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基于数字孪生与改进KD树算法的船舶运维知识推理与策略优化
1
作者
张立尧
郭梓芊
+2 位作者
李瑞芳
叶勋
马涛
《中国舰船研究》
北大核心
2025年第2期118-130,共13页
[目的]随着工业技术的持续发展,现代船舶智能化进程持续推进,船舶的推进系统、辅助动力系统等变得越发智能化,船舶维护工作变得愈加复杂。与陆地设备不同,船舶所处的环境更加恶劣,一旦出现问题,不但会对船舶运行时的稳定性造成影响,还...
[目的]随着工业技术的持续发展,现代船舶智能化进程持续推进,船舶的推进系统、辅助动力系统等变得越发智能化,船舶维护工作变得愈加复杂。与陆地设备不同,船舶所处的环境更加恶劣,一旦出现问题,不但会对船舶运行时的稳定性造成影响,还有巨大的安全隐患。为此,重点研究基于数字孪生的船舶运维(O&M)知识推理方法。[方法]在船舶物理实体的基础上,分析船舶运维过程,从“几何-物理-行为-规则”多维度构建船舶运维数字孪生模型。针对船舶运维知识模型中出现的预警信息,利用以往船舶运维案例,建立包含船舶运行状态数据以及船舶维护方法的船舶运维案例库。基于船舶运维案例库,提出一种改进型KD树算法的船舶运维知识推理与策略生成方法,利用高斯距离加权对邻近案例加权,并以知识推理的准确率为目标,使用鲸鱼优化算法(WOA)对船舶设备特征属性进行优化。[结果]实验结果表明,提出的改进型KD树算法(ω-KDtree-WOA)在K值为4、种群数为400的情况下,其推理准确率达到0.928,比传统的KD树算法在同条件下提升约3.2%。此外,与基于类置信加权与距离加权的K-近邻算法(CCW-WKNN)和平滑权距离求解K-近邻算法(SDWKNN)等相比,所提算法在准确率、召回率、精确率和F_(1)分数上均有显著优势,尤其在K值较大时,表现出更强的稳定性。[结论]所提方法能有效适用于船舶燃气轮机运维过程。
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关键词
船舶运维
数字孪生
知识推理
知识工程
kd树算法
鲸鱼优化
算法
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题名
基于数字孪生与改进KD树算法的船舶运维知识推理与策略优化
1
作者
张立尧
郭梓芊
李瑞芳
叶勋
马涛
机构
哈尔滨工业大学经济与管理学院
中国船舶集团有限公司
武汉理工大学信息工程学院
出处
《中国舰船研究》
北大核心
2025年第2期118-130,共13页
基金
国防基础科研计划资助项目(JCKY2021206A008)。
文摘
[目的]随着工业技术的持续发展,现代船舶智能化进程持续推进,船舶的推进系统、辅助动力系统等变得越发智能化,船舶维护工作变得愈加复杂。与陆地设备不同,船舶所处的环境更加恶劣,一旦出现问题,不但会对船舶运行时的稳定性造成影响,还有巨大的安全隐患。为此,重点研究基于数字孪生的船舶运维(O&M)知识推理方法。[方法]在船舶物理实体的基础上,分析船舶运维过程,从“几何-物理-行为-规则”多维度构建船舶运维数字孪生模型。针对船舶运维知识模型中出现的预警信息,利用以往船舶运维案例,建立包含船舶运行状态数据以及船舶维护方法的船舶运维案例库。基于船舶运维案例库,提出一种改进型KD树算法的船舶运维知识推理与策略生成方法,利用高斯距离加权对邻近案例加权,并以知识推理的准确率为目标,使用鲸鱼优化算法(WOA)对船舶设备特征属性进行优化。[结果]实验结果表明,提出的改进型KD树算法(ω-KDtree-WOA)在K值为4、种群数为400的情况下,其推理准确率达到0.928,比传统的KD树算法在同条件下提升约3.2%。此外,与基于类置信加权与距离加权的K-近邻算法(CCW-WKNN)和平滑权距离求解K-近邻算法(SDWKNN)等相比,所提算法在准确率、召回率、精确率和F_(1)分数上均有显著优势,尤其在K值较大时,表现出更强的稳定性。[结论]所提方法能有效适用于船舶燃气轮机运维过程。
关键词
船舶运维
数字孪生
知识推理
知识工程
kd树算法
鲸鱼优化
算法
Keywords
ship operations and maintenance
digital twin
knowledge reasoning
knowledge-based engineering
kd
-tree algorithm
whale optimization algorithm
分类号
U672.7 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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作者
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1
基于数字孪生与改进KD树算法的船舶运维知识推理与策略优化
张立尧
郭梓芊
李瑞芳
叶勋
马涛
《中国舰船研究》
北大核心
2025
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