指导性文件
GUIDANCE NOTES
GD43-2023
中
国 船 级 社
船舶智能机舱检验指南
2024
生效日期： 2024 年 4 月 1 日
北京
前
言
船舶设备的状态监测和维护是保障设备正常运行、提高设备工作效率、延长设备使用寿
命的主要手段。随着设备制造技术的发展和科学技术的进步，现代设备的结构越来越复杂，
自动化程度越来越高，设备的日常维护和故障检修越来越困难，设备维护的费用越来越高。
机舱设备状态监测和维护的目的是及时地、准确地对多种异常状态或故障状态做出诊断，预
防或消除故障，对设备的运行进行必要的决策支持，提高设备运行的可靠性、安全性和有效
性，把故障损失降低到最低水平。
设备维护方式可分为三种，即事后维护（Corrective Maintenance）方式、定期预防维护
（Preventive Maintenance） 方式、视情维护 （Condition-Based Maintenance，以下简称 CBM）
方式。CBM 是通过对设备工作状态和工作环境的实时监测，借助人工智能等先进的计算方
法，诊断和预测设备未来的有效工作周期，合理安排设备未来的维修调度时间。CBM 根据
设备的实际运行状态确定设备的最佳维护时间，降低设备全寿命周期费用，增加设备的稳定
性。CBM 的思想就是只有在设备需要维护时，才进行必要的维护。
船舶智能机舱相关技术涉及众多学科，如传感器技术、人工智能技术、计算机软件技术
等，制定本指南的目的之一是为指导船舶机舱设备状态监测与健康评估、辅助决策与视情维
护等技术和产品的发展、推广及应用。
本指南是 CCS《智能船舶规范》（以下简称规范）的组成部分，针对规范第 4 章智能机
舱的内容作补充说明和详细规定。相关的认可与检验工作在满足本指南要求的同时，还须满
足 CCS《智能船舶规范》的相关规定。
本指南主要以ISO机器状态监测与诊断系列标准、MIMOSA-CBM开放系统框架及相关
标准、人工智能方法与技术为基础，结合目前船舶智能机舱相关技术的现实应用情况，主要
涵盖系统的技术要求、图纸资料审查、产品认可与检验、附加标志M、Mx和CBM（X）建
造及建造后检验、提供服务供方认可等内容。
本指南由 CCS 编写和更新，通过网页 http://www.ccs.org.cn 发布，本指南使用相关方对
于本指南如有意见可反馈至 ig@ccs.org.cn。
第 1 章 通 目 录
则..................................................................................................................................1
1.1 目的 ....................................................................... 1
1.2 适用范围 ................................................................... 1
1.3 附加标志 ................................................................... 1
1.4 定义与缩写 ................................................................. 1
第 2 章
监测与测量技术要求.......................................................................................................... 2
2.1 一般要求 ................................................................... 2
2.2 监测技术 ................................................................... 2
2.3 测量 ....................................................................... 3
2.4 测量设备/传感器 ............................................................ 5
2.5 人员 ....................................................................... 6
第 3 章
状态监测与健康评估系统要求...........................................................................................7
3.1 一般要求 ................................................................... 7
