摘要：随着海洋运输行业以及全球贸易体系持续发展，船舶轮机工程得到了越来越多的关注，通过合理完成轮机设计，可为船舶构建安全性、高效性、可靠性良好的动力系统。轮机系统的实际设计质量与船舶性能以及造船成本息息相关，设计人员可利用智能化、自动化技术来辅助轮机设计。本文首先探讨了机器学习、智能设计技术、模型转换系统、传感器技术等自动化以及智能化技术在船舶轮机设计中的应用，而后探讨了船舶轮机自动控制系统的设计内容与方法，以期为船舶轮机设计人员优化设计工具，高质量完成轮机设计任务提供支持。

关键词：船舶轮机设计；自动化技术；智能化技术

当前船舶制造技术形成了自动化、机械化、智能化、模块化与集成化的发展趋势，大数据、物联网以及人工智能等新型信息技术推动船舶行业步入智能化升级阶段。船舶企业通过构建智能化、数字化的船舶轮机设计、制造模式，可在设计周期、产品质量、设计成本等指标表现方面获得进步。现针对自动化与智能化技术在当前船舶轮机系统设计中的应用情况进行分析。

1船舶轮机设计中的自动化与智能化技术的应用

1.1机器学习技术

设计船舶轮机时可通过引入与应用机器学习技术，深度融合工程创新理念与数据科学技术。依托机器学习来满足优化系统与分析数据等需求。针对船舶动力系统海上运行历史数据进行模式识别以及深度学习，通过算法来对数据呈现出的发展趋势与潜在规律展开精准挖掘，以此有助于使设计者全面洞察轮机运行状态相关信息。机器学习还可以支持设计者针对各种轮机设备相关的性能数据进行自动识别以及智能分析，利用较短的时间对潜在风险、问题展开准确定位，精准预测可能发生的设备故障问题，从而为设计者优化设备性能提供参考。还可通过粒子群算法、遗传算法来自动优选设计方案。设计者构建与应用机器学习模型，还可以获取轮机运行方面的智慧支持，完善船速控制、动力分配等设计内容，进而达成提高整体运行效率、控制排放量、缩减消耗的燃油量等设计目标。

1.2智能化设计技术

以往的船舶轮机中的风道设计存在多参数耦合过紧、不确定性因素较多、规模庞大、复杂度较高等问题。在智能技术与系统思维的支持下，可针对风道系统展开智能设计，借助设计系统中的数据输入、数据计算、数据输出、条件判断等模块，监测关键技术参数，把控技术风险，促进设计效率稳定提升。建设风道模型时，通过若干次计算，实现对风口噪声与风道压降的过程监控，条件判断功能模块可进行报警，使设计者关注设计期间存在的问题，预防以往设计中经常会出现的噪声与压降计算过度滞后的问题。利用数据输出功能模块能够有效采集风道功率、噪声以及压降等技术参数，帮助设计者实现对设计状态的有效把控，以往设计环节中只能利用风速参数进行分析与判断，容易出现分析结果准确性较差的情况。设计者可针对消音片与风量等参数实施条件，从而确保风道特性与风机设备选型更为接近，减少因过大的设计冗余而出现的设计成本浪费情况。

1.3传感器技术

在船舶轮机系统的智能化、自动化设计中，传感器网络是不可或缺的技术手段，使用传感器可对船舶的燃油系统、轴承、发动机等部分的性能参数与运行状态进行感知，使设计者获取真实的轮机运行数据，进而满足设计决策等需求。传感器以及数据管理系统将实时化的船舶轮机相关数据提供给设计者，供其完成设计模型建设与运行工况仿真模拟。

1.4船舶数字模型转换系统

面对船舶轮机设计的各个阶段与运用多个设计软件制作的数字模型结构存在的一致性不足以及重复建模情况。可运用该转换系统，对差异化的数字模型展开转换，比如可映射与转换三维、二维模型，以此满足详细设计、基本设计、工艺工法、生产设计等全流程下的智能设计需求，有效解决以往的重复建模与模型断层等设计问题。

2船舶轮机自动化控制系统设计

2.1基本框架

执行器与传感器。执行器可对轮机系统之中的执行元件进行控制，包括调速器、阀门等。传感器可对轮机运行过程中的转速、压力与温度等参数数据进行采集。选择传感器时应优先考虑可靠性与精度较高的产品，并对船舶的潮湿、颠簸的特殊作业环境进行关注，合理选取安装与使用位置。

数据采集和处理系统。该系统可处理以及转换前端传感器获取的数据，满足基于自适应控制、模糊控制与PID控制等算法的控制系统的数据使用需求。

通讯接口与人机界面。船员可通过人机界面来实现和控制系统以及各个设备的有效交互，调取操作界面，查看船舶动力系统运行情况，接收警报信息。通讯接口可支持控制系统与其他船舶设备完成传递信息与数据输送。

2.2设计方法

不同类别的轮机与船舶对于自动控制系统的设计需求存在差异，可选择的设计方法也较为多元化。有的控制系统以规则为基础，控制轮机设备时主要通过预设逻辑与规则来实现。可对特定的压力与温度阈值进行设置，从而使相应的控制操作被有效触发。有的控制系统以模型为基础，借助数学模型来完成仿真以及建模，再结合预测信息，确定并优化控制决策。有的系统以智能算法为基础，包括模糊逻辑、遗传算法以及神经网络等。

2.3应用情况

自动控制系统能够对轮机系统中的发动机转速以及舵角等运行参数进行精准控制，满足动力性能、操纵性能等方面的优化需求，促进船舶行驶的速度、加速度稳定提升。自动控制系统能够结合船舶所在环境中的波浪、风力等条件变化，对关键工况参数进行自动调整，避免过多消耗燃油，提升能源利用率。自动控制系统在数据分析技术与智能算法的共同支持下，可监测并诊断动力系统中的设备的实时运行情况，从而为作业人员完善设备维修管理方案、预估设备故障提供参考信息，以此来合理把控船舶维修成本与停工时间。

3结论

以往的设计技术在当前的船舶轮机等系统的设计中存在适用性较差的问题。设计者可在集成化设计理念的引导下，运用机器学习、数据分析、传感器、智能设计系统等技术，推动船舶轮机设计朝着数字化以及智能化的方向发展，准确、高效地完成设计任务。

参考文献

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