港口机械金属结构应力在线监测与专家诊断系统的研究

摘要

随着经济全球化和物流业的不断发展，港口在现代货物流通中的作用日益重要，其发展水平已成为衡量一个国家社会发展水平的主要标志之一。随着港口装卸机械设备朝着大型化、连续化、高速化和自动化方向发展，使得设备的组成与结构变得越来越复杂。这一方面满足了提高装卸效率，降低生产成本等客观要求。但另一方面，机械设备发生故障的机会越来越多，造成停工停产所带来的经济损失也越来越大。因此，现代化港口对机械设备工作的可靠性都提出了严格的要求。为确保各种装卸机械设备的安全运行，提高其可靠性和安全运转率，必须采取相应措施对港口装卸机械的运行状态实行有效监测和控制，以便及时发现异常情况，采取措施减少或避免突发性故障，保证设备安全可靠，提高货物装卸效率，这对缩短船舶滞港时间，加快港口货物流通，促进对外贸易和经济发展，都具有非常重要的意义。 金属结构是装卸机械的支持构架，用来支承机械各工作机构自重以及外部载荷。港口大型机械通常具有荷载运动空间高、移动范围大、载荷量重等特点，其安全可靠性尤为重要，从而突出了结构的强度要求。应力应变测试是研究港口机械结构强度的重要手段。 传感技术、通信技术、诊断技术等在工业领域的深度应用和发展，为结构应力监测与诊断提供了全面而有效的平台。本文从结构应力监测方法与诊断理论出发，结合现有的实验条件，建立港口大型机械结构应力在线监测与诊断神经网络专家系统。 论文的内容包括：阐述课题研究的目的和意义，并就国内外有关机械结构应力监测和诊断技术的现状及发展动态作出综合评述；在系统论述港口大型机械结构诊断的应力分析方法的基础上，进行该系统的硬件选型设计和软件编程；建立结构应力诊断专家系统的神经网络模型，研究港口大型机械结构应力诊断专家系统中神经网络的设计方法和训练机制。 本课题研究对保证港口机械安全、降低管理维护成本、提高港口设备管理水平具有一定的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的背景与意义

1.1.1课题研究的背景

1.1.2课题研究的意义

1.2国内外相关研究的发展及现状

1.2.1传感技术

1.2.2无线数据传输技术

1.2.3状态监测技术的研究现状与发展动态

1.2.4诊断技术的研究现状与发展动态

1.3本论文的主要研究工作

第2章港口机械金属结构应力监测方法与诊断理论

2.1港口机械金属结构

2.1.1港口机械概述

2.1.2港口机械金属结构概述

2.2港口机械结构应力监测方法

2.2.1基于光纤光栅传感技术的应力监测方法

2.2.2基于电阻应变电测技术的应力监测方法

2.3神经网络专家系统诊断理论

2.3.1神经网络的结构及学习方法

2.3.2 BP网络及其改进

2.3.3神经网络专家系统原理与结构

2.4本章小结

第3章系统硬件选型设计

3.1信号传感单元

3.1.1电阻应变片

3.1.2粘贴式光纤光栅应变传感器

3.1.3焊接式电阻应变传感器

3.2信号采集单元

3.3数据传输单元

3.3.1 GPRS网络

3.3.2 GPRS DTU终端设备

3.4本章小结

第4章系统软件设计

4.1系统软件的总体设计

4.1.1系统功能需求

4.1.2系统设计特点

4.2 DTU无线数据终端

4.2.1 DTU无线数据终端简介

4.2.2 DTU参数配置

4.3数据中心

4.3.1服务器端的设置

4.3.2实时监测功能的实现

4.4港口机械金属结构应力在线监测系统的工程应用

4.4.1监测工况

4.4.2测点布置

4.4.3监测结果

4.5本章小结

第5章基于改进BP神经网络的结构应力诊断专家系统设计

5.1系统基本结构与神经网络建模

5.2知识库设计

5.3改进BP算法的学习过程及学习率选择

5.4前向神经网络推理机设计

5.5解释器设计

5.6港口机械金属结构应力在线监测诊断系统的工程应用

5.7本章小结

第6章结论与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

参考文献

致 谢

攻读硕士期间发表的论文与参加的科研项目