3.2 系统组成 ................................................................... 7
3.3 感知系统 ................................................................... 8
3.4 数据系统 ................................................................... 9
3.5 健康评估系统 ............................................................... 9
3.6 外部系统 .................................................................. 10
3.7 通信系统 .................................................................. 10
3.8 交互系统 .................................................................. 11
第 4 章
辅助决策系统要求............................................................................................................ 12
4.1 一般要求 .................................................................. 12
4.2 DSS 分类 .................................................................. 12
4.3 计算机 DSS 结构组成 ........................................................ 12
4.4 DSS 技术要求 .............................................................. 15
第 5 章
视情维护系统与体系要求.................................................................................................16
5.1 适用范围 .................................................................. 16
5.2 CBM 系统组成与功能 ........................................................ 16
5.3 对管理视情维护系统机构和人员的要求 ........................................ 16
5.4 对提供状态监测与健康评估服务供方的要求 .................................... 17
5.5 对系统/产品的要求 ......................................................... 17
第 6 章
图纸与资料审查要求........................................................................................................ 19
6.1 审查依据 .................................................................. 19
6.2 图纸资料 .................................................................. 19
第 7 章
系统认可与试验技术要求.................................................................................................21
7.1 适用范围 .................................................................. 21
7.2
认可/检验依据 ............................................................ 21
7.3
典型样品的选择 ........................................................... 21
7.4 产品持证要求 .............................................................. 21
