工具设备生命周期智能监测与管理系统的制作方法

本发明涉及发电厂巡检船只工具监测，具体为工具设备生命周期智能监测与管理系统。

背景技术：

1、水电厂作为重要的电力生产设施，通常拥有大量的工具和设备，其中一些可以外借给特定人员或部门，以支持维护、检修和运营任务。水电厂设施通常包括位于河流或水体中的设备和基础设施，这些设备用于发电或其他水利工程用途。小型船只的巡检和维护可以包括对水电厂设施进行定期巡检、维护和监控，以确保其正常运行和安全性。这些船只通常用于河流、湖泊或水体上，以便维护人员能够轻松访问和检查设备。

2、为了确保水电厂设备的正常运行和安全性，在传统方法中，维护工作通常是反应性的，只有在设备出现故障或问题时才会采取行动。这可能导致设备停机时间的增加和维修成本的上升；在传统方法中，维护方案往往缺乏标准化和优先级，导致维护决策的主观性和不一致性。且传统维护在船只本体工具的监测和管理，重点都在检查设备状态，而忽视了水域的环境影响和实际情况，水体中的浅水区域和沉积物可能会导致小型船只搁浅或被困，容易出现安全风险。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了工具设备生命周期智能监测与管理系统，以解决背景技术中提到的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：工具设备生命周期智能监测与管理系统，包括船只登记单元、第一采集单元、数据分析单元、预警单元和维护单元；

5、所述船只登记单元用于采集并记录每艘船只的第一参数信息，所述第一参数信息包括型号、制造商、购买日期、成本和使用历史；由船只登记单元为每艘船只分配唯一的rfid标识符；在每艘船只上安装传感器组和gps定位器，通过第一采集单元采集获取每艘船只的第二实时信息，第二实时信息包括监测数据，包括船只运行状态数据和定位数据；

6、由数据分析单元将第一参数信息和相对应的第二实时信息进行汇总，并建立船只孪生模型，通过船只孪生模型对汇总后的第一参数信息和相对应的第二实时信息进行分析计算，获取每艘船只的船只性能系数xn，并显著标记在船只孪生模型中，所述船只性能系数xn通过以下公式生成：

7、

8、其中，ry表示燃油系数，dc表示电力消耗系数，sh表示螺旋桨磨损系数，参数意义为：燃油因子as，0.35≤as≤0.55，电力消耗因子ap，0.45≤ap≤0.66，推进器转速因子am，0.39≤am≤0.86，c为常数修正系数；

9、将船只性能系数xn与第一阈值q1进行对比，当船只性能系数xn低于第一阈值q1时，由预警单元生成第一报警信息，并发送至维护单元依据船只性能系数xn和第一阈值q1的差值和第一报警信息相关联，生成相对应的维护方案，包括：

10、根据差值的高低分配优先级维护方案，包括更换螺旋桨、发动机、轴承和电池零部件；更换推进器的清洁润滑和燃油以及船只工具的更换和清洗。

11、优选的，还包括环境监测单元，所述环境监测单元用于对船只在水电厂的水域环境和气象数据进行实时监测，获取环境监测数据，由数据分析单元获得实时环境系数zh，并将实时环境系数zh与第二阈值q2进行对比，若实时环境系数zh高于第二阈值q2，则表示当前天气和水域环境不利于船只进行维护任务。

12、优选的，所述环境监测数据包括实时风速sfs、降水量jsl、水质污染物浓度wrnd和水体水位值swz、并进行无量纲处理后，计算获取实时环境系数zh由以下公式生成：

13、

14、式中，q2>q1>q4>q3，0≤q1≤1，0≤q2≤1，0≤q3≤1，0≤q4≤1且0.9≤q1+q2+q3+q4≤1.8，q1、q2及q2和q4为权重系数，c1为常数修正系数；若实时环境系数zh大于第二阈值q2，生成第二报警信息，由预警单元向外部发出通信。

15、优选的，燃油因子as、电力消耗因子ap和推进器转速因子am由以下公式计算获得：

16、

17、

18、

19、式中，hyl表示为燃油消耗量，hxlc表示船只本次任务续航里程，dlyjxh表示为电力消耗量，tjqzs表示为推进器转速，t表示每小时转速效率里程值。

20、优选的，燃油系数ry、电力消耗系数dc和螺旋桨磨损系数sh由以下公式计算生成：

21、

22、

23、

24、式中，lszl表示为历史燃油消耗总量，zhxlc表示船只历史续航里程总数，lsdl表示为历史电力消耗总量，cctjqzs表示为本次任务推进器转速，pjzs表示为历史平均转速。

