摘 要

船舶在世界经济贸易中扮演着至关重要的角色，海运成交量占世界贸易总量的2/3以上。航运过程中，由于工作环境恶劣，船舶机械故障时有发生，其中以柴油机故障最为严重。船舶行驶过程中，柴油机一旦发生故障，极易导致重大航运事故，造成严重的经济损失和人员伤亡。因此对船舶柴油机工作状态进行实时监测，对产生的故障进行及时、有效的诊断，是保证船舶安全航行的关键。现有的以数据传递为主的船舶柴油机状态监测系统，可以实现对柴油机运行状态的实时监测，对数据进行收集整理，对故障风险进行评估。但同时也存在着数据过于冗杂，故障反馈抽象等问题。近几年计算机三维可视化技术的发展为柴油机状态监测提供了一种全新交互模式，使船舶柴油机在线监测及故障诊断结果更加直观、准确。

本文主要研究三维可视化柴油机的在线监测技术，对实现柴油机三维可视化进行系统的分析，确定柴油机的三维可视化监测方案；使用Proe对船舶柴油机模型进行构建，使用3ds Max对模型进行渲染；对比各类传感器优势与不足，选择合适的传感器，并确定传感器实际监测点；通过labVIEW对船舶柴油机监测系统进行搭建，实现全部预期功能；对系统前端进行设计修饰，保证系统界面美观，完成基于可视化的船舶柴油机监测系统构建。

关键词：船舶柴油机；在线监测；三维可视化

Abstract

Ships play a vital role in the world economy and trade, and the volume of ocean shipping accounts for more than 2/3 of the total world trade. During the shipping process, due to the harsh working environment, ship machinery failures occur from time to time, among which diesel engine failures are the most serious. In the course of the ship's driving, once the diesel engine fails, it is easy to cause major shipping accidents, causing serious economic losses and casualties. Therefore, real-time monitoring of the working state of marine diesel engines and timely and effective diagnosis of the resulting faults are the key to ensuring the safe navigation of ships. The existing ship diesel engine status monitoring system mainly based on data transmission can realize real-time monitoring of the operating status of the diesel engine, collect and organize the data, and evaluate the risk of failure. But at the same time, there are also problems such as excessive data redundancy and fault feedback abstraction. In recent years, the development of computer three-dimensional visualization technology has provided a new interactive mode for diesel engine condition monitoring, making the online monitoring and fault diagnosis results of marine diesel engines more intuitive and accurate.

This article mainly studies the online monitoring technology of three-dimensional visualization diesel engine, systematically analyzes the three-dimensional visualization of the diesel engine, and determines the three-dimensional visualization monitoring scheme of the diesel engine; uses Proe to construct the marine diesel engine model and uses 3ds Max to render the model; compares various sensors Advantages and disadvantages, select the appropriate sensor and determine the actual monitoring point of the sensor; build the marine diesel engine monitoring system through labVIEW to achieve all the expected functions; design and modify the front end of the system to ensure the beautiful interface of the system and complete the visualization of the marine diesel engine monitoring System construction.

Key Words：Marine diesel engine；Online Monitoring；3D visualization

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 监测系统配套软硬件的发展 2

1.2.2 柴油机状态监测技术理论的发展 3

1.2.3 三维可视化技术研究现状 4

1.3 主要研究内容 5

1.3.1 技术路线 5

1.3.2 研究目标 6

第2章 船用柴油机三维模型的构建 6

2.1 Proe和3ds Max简介 7

2.2 三维模型建立 7

第3章 船用柴油机监测参数及监测点选取 10

3.1 监测参数及监测点选取 10

3.2 传感器选型 11

3.2.1 温度传感器选型 11

3.2.2 振动传感器选型 13

3.3 本章小结 14

第4章 监测系统的构建 15

4.1 labVIEW简介 15

4.2 具体监测系统构建过程 15

4.2.1 传感器配置 15

4.2.2 系统搭建 17

4.2.3 前界面设计 18

4.3 基于可视化的船舶柴油机监测系统工作模式 20

4.4 本章小结 20

第5章 基于可视化的船舶柴油机监测系统试运行 21

5.1 基于可视化的船舶柴油机监测系统调试 21

5.1.1 功能实现 21

5.1.2 调试问题 21

5.2 本章小结 23

第6章 结论 24

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

1.1 研究背景

柴油机是船舶运行的动力装置，保证柴油机运行功率的稳定，是确保船舶正常通航的关键。据日本船级社的不完全统计，船舶柴油机每小时大约会发生0.4×次故障。国外某公司通过对海难事故的起因进行记录分析，发现由柴油机故障带来的海难事故占所有机械事故的45%，占全体海难事故的22%。

船舶柴油机体型巨大、结构复杂，机体多处长期受到不稳定的强应力冲击，导致其故障多发，且形式多样。导致柴油机发生故障的原因众多，同时各部件产生故障的频率也有很大差异。其中，柴油机供油系统、气阀与阀座是柴油机最容易发生故障的位置；漏油与漏水是柴油机故障中最为常见的表现形式。但无论是何处故障、何种形式，都会导致柴油机整体功能的大幅下滑，甚至失去工作能力。