7.5
型式认可 ................................................................. 21
7.6 单件/单批检验 ............................................................. 23
第 8 章
附加标志检验....................................................................................................................24
8.1
适用范围 ................................................................. 24
8.2 资料批准 ..................................................................24
8.3
船上资料 ................................................................. 24
8.4
检验与试验 ............................................................... 24
附录 1
设备与系统状态监测项目表..............................................................................................27
附录 2
挖泥船疏浚设备及系统状态监测项目表...........................................................................44
附录 3
拖轮拖曳设备及系统状态监测项目表.............................................................................. 46
附录 4
电池系统及设备状态监测项目表...................................................................................... 47
附录 5
内河船舶智能机舱监测项目表..........................................................................................48
第 1 章 通 则
1.1 目的
1.1.1 本指南补充规定了船舶机舱设备与系统（以下简称“设备与系统”）状态监测与健
康评估系统、辅助决策系统、视情维护系统的技术要求、认可与检验要求，可作为 CCS 验
船师、制造厂、提供服务供应商和船舶管理公司等的指导性文件。
1.2 适用范围
1.2.1 适用于申请 CCS 智能机舱 M 和 Mx 功能标志以及申请设备 CBM（X）附加标志
的船舶。
1.2.2 适用于设备与系统的状态监测与健康评估系统、辅助决策系统、视情维护系统的
认可与检验工作。
1.3 附加标志
1.3.1 智能机舱功能标志 M、Mx 见 CCS《智能船舶规范》第 4 章 4.2 的规定。
1.3.2 对一个或多个设备与系统实施状态监测和健康评估，并依据评估结果制定该设备
与系统视情维护方案的船舶，根据自愿申请，经 CCS 检验合格后可授予船舶设备视情维护
附加标志 CBM（X），其中 X 用于标识实施视情维护的设备，例如 CBM(Cargo Pumps)，表
示船舶的货泵实施了视情维护。
注：CCS《智能船舶规范》第 4 章适用范围之外的设备与系统可申请 CBM（X）附加标志。
1.4 定义与缩写
1.4.1 定义
（1）诊断：检查设备的症状和症候群，以确定故障或失效的性质（种类、状况、程度）；
（2）故障：当设备的一个部件或组件劣化或出现可能导致设备失效的反常状态时，部件
所处的状态。故障可以是失效的结果，但未失效也可能存在故障；计划内的活动或缺乏外部
资源都不是故障；
（3）失效：丧失完成某项规定功能（设备或系统所要求的或期望的作用和指定的活动）
的能力，失效是区别于故障的事件；
（4）预测：对故障的症状进行分析，以预估设备未来的状态与趋势；
（5）其他相关词汇见 ISO 13372。
1.4.2 缩写
（1）计划保养系统（Planned Maintenance System）：PMS；
（ 2 ） 设 备 状 态 监 测 与 健 康 评 估 系 统 （ Machinery Condition Monitoring and Health
Assessment System）：MCM&HAS；
（3）辅助决策系统（又称决策支持系统，Decision Support System）：DSS；
（4）视情维护（Condition-Based Maintenance）：CBM。
1
第 2 章
监测与测量技术要求
2.1 一般要求
