船舶機艙協(xié)作式模擬訓(xùn)練智能評價方法研究.pdf

1、根據(jù)我國建設(shè)海洋強國的戰(zhàn)略目標，交通運輸部印發(fā)了《中國船員發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，提出了推進船員實操評估電子化、智能化的任務(wù)。目的是以規(guī)范化和標準化的船員適任能力評估，促進船員素質(zhì)的提高，減少人為因素導(dǎo)致的船舶機艙事故的發(fā)生，保障海上交通安全。論文以船舶機艙協(xié)作式模擬訓(xùn)練智能評價方法的研究為主線，研究并改進了船員實操訓(xùn)練模式和仿真訓(xùn)練評估系統(tǒng)，完善了船舶機損事故在訓(xùn)練和評價中的應(yīng)用及輪機模擬器的效能評價體系。主要的研究工作如

2、下:
　　為滿足機艙資源管理這一新的強制性適任標準的特殊要求，論文基于“人-機-環(huán)境系統(tǒng)工程”方法建立了新的船舶機艙模擬訓(xùn)練和評估模式;提出了船舶的“角色-任務(wù)-資源”系統(tǒng)協(xié)作訓(xùn)練模型和駕機聯(lián)動式任務(wù)型協(xié)作訓(xùn)練模式，克服了傳統(tǒng)的輪機模擬器在“全任務(wù)綜合”培訓(xùn)和“客觀”評估方面的欠缺。對船舶機損事故案例的原因進行挖掘分析，給出了機損事故、人誤因素和資源管理因素之間的關(guān)系。設(shè)計典型的情景和任務(wù)，改進評價體系，在訓(xùn)練和評估中側(cè)重培訓(xùn)機艙

3、人員防止船舶機損事故發(fā)生的能力。尤其是對于缺少實船服務(wù)經(jīng)歷的航海院校學(xué)生具有很好的實用效果，滿足了“管理型”和“技能型”高素質(zhì)船員訓(xùn)練和評估的需要。
　　在基于輪機模擬器的自動綜合評估的基礎(chǔ)上，將智能算法引入船舶機艙實操訓(xùn)練的評估，提出了一種改進的基于遺傳算法優(yōu)化的智能綜合評價方法。該方法包括建立駕機聯(lián)動模擬的評估知識庫，構(gòu)造評估指標隸屬度函數(shù)庫和不同需求下的優(yōu)化目標函數(shù)，采用熵權(quán)法和歷史評估數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整評估指標的權(quán)重并利用遺傳算

4、法優(yōu)化，根據(jù)實時的系統(tǒng)參數(shù)檢測結(jié)果和隸屬度函數(shù)得出模糊關(guān)系矩陣，經(jīng)多重模糊綜合評判得出評估結(jié)果。在實例中對遺傳算法優(yōu)化的效果進行了對比分析，經(jīng)遺傳算法優(yōu)化的評價結(jié)果誤差明顯較小。經(jīng)初步實踐表明，該評估結(jié)果比較客觀，所提出的評估方法符合實際需求。
　　為進一步提高船舶機艙實操訓(xùn)練評估的智能性和客觀性，應(yīng)用深度學(xué)習(xí)的技術(shù)研究輪機實操智能評估的回歸問題，提出了基于深度學(xué)習(xí)的智能評價方法。采用稀疏自動編碼器(SAE)對大量數(shù)據(jù)樣本進行特征

5、變換，深入學(xué)習(xí)樣本特征并用于分類評價，經(jīng)反復(fù)訓(xùn)練后得到較好的評價模型。針對輪機實操評估的特點，給出了確定深度信念網(wǎng)絡(luò)(DBN)層次結(jié)構(gòu)的具體方法。通過逐層貪婪訓(xùn)練算法對限制玻爾茲曼機逐層訓(xùn)練，最后經(jīng)BP算法對網(wǎng)絡(luò)微調(diào)后形成評估模型。在仿真實驗中分別對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、帶回歸模塊的SAE和DBN評估模型的預(yù)測效果進行了對比驗證。研究結(jié)果表明，基于DBN的評估模型的最大誤差為2.45分，最小誤差為0.09分，各項誤差均最小。DBN模型避免了普通

6、的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可能過早陷入局部最優(yōu)的問題。該方法適用于結(jié)合輪機模擬器、自動化機艙或智能化實船機艙開展的輪機實操智能評估，是具有較好應(yīng)用前景的方法，填補了深度學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于船舶機艙實操訓(xùn)練智能評估的研究空白。
　　在參與輪機模擬器性能標準的編制工作的基礎(chǔ)上，研究了輪機模擬器效能評價體系，提出基于云模型的輪機模擬器效能評價方法。通過計算加權(quán)偏離度衡量云重心的變化值，對某型號的VLCC輪機模擬器進行分析評價，為我國的輪機模擬器的認證提供