(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210774863.9 (22)申请日 2022.07.01 (71)申请人 中国船舶工业综合 技术经济研究院 地址 100081 北京市海淀区学院南路70号 (72)发明人 汪浩　周明贵　韩放　李汉智　 白雪　 (74)专利代理 机构 中国船舶专利中心 1 1026 专利代理师 董素沫 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 深海采矿 船A型架布 放回收装置敏感环 境应 力分析方法 (57)摘要 本发明提供了一种深海采矿 船A型架布 放回 收装置敏感环 境应力分析方法， 本发 明结合深海 采矿船舶的作业任务及地理环境， 对A型架布放 回收装置进行 故障数据统计和故障树分析， 并应 用模糊聚类模型确定故障与敏感环境应力的关 联关系， 从而实现深海采矿船舶A型架布放回收 装置敏感环 境应力的准确定位及分析。 本发明为 深海采矿船舶A型架布放回收装置敏感环境应力 分析提供了可行的方法， 对于提高深 海矿产开发 船舶的使用效率和安全性、 可靠性具有重要作 用。 权利要求书4页 说明书9页 附图4页 CN 115238374 A 2022.10.25 CN 115238374 A 1.一种深海采矿船A型架布放 回收装置敏感环境应力分析方法， 其特征在于： 所述敏感 环境应力分析 方法， 包括以下步骤： 步骤1： 根据所述深海采矿船采挖的不同矿物类型所在的不同海洋区域位置， 确定所述 深海采矿船A型架 布放回收装置主 要工作区域及地理位置； 步骤2： 根据 所述步骤1确定的主要工作区域及地理位置， 确定所述深海采矿船A型架布 放回收装置主 要作业任务类型及作业剖面： 所述主要作业任务类型为所述深海采矿船A型架布放 回收装置在特定海洋地理位置区 域执行不同类型任务的时间统计量； 所述作业剖面为所述深海采矿船A型架布放 回收装置在特定海洋地理位置区域执行不 同类型任务的时间占比； 其中， 所述主要作业任务包括： 动态定位钻井任务、 锚系任务、 巡航任务、 船坞维修任 务、 实际钻井作业任务、 水下维修任务、 动态定位维修任务和恶劣天气等待任务中的一种或 几种中的一种或几种； 步骤3： 确定所述深海 采矿船A型架 布放回收装置主 要自然环境应力和诱发环境应力： 其中， 所述自然环境应力根据 所述步骤1中的具体海洋地理位置确定， 包括温度环境应 力、 湿度环境应力和盐雾环境应力中的一种或几种； 所述诱发环境应力为所述自然环境应力诱发产生的应力， 参照所述步骤2中的作业任 务类型与 作业任务剖面确定， 包括振动环境应力和冲击环境应力； 步骤4所述深海 采矿船A型架 布放回收装置故障数据统计和故障树分析: 基于实际的所述A型架布放回收装置的故障案例统计数据， 开展所述故障数据统计和 故障树分析； 步骤4.1故障数据统计： 对所述A型架布放回收装置发生故障的具体设备对象、 发生故 障的具体现象、 发生故障的具体原因、 发生故障的关联环境应力进行统计； 所述故障数据统计的类型包括机 械故障、 液压故障和电气控制故障数据统计； 步骤4.2故障树分析： 采用故障树分析方法， 分别对所述A型架布放回收装置的主要设 备的机械故障、 液压故障和电气控制故障开展所述故障树分析； 所述A型架布放回收装置的子系统包括液压动力系统、 A型门架系统、 布放回收设备绞 车系统、 设备控制操纵系统； 通过所述故障统计数据和故障树分析， 确定导 致故障发生的所述关联环境应力种类； 步骤5： 故障发生频率、 严重程度模糊聚类分析以及故障 ‑环境应力Apriori关联规则分 析： 根据所述步骤4分析得到的所述A型架布放回收系统故障树， 建立FCM ‑AR模型， 对故障 应力进行定位， 具体步骤如下： 步骤5.1： 故障发生频率、 严重程度模糊聚类分析： 获取所述A型架布放回收装置各个设备故障信息， 并从中整理提取所述振动环境应力 维度、 冲击环境应力维度、 温度环境应力维度、 湿度环境应力维度、 盐雾环境应力维度的发 生频率和发生 严重程度； 对所述故障发生频率、 发生严重程度进行模糊聚类分析， 得到对应的隶属 矩阵， 确定样 本中各故障严重程度的分类情况；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115238374 A 2确定聚类中心的个数C， 输入故障发生频率和故障发生 严重程度的原 始数据； 其中， 所述聚类中心个数C是一个不断迭代计算隶属度ui,j和簇中心cj直到他们达到最 优的过程， 如式(1)所示： 对于单个样本xi， 它对于每个簇的隶属度之和为1； 其中m为隶属度ui,j的个数； N为样本x 的个数； 当迭代满足式(2)时， 停止迭代： 其中， k是迭代步数， maxij为误差阈值； ε为选定 的容差值； 该过程收敛于目标Jm的局部 最小值或鞍点； 根据所述模糊聚类算法， 计算所述故障程度的隶属度矩阵； 确定各样本发生频率、 发生 严重程度对应的类别； 步骤5.2： 确定A型架布放回收装置横向与纵向关联关系， 并进行故障 ‑环境应力 Apriori关联规则分析： 所述A型架 布放回收装置横向关联关系为各子系统之间的关系； 所述A型架布放回收装置的子系统包括所述液压动力系统、 A型门架系统、 布放回收设 备绞车系统、 设备控制操纵系统； 所述A型架 布放回收装置纵向关联关系为所述各子系统中的设备之间的影响关系； 所述A型架布放回收装置的设备包括伸缩架、 摆动架、 对接装置、 纵摇缓冲装置、 横摇缓 冲装置、 液压动力站、 液压阀柜、 机旁控制柜、 遥控装置、 液压马达、 常闭式安全闸、 行星减速 机、 排缆器以及光电滑 环； 根据所述A型架布放回收装置的子系统分类和设备分类得到所述A型架布放回收装置 子系统间的横向关联关系和相互设备之间纵向上 下游关联耦合关系； 设置参数aVR表示所述A型架 布放回收装置各子系统中的设备之间的作用程度大小； 所述A型架布放回收子系统中包括的设备为aij， 表示设备i对设备j的作用程度大小， 并 用aji表示设备j对设备i的作用程度大小； 通过关系影响矩阵A定义所述A型架布放回收装置各子系统中设备之间的相互影响程 度； A初始如式(3)所示：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115238374 A 3