2.1.1 满足 CCS《智能船舶规范》第 4 章 4.4.4 的相关要求。监测与测量可以采用固定
测量设备/传感器，也可采用便携式的测量设备。
2.1.2 本指南附录 1~4 列出了船上主要设备与系统、典型的故障/失效模式、可能用于状
态监测的技术及参数信息，可供用户参考，具体如下：
（1）附录 1
设备与系统状态监测项目表；
（2）附录 2
挖泥船疏浚设备及系统状态监测项目表；
（3）附录 3
拖轮拖曳设备及系统状态监测项目表；
（4）附录 4
电池系统及设备状态监测项目表。
2.1.3 对于申请智能机舱功能标志的内河船舶，监测项目、监测参数/状态一般应符合
CCS《船舶智能机舱检验指南》附录 5 的规定。
2.2 监测技术
2.2.1 状态监测程序须考虑监测、数据采集的可行性，包括接近性、数据采集系统的复
杂性、数据处理能力、安全性以及是否包含健康评估所需的参数。
2.2.2 目前船舶动力机械所使用的状态监测技术主要包括振动监测、油液分析、无损检
测、机械结构参数监测、性能参数监测、瞬时转速监测等。智能机舱应采用合适的监测技术
手段，但不限于上述的一种或多种，也可以采用其他监测技术手段，如热成像等，以实现功
能为目的。
2.2.3 本指南附录 1 给出了设备与系统的主要监测参数，但不限于附录 1 中的参数。如
对于一些参数（电流、电压和振动等），其简单的监测不足以指示故障/失效的发生，则须监
测该参数的图谱或相位值等。
2.2.4 振动监测：振动状态监测的目的是为了评定机器持续运行期间的“健康”状态，
应依据被监测的设备类型和关键部件，选择一个或多个监测参数和合适的监测系统。振动监
测主要包括时域分析、FFT
①频谱分析、包络分析、谱辐射能量分析、相位测量、高频检测
等方法。
2.2.5 油液分析：通过分析油样中磨料磨粒的不同信息，可以得到设备的不同状态信息。
机械状态监测中的油液分析技术主要是指光谱分析、铁谱分析、理化分析、磁塞检查法、颗
粒计数法等。每一种方法的检测指标、优势、局限各不相同，实际应用中可根据不同需求选
择适当的分析方法。
2.2.6 无损检测：是指在不损害或不影响被检测对象使用性能，不伤害被检测对象内部
组织的前提下，对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、
位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法，主要检测方法有射线检测、超声波检测、
磁粉检测、渗透检测、涡流检测、声发射检测等。
2.2.7 结构参数监测：不同的设备其结构参数不同，可监测的参数主要有刚度和阻尼。
2.2.8 性能参数监测：设备与系统的功能好坏可用一定指标来衡量，如位移、速度、功
率、压力、输出转矩、流量、温度等。
2.2.9 瞬时转速监测：转速信号能够反映设备运行状态好坏，分析转速的波动可以得到
①FFT：快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform），即利用计算机计算离散傅里叶变换（Discrete Fourier
Transform）的高效、快速计算方法的统称，简称 FFT。
2
其运行状态和相关的故障信息。通过提取出信号的特征值，统计发生故障时特征值的变化规
律，设定各状态下故障特征参数阈值，最终实现状态检测，主要包括波形分析法、转矩估计
法、谐次分析法、多特征信息融合法。
2.3 测量
2.3.1 数据采集无论是连续采集或是周期采样，都应考虑测量的时间间隔，测量间隔主
要取决于故障/失效类型及其发展率以及相关参数的变化率。测量间隔应考虑设备与系统运
行工况、故障/失效危害度等因素的影响。数据采集的时间间隔不一定是恒定不变的，它取
决于设备当时的状态。
2.3.2 对于稳态工况，数据采集速率应能在工况改变前捕捉到完整的数据或数据组；对
于瞬态工况，数据采集速率应能及时监测瞬时状态的变化。
2.3.3 不同状态参数的测量应在同一时刻或相同运行工况下进行。对于负荷可变或速度
可变的机械，可采用变换速度、载荷或其他参数达到相似的测量状态。
2.3.4 测量应设置在最可能检测出故障/失效的位置，测点应使用永久标记或识别码等作
出唯一标识。测点的设置应考虑安全性、传感器安装、信号传输、信号衰减或损失、对故障
/失效变化的灵敏度、测量的可重复性、可接近性、环境等因素的影响。
2.3.5 对监测到的原始数据应进行预处理，包括滤波、压缩和相关运算等，以滤除噪声
和干扰，提高信号的信噪比。
2.3.6 为保证测量的可复现性，一般应使用相同的测量传感器/仪器进行测量，但如需要
更换测量传感器/仪器，应采用不低于相同型号、相同灵敏度及相同校准方法的测量传感器/
仪器进行测量。
2.3.7 为保证测量的可行性，需考虑测量的可接近性、数据采集系统的复杂性、要求的
数据处理能力、安全性、测量成本以及是否有监视或控制系统已经测量了关注的参数。
2.3.8 振动测量应满足以下要求：
（1）传感器与测量点之间必须进行绝缘处理；
（2）除特殊情况外，对于静止部件上振动监测的测量值通常为振动速度或振动加速度；