25、优选的，还包括第二采集单元，所述第二采集单元用于采集每艘船只的历史维护数据和船只年限数据，建立维修数据库；所述维修数据库包括每次维修具体维修报告、每周船只的具体使用年限、依据每周船只的具体使用年限计算获取当前超出年限值cnx，通过实际年限减去船只具体使用年限获得，并汇总每次维修报告，求和获得总维修次数zwxcs，并将总维修次数zwxcs和当前超出年限值cnx进行归一化处理。

26、优选的，还包括第二处理单元，由第二处理单元对维修数据库进行分析和计算，获取每艘船只的报废维修系数bwx，所述报废维修系数bwx通过以下公式生成：

27、

28、式中，e1>e2，0≤e1≤1，0≤e2≤1且0.8≤e1+e2≤1.8，e1及e2为权重系数，c2为常数修正系数；获取报废维修系数bwx，若报废维修系数bwx大于第三阈值q3，生成第三报警信息，由预警单元向外部发出通信。

29、优选的，还包括相关性单元，所述相关性单元用于将船只性能系数xn和实时环境系数zh进行相关性分析，计算获得相关性系数r，所述相关性系数r通过皮尔逊计算的公式具体为：

30、

31、式中，xi表示船只性能系数xn的第i个样本值，zi表示为实时环境系数zh第i个样本值，表示为船只性能系数xn的平均值，表示为实时环境系数zh的平均值；公式的含义为，相关性系数r的取值范围在-1到1之间，其中1表示完全正相关，-1表示完全负相关，0表示没有线性相关。

32、优选的，将相关性系数r与第四阈值q4进行对比，若相关性系数r大于第四阈值q4，由报警单元生成将生成第四报警信息，并生成相对应方案。

33、(三)有益效果

34、本发明提供了工具设备生命周期智能监测与管理系统。具备以下有益效果：

35、(1)系统利用数据分析和性能建模，能够提前识别船只设备性能下降的趋势。这使得维护团队能够采取预防性维护措施，避免了突发故障和设备停机时间，提高了设备的可靠性。通过实时数据采集和监测，维护团队能够立即了解每艘船只的状态和位置。这使能够更快速地响应紧急情况，提高了故障响应的效率。系统根据船只性能系数xn和第一阈值q1的差值分配维护方案的优先级。这有助于优化资源分配，确保有限的维护资源用在最需要的地方，降低了维护成本。实时监测和智能预警有助于提高水电厂的安全性。维护人员更好地了解设备状态，减少了意外事故的风险。

36、(2)环境监测单元实时监测河流、湖泊和水体环境条件，采用风速传感器、雨量计、水质传感器和水位传感计进行获取监测实时风速sfs、降水量jsl、水质污染物浓度wrnd和水体水位值swz的环境数据；有助于提前识别恶劣的天气和水域条件。当实时环境系数zh超过第二阈值q2时，系统生成第二报警信息，警告船只操作人员，确保在不适宜的环境条件下避免进行维护任务，从而提高了船只操作和维护任务的安全性。监测降雨量jsl有助于识别强降水事件，监测实时风速sfs用于提供关于当前的风力情况，以避免不利的风暴影响；监测水质污染物浓度wrnd有助于保护水体的生态环境，减少船舶人员污染的风险，水体水位值swz的降低会导致船只搁浅的风险增加。水体水位值swz的监测有助于确保船只不会搁浅在浅水区或岩石等障碍物上，从而减少搁浅风险，保护船只和设备的安全。

37、(3)该工具设备生命周期智能监测与管理系统，船只性能系数xn的计算涉及燃油消耗、电力消耗和推进器转速等关键参数。通过对这些参数的分析和计算，帮助水电厂管理团队更好地了解每艘船只的性能表现。这有助于发现性能下降的迹象并采取相应的措施来优化船只的性能。性能系数xn的计算有助于确定每艘船只的能效水平。水电厂管理团队根据不同船只的性能系数来优化资源分配，确保高性能船只用于重要任务，从而提高资源的有效利用率。

38、(4)该工具设备生命周期智能监测与管理系统，维修数据库汇总了每次维修报告，并计算了总维修次数zwxcs。这有助于管理团队了解每艘船只的维修历史和维修频率。第二处理单元根据维修数据库中的数据计算了报废维修系数bwx。这一系数通过权重系数和常数修正系数计算，用于衡量船只的维修状况和可用性。如果计算得到的报废维修系数bwx大于第三阈值q3，系统将生成第三报警信息，是报废信息。这有助于管理团队及时了解船只是否已达到报废状态。