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船舶密闭空间多组分气体监控系统研究
| 论文题名： | 船舶密闭空间多组分气体监控系统研究 |
| 关键词： | 船舶舱室;密闭空间;气体监测;嵌入式系统;船舶设计 |
| 摘要： | 船舶设计理念和设备技术逐步迭代更新，全封闭型船舶的占比逐渐升高，随之船舶内密闭空间的占比也逐渐提升。同时，船舶自身高设备密度、高人员密度、狭小通道的特性，带来的是气体组分监测及控制问题的突显。现今，船舶气体监控系统中，回风气体组分监测和末端舱室气体组分监测，均存在盲区。依靠人工操作的安全性、舒适性均存在问题。且在人工操作下，舱内气体参数不可避免的波动会激发有毒有害物质的释放，加重危害。 为解决上述问题，本文设计了一套配合船舶内现存新风空调系统的气体组分监测系统。该系统通过分散安装于风路末端舱室内的监测终端，结合与风管并联的多组分监测机柜，与新风空调系统联动。补全反馈控制回路，解决舱内气体参数控制问题。本文围绕该系统的建立，完成了如下主要工作： 1.提出了风道机柜配合分布式物联网终端的整体监测设计方案。围绕方案实施，设计了动态配气系统、并验证其配气误差。设计了气体实验箱，通过对实验箱内气体速度场和浓度场的仿真，确定了进气方向和进气流量。并对船舶典型多人舱室进行建模仿真，确立了末端典型舱室监测点的分布。以此建立了前置实验平台。 2.为解决典型舱室二氧化碳超限问题，利用经验模态分解，对部分本征模态重新融合过滤监测数据，通过门控循环神经网络预测变化趋势。设计了二氧化碳趋势预测算法，解决了高人员密度典型舱室的二氧化碳控制问题。 3.结合二氧化碳趋势预测算法，设计、实现了一套分布式物联网监测系统，对末端舱室的氧气、二氧化碳、温度和湿度进行实时监控。 4.通过分析交叉干扰实验数据，实现了气体检测交叉干扰线性矫正算法。并结合交叉干扰矫正算法设计了一套并联入送风管道的多组分监测系统，监测风道内气体中7种组分的含量。指示船内气体回路参数，使反馈控制回路闭合，指导船舶空气调节系统。 以上研究结果可对船舶密闭空间舱室气体参数实时监测，达到实时监控船舶舱室气体组分的目的。为船舶气体成分控制提供了参考方案。 |
| 作者： | 刘浩哲 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 陈娟;陈滨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京化工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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