对于监测旋转件的相对位置和相对运动，测量值为振动位移；对于滚动轴承和齿轮振动监测
的测量值为振动加速度；
（3）为保证振动监测的可靠性，测量的频率范围应适合于被监测的机械；
（4）为保证传递高频信号、减少信号损失，振动传感器的安装应采用固定可靠的连接方
式，以防止由于设备正常运转导致传感器的失效；
（5）当永久固定振动传感器不现实时，可采用手持式固定。手持式固定有频率局限性，
通常不推荐用于 500Hz 以上频率的测量，但便携式测量仪器有特殊说明的除外；
（6）振动测量位置的信息参考 ISO 13373-1 附录 D；
（7）振动测量周期应根据历史分析经验以及采集到数据的类型、质量和数量决定；
（8）测点通常选择在设备振动的敏感点、离设备核心部位最近的关键点及易劣化的点，
一般为刚性支承点，且需考虑环境因素；
（9）测点数量要适中，针对不同部件劣化种类的不同选择合适测量方向，例如旋转设备
的不平衡通常发生在水平方向上，地脚螺栓的松动发生在垂直方向上；
（10）伴随采集的任何振动数据都应该清楚地说明，诸如转速、负载温度等运行状态。
至少应该包括轴的转速，设备的负载（功率，流量，压力等）和其它可能影响振动测量的运
行参数；
（11）在数据采集过程中，非常强调运行状态应该尽可能接近设备的额定运行状态，以
确保数据的一致性和有效的可比性。如果不可能达到这种状态，为了评定数据的任何差异，
3
必须知道该设备的特性；
（12）振动测量的幅值范围应以被监测的具体设备以前的经验或评定准则作为基础来选
择，应覆盖从最低到最高的预期幅值。如果以前没有经验，参照可使用的标准（例如 ISO 10816
或 ISO 7919 等系列标准）用于振动测量推荐的幅值范围；
（13）可靠的振动状态监测要求测量装置应覆盖宽的频率范围，使之不仅能包括轴的旋
转频率及其谐波，而且还能包括其他部件，但通常不应大于传感器的最大线性范围；
（14）依据设备的不同特点，振动基准数据的测量可包括如下列举的全部或部分数据：
宽带振动幅值（位移，速度和/或加速度）、旋转频率、转速频率的振动幅值、振动矢量（振
动幅值和相位）、稳态时振动信号的频谱分析、升速或降速时频率响应数据（例如波德图，
谱阵图，极坐标图等）、轴心轨迹分析、轴心位置等。
2.3.9 温度监测时，测量装置/仪器的安装位置、电源和线缆等均是影响温度测量精度的
因素，在选择、布置和安装测量装置/仪器时须考虑如下要素：
（1）选择传感器时，应注意传感器的线性特征、复现性、迟滞性（特别是双金属仪器）
和漂移性是否适用于测量环境；
（2）温度测量时，应考虑热梯度对测量的影响，特别是导热性较差的被测物体，如空气、
大多数液体、绝缘体和其他非金属固体等；
（3）温度测量时，应考虑热辐射对测量的影响，必要时，为减少热辐射影响，测量装置
/仪器应进行涂装或包扎，或进行热屏蔽处理；
（4）温度测量时，应确保测量装置/仪器与被测物体的良好的热接触；
（5）温度测量时，如果被测物体的温度变化迅速，应考虑使用热时间常数较低的测量装
置/仪器；
（6）温度测量时，应考虑电噪声或电子干扰对测量的影响，下列方法能有效避免此类影
响：采用屏蔽功能的双绞线电缆；测量装置/仪器的线缆安装远离电力电缆、变压器和其他
电气设备；安装低通滤波器的测量装置，并避免接地回路；
（7）温度测量时，应考虑大气冷凝蒸发对测量的影响，测量装置/仪器及其线缆应与冷
凝环境隔离，或者进行有效的密封处理/包扎等；
（8）温度测量时，应考虑机械应力对测量的影响。如电阻温度探测器等测量装置/仪器
易受到机械应力的影响，应确保此类测量装置/仪器在安装后不易产生变形；避免使用粘合
剂进行安装；采用与被测物体的线膨胀系数相近的测量装置/仪器；使用对机械应力不太敏
感的器件，如热电偶。
2.3.10 油液分析时需满足的要求：
（1）油液分析前需对被监测设备当前状态进行信息录入，包括机器结构、润滑方式、摩
擦副材料与性能、润滑油性能等；
（2）油液取样位置需尽可能多地包含磨损状态和故障信息，并能够流经机器系统全部摩
擦副磨损表面，油液取样及分析可参考 CCS《钢质海船入级规范》第 1 篇第 5 章附录 15 柴
油机滑油状态监控系统检验指南、附录 14 螺旋桨轴状态监控系统指南的有关要求；
（3）取样时间间隔主要根据被监测设备的特点、运行阶段及监测各故障诊断准确性要求
的程度而定；
（4）油样取出后进行分析前需进行相应处理，如加热、稀释等。
2.3.11 噪声测量应满足的要求：
（1）测量附近存在较大的反射面，应予以说明；
（2）气象条件应不致影响测量，而且应被正式记录；
（3）外来声源（如人、施工作业、风、浪、其他设备等）的噪声不应影响测量部位的声
压级；
4
（4）考虑到测量的不确定度，测量的时间应足够长，至少为 10 秒，以便在指定的时间
间隔完成等效连续 A 计权声压级的测量；
（5）如有必要，可采取相关的降噪措施（消声器、隔声舱等）。
2.3.12 基准数据的测量除了满足 CCS《智能船舶规范》第 4 章 4.4.4 的要求外，还应满
足下列要求：
（1）基准数据的测量应在设备与系统处于可接受的稳定运行状态时进行；
