电品质和供电连续性的要求愈来愈高,电站系统的可靠性就显得更加突出.近年来,多传感器数据融合技术作为一种新颖的技术已广泛用于处理实际控制系统中的信号综合处理问题,它对控制系统有4个益处:冗余性,互补性,实时性和低成本性,从而使系统的可靠性极大地提高.随着船舶向大型化,高速化,自动化及智能化方向发展,对船舶电站提出了更高的要求,这就是船舶电站自动化.实现船舶电站自动化具有如下优点.(1)维持船舶电力系统供电的连续性和提高可靠性,增强船舶运行的生命力.(2)提高船舶电站供电质量,使各用电负载处于良好的工作状态.(3)大大改善船员的劳动条件,减轻值班强度,使船员能有更多的时间和精力从事设备的维修工作.(4)减少船员,提高劳动生产率,提高船舶运行的经济指标.早在20世纪60年代初期,13本,英国,德国等国家就开始进行船舶电站单元自动化控制的研究,代表性的产品有英国的MMF自动并车装置,13本的XET自动并车和XPT自动负荷分配装置.20世纪80年代,随着微型计算机的发展和推广应用,出现了微机的单机控制系统,如丹麦SEMCO公司的APM电站自动控制系统.近年来,由于微机网络技术的13趋成熟,国内外已研制出分布式网络型的电站自动控制系统,如SEMENS,AEG,DEIF等大公司的产品及我国上海船研所的CY8802C等.这些系统在各种船舶电站作者简介:吴浩峻(1971一),男,浙江义乌人,讲师,硕士,主要从事船舶电气自动化研究.22中国修船2005年第5期控制中得到了广泛的应用.船舶电站自动控制系统一般由三大主要子系统组成,即自动控制子系统,安全保护子系统和自动监测报警子系统.图1是目前在实船中较多使用的DEIF公司DELOMATIC(德龙)多功能电站控制系统结构框图.口工亡七口口工亡C口口工亡七口口工亡七口口工亡七口ICP5IIcP1ICP7IICP2ICP6I田丑丑田丑丑田丑丑田丑丑田丑丑IIIII..44o.V60Hz.TBI....J』IjII—l—JJ一IDGUIfDGuII,\},\}lDGU5llDGU2l\SGB1—IlGB—IlSGB2ffI8川lf电由由-自II』l机Il白慰白白船首1轴带I}1『三砸伯茄由村II.l告磊楠图1DELOMATIC(德龙)船舶电站由于自身的特点和在船舶上的作用,设计其控制系统时,除考虑到控制功能的实现外,特别要重视的是抗干扰能力,可靠性及维护问题.目前,先进的船舶电站控制系统采用了以微型机为核心的设计方法,这就使得其功能13趋完善.之所以能做到这一点,是因为控制系统的功能不仅仅是靠硬件电路来实现,而是靠硬件和软件相结合,并且在很大程度