（2）基准数据的测量应在明确定义的操作条件下进行，并提供相应的修正办法；
（3）基准数据应在设备寿命早期建立，并准确地规定设备与系统的初始稳定工况；
（4）在基准数据测量前，应先确保测量结果的可靠性。如果状态监测系统出现任何故障，
应先纠正故障后，再进行基准数据的测量；
（5）基准数据应经相关技术人员验证和评估后，提交 CCS 审核。
2.4 测量设备/传感器
2.4.1 测量设备/传感器的选择应考虑量程、精度、灵敏度、频率响应特性、线性范围、
稳定性和拆装便捷性等因素。
2.4.2 用于状态监测的测量和分析过程的传感器、设备、仪器和仪表应委托有资质进行
检验、试验或校准服务的计量部门进行定期校准或检定，以使仪器和仪表精度保持在规定的
范围内。所有经过校准的传感器、设备、仪器和仪表都应张贴校准标签或持有校准证书。
2.4.3 用于状态监测的测量过程的设备、仪器和仪表的量程和精度的选取首先应保护仪
器设备在测量过程中不会降低其可靠性或导致损坏；其次是满足最低测量误差，提高测量结
果可信度的需求。
2.4.4 传感器安装应牢固可靠，在整个测量过程中不应有任何移动。确保传感器能正常
工作，以保证传感器提供的数据的准确性。
2.4.5 用于检测故障预警信息的传感器组件应该具有耐用性、鲁棒性、高精度和高灵敏
度，能对在实际动态范围内变化的被测参数/变量做出及时响应。
2.4.6 传感器的布局应该以满足控制和特性检测的需要为目标。
2.4.7 用于故障诊断的传感器优化布局应考虑可探测性、可识别性、故障探测可靠性、
传感器的不确定度等。
2.4.8 振动测量设备技术要求：
（1）振动传感器位置取决于被测量的具体设备和规定的参数。在确定“位置”之前，首
先必须确定应监测的参数。一般而言，应定位于最可能提供最大振动值的位置处，最可能早
期提供摩擦或故障指示的位置处。最好根据机器制造厂和用户的经验选定具体的位置；
（2）振动测量精度：类型 1：在所要求的测量幅值和频率范围内，有校准灵敏度士 5%
的测量允差；类型 2：在所要求的测量幅值和频率范围内，有校准灵敏度士 l0%的测量允差。
在所要求的幅值和频率范围内，校准灵敏度变化大于 10%的测量不符合本方法，除非采取
专门的预防措施使它们在要求的公差内。根据本方法进行的测量应说明使用了相应于类型 1
或类型 2 的规定，见图 2.4.8；
（3）振动测量及校准设备应满足 CCS《钢质海船入级规范》第 1 篇第 5 章附录 8 附页 1
第 14 款的相关要求。
5
图 2.4.8 系统的频率响应
2.4.9 噪声测量设备技术要求：
（1）噪声测量设备，常用测量仪器有声级计、声功率计、频率分析仪和记录、显示仪器
等。声级计应符合 IEC 61672-1
②的相关要求；当频程滤波器单独使用或与声级计结合使用时
（视具体情况），则应符合 IEC 61260 的相关要求；
（2）每次测量前后，传声器应用±0.3dB 精度的声校准器校准，以校验整个测量系统的
标定在一个或多个有关的频率范围之内；
（3）声音校准仪应符合 IEC 60942 标准要求，并应经所使用声级计的制造商同意。声音
校准仪和声级计应至少每两年由国家标准实验室或按照 ISO 17025 认可的适任实验室进行
验证。
2.5 人员
2.5.1 船上相关操作人员应熟悉并适任智能系统的操作和维护等工作。
2.5.2 如由供方提供机舱设备与系统的状态监测与健康评估服务，则供方相关人员的培
训及资质应符合 CCS《供方认可及人员资格管理指南》的规定。
② 本部分的声级计是用于测量人耳听觉范围的声音，为了测量在有超声情况下的可听声，可以使用 IEC
61012 中规定的 AU 计权。
6
第 3 章
状态监测与健康评估系统要求
3.1 一般要求
3.1.1 MCM&HAS 主要功能包括：传感和数据获取、数据处理和特征提取、产生警告、
故障/失效诊断和状态评估、预测未来健康趋势、管理和控制数据流动和测试时序、对历史
数据存储和存取管理、系统配置管理、人机系统界面等。
3.2 系统组成
3.2.1 MCM&HAS 一般包括感知系统、数据系统、健康评估系统、外部系统、通信系统
和交互系统，参考图 3.2.1。
图 3.2.1 MCM&HAS 系统框架图
3.2.2 感知系统可采用连续在线监测、离线测量和人工输入等方式实现状态信号的获取。
3.2.3 数据系统可包括数据采集模块、数据处理模块和状态监测模块。
（1）数据采集模块：将传感器输出转换为表示物理量和相关信息数字参数（例如时间、
校准、数据性质、所用数据采集器、检测器配置等）；
（2）数据处理模块：执行信号分析，计算有意义的描述符，对原始测量数据进行特征提
取、算法计算等操作，其结果用于状态监测模块；
（3）状态监测模块：每当采集到新的数据时检索是否异常，并判定异常范围及数据的归
属（例如“预警”或“报警”）。主要完成感知系统和数据处理系统输出数据与系统中限定值
的比较功能以及简单的报警功能。
3.2.4 健康评估系统可包括诊断模块和预测模块。
（1）诊断模块：分析状态信息，诊断设备的故障/失效；
（2）预测模块：基于设备与系统当前的状态评估，预测未来的健康状态、失效模式。
3.2.5 外部系统实现数据的存储、备份、查看与管理等功能。
3.2.6 通信系统实现感知系统与数据系统、数据系统内部、数据系统与交互系统、船端
7
与岸端的可靠与安全通信。
3.2.7 交互系统实现对船端、岸端和移动终端系统（如有时）的显示和信息表达功能。
交互系统与外部系统在物理上可能存在重合部分。
3.3 感知系统
3.3.1 硬件系统必须具有检测多个参变量的能力，而且要能够通过统计特性分析、主成
分分析、滤波等信息融合技术最终实现减少噪声和干扰的目的。
3.3.2 测量设备/传感器组件应具有耐用性、鲁棒性、高精度和适当的灵敏度，能对在实
际动态范围内变化的被测参数/变量做出及时响应。
3.3.3 传感器应具有统一规则的标识，便于识别。
3.3.4 测量设备/传感器应具备一定的防护等级和电磁干扰屏蔽能力，能在船上安装的处
所或环境中正常工作。
3.3.5 测量设备/传感器应考虑三个因素：可探测性、可识别性、可靠性。另外，为保证
传感器的测量能力，传感器的不确定度也应该加以考虑。
3.3.6 动态特性测量系统必须是无失真的，系统应具有较高的频带宽度，具有高可靠性
且容易操作。
3.3.7 无线传感器通讯网络需完成信息的传输，并达到预定的信息传输量和服务质量。
3.3.8 测量设备/传感器的故障/失效探测能力指的是传感器探测到特定故障/失效存在的
能力。它取决于以下指标：传感器的信噪比、探测时间与失效时间比、故障探测灵敏度、征
兆持续时间与失效时间比。
（1）信噪比可以通过构造各种可能的噪声信号源的随机分布，并应用不确定度的传递定
律进行估计；
（2）探测时间指的是故障开始形成到传感器检测到它时所持续的时间，而失效时间指的
是故障开始形成到失效所持续的时间；
（3）传感器的故障探测灵敏度定义为测量到的故障/失效变化量与传感器测量输出值变
化量的比值。
3.3.9 智能传感器需容易安装，并具备自识别、自诊断、可靠、时间一致性等功能和某
些软件功能和 DSP
①功能，以及具有标准控制协议和网络接口（IEEE 1451），以提高测量点
的智能性，降低组成和维护分布式传感器系统的成本，集传感、控制、计算和通信于一体，
准确连接不同种类的传感器，一般模型如图 3.3.9 所示：
图 3.3.9 智能传感器一般模型
3.3.10 输入主要包括历史数据、从底层设备采集的数据及相关配置参数等。输出主要包
括采集整理的数据、配置参数、控制命令等。
3.3.11 感知系统的输入来源可为传感器、变送器或者人为输入，输出信息应包括数字化
① DSP：Digital Signal Processing，数字信号处理。
8
数据（标量数据的浮点值、动态数据复制和时间序列、用于润滑油/空气/水样品数据的样品
实验结果）、时序数据/时间基准数据、数据质量指标。
3.4 数据系统
3.4.1 数据采集模块的功能是收集模拟数据、数字数据和人工数据，并将模拟数据转换
成数字数据。
3.4.2 数据系统应能适应多种通信方式或模拟量/开关量等信号的采集与处理。
3.4.3 数据采集模块本质上是一个经校准的数字化传感器数据记录的服务器。数据采集
模块可以代表为系统提供对自动输入或人工输入的数字化数据的访问的软件模块，或者代表
具有来自传统传感器（legacy sensor）的模拟输入的专门的数据采集模块，或者收集和合并
来自数据总线的传感器信号。此外，数据采集模块可能表示智能传感器的软件接口。
3.4.4 数据采集模块的输出包括：数字化数据、时序数据/时间基准数据（通常参考 UTC
或地方时区）、数据质量指标（例如，好、差、未知、检查中等）。
3.4.5 数据处理模块的主要功能是执行信号处理（例如，滤波、开窗、FFT 等）、执行同
步或非同步平均、执行算法计算、执行特征提取等。
3.4.6 状态监测模块的主要功能是将数据采集模块和/或数据处理模块输出值与期望值
或操作限值相比较，以便产生具有各自的界限超过数（boundary exceedance）的枚举状态指
标。
3.4.7 状态监测模块输出的指标数据可为设备与系统健康评价作参考，产生警报和警告。
3.4.8 采集模块能够对硬件本身进行功能自检，并能够发出功能故障或错误报警。
3.4.9 数据系统的输出主要包括枚举状态指标、阈值界限、向上/向下偏离阈值界限的严
重程度、改变警报的等级、异常程度、统计分析等。
3.5 评估系统
3.5.1 评估系统应运用某些算法或分析技术，实现计算机自动诊断并预测当前和潜在的
故障/失效状态，如条件限制，可采用人工手段辅助完成诊断与预测。
3.5.2 诊断模块实现故障/失效检测、辨识、定位、早期隔离，诊断信息至少包含以下内
容：
（1）可能发生故障/失效的设备与系统及其部件，以及故障模式/失效形式；
（2）故障/失效潜在的能观察到的症状；
（3）相关的状态监测参数；
（4）诊断方法、依据和解释。
3.5.3 诊断算法满足如下要求：
（1）具备检测系统性能与退化级别的能力；
（2）通过可测的现象检测出基于物理特性改变的故障/失效的能力；
（3）能辨识特定系统或部件及其故障/失效发生的机理；
（4）给出故障/失效对系统运行完整性的潜在影响的诊断结果。
3.5.4 诊断的性能指标：
（1）及时性：是指被监测系统/设备在发生故障/失效后，系统快速检测到故障/失效的能
力；
（2）灵敏度：是指系统对微小故障/失效信号的检测能力，能检测到的故障/失效信号越
小说明其早期检测的灵敏度越高；
（3）虚警：指被监测系统/设备没有出现故障/失效却被错误检测出发生故障/失效；
（4）虚警率（rFA）：在规定的时间内发生的虚警次数与同一时间内故障/失效指示总数之
比，计算公式为 rFA=NFA/（NF+NFA），式中，NFA——在规定时间内的虚警次数；NF——在同
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一时间内正确故障/失效报警次数；
（5）漏警：指被监测系统/设备发生故障/失效却没有被检测出来；
（6）漏警率（rMA）：在规定的时间内发生的漏警次数与同一时间内故障/失效总数之比，
计算公式为 rMA=NMA/（NF+NMA），式中，NMA——在规定时间内的漏警次数；NF——在同一
时间内正确故障/失效报警次数；
（7）故障/失效隔离能力：是指系统对不同故障/失效的区别能力，隔离能力越强，对故
障/失效的定位就越准确；
（8）故障/失效辨识能力：是指系统辨识故障/失效大小和时变特性的能力；
（9）鲁棒性：是指系统在存在噪声、干扰等的情况下正确完成故障/失效诊断任务，同
时保持低虚警率和漏警率的能力；
（10）自适应能力：是指系统对于处于变化状态的被监测系统/设备具有自适应能力，并
且能够充分利用变化产生的新信息来改善自身。
3.5.5 减少虚警和漏警的措施：
（1）确保监测数据的有效性；
（2）最优特征选择/提取；
（3）故障检测/识别算法上的最优选择；
（4）证据合成/融合（D—S 理论）；
（5）故障/失效分类算法融合；
（6）仅当置信水平/确定性超过设定的阈值时声明故障/失效。
3.5.6 预测模块对设备与系统故障模式的未来状态与趋势进行预测。
3.5.7 预测信息须至少包含以下内容：
（1）在预测过程中，被监测设备与系统的运行工况、监测参数等；
（2）预测结论，包括所有已识别的失效模式；
（3）置信度、有效条件和风险分析；
（4）为提高置信度而需要的附加试验/验证工作；
（5）预测方法、依据和解释。
3.5.8 输入主要包括数据系统输出数据以及历史数据、其他评估系统的输出数据及历史
数据、专家知识、维修记录、控制命令、相关配置参数等。输出主要包括性能评估结果、解
释、相关配置参数及要保存的历史数据等。
3.6 外部系统
3.6.1 系统应设置足够容量的服务器/数据库，实现数据的存储、备份与管理，应能保存
至少一个检验周期的数据（保存至少 5 年，建立数据备份机制）。
3.6.2 考虑到船东隐私问题，任何对状态数据的查看、获取、存储与使用应事先得到船
东的许可与授权。
3.6.3 历史运行数据可随时被健康评估等其他功能模块检索调用。
3.6.4 历史数据趋势可用于统计相关性分析，为了精确，应审查核实以前健康状态评估
和根本原因信息。
3.7 通信系统
3.7.1 满足 CCS《钢质海船入级规范》第 7 篇第 2 章 2.6.6 II 类和 III 类系统数据链路的
相关要求。
3.7.2 智能传感器/变送器的通信满足 IEEE 1451 系列标准。
3.7.3 通信系统应确保数字传输的有效性、可靠性、适应性、安全性、标准性和维修性，
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以及确保船端与岸端、岸端与移动终端（如有时）之间安全与可靠的双向数据交换。
3.7.4 为了将跨越不同平台、不同厂商、用不同编程语言实现的模块集成为一个整体以
实现健康评估的功能，需要制定一套通信标准以实现模块间的交互，通信标准的体系结构可
划分为三个层次：数据交换接口、层次接口、通信协议。数据交换接口提供各模块的应用编
程接口，奠定模块间通信的基础；层次接口提供了模块间通信的信息内容描述，是模块间通
信的重要条件；通信协议直接面向应用，是关于消息如何在系统中各执行者间进行交换的一
种约定，是实现模块间通信的必要条件。
3.8 交互系统
3.8.1 交互系统应具有用户友好的人机界面，操作方便。可显示所有机械总体画面及各
个子系统/部件分画面。且可以设定机械状态多级报警值，同时可以输出不同的统计信息，
包括报警信息、测量信息、信号异常信息、健康评估结果等。
3.8.2 输出的数据与信息至少包括以下内容：
（1）标识码或编号：通过设备号、部件号、评价日期等历史记录描述被检测机械的识别；
（2）状态监测：显示被监测机械的具体状态信息与趋势性数据等；
（3）健康评价：显示被监测机械当前或潜在的故障/失效的诊断结论，以及失效预测信
息。
3.8.3 交互系统应能把数据转换成能够清楚表达做出正确决定所必需信息的格式，例如
文字描述形式、表示复制的数字形式、表示趋势的图表形式或者三种形式的组合。
3.8.4 为了便于资深人员的分析，需要相关的技术显示来展示诸如趋势和相关的异常区
域数据，为分析人员提供需要识别、确认或理解异常状态的数据。