船舶数字孪生监测系统，安全运营的新方式

大型船舶结构复杂、价值巨大，且长期在复杂多变的海况下运行，面临着严峻的安全运营挑战。传统的船舶管理模式往往依赖于人工定期检查和经验判断，存在着实时性不足、效率低下、难以全面掌握船舶状态等问题。

在此背景下，船舶数字化转型成为行业发展的必然趋势。利用物联网、大数据、数字孪生等先进技术，构建智能化的船舶监测与管理系统，实现对船舶状态的实时感知、智能分析、预测预警，是提升船舶安全运营水平、降低运营成本、延长船舶寿命的关键路径。

织元软件基于数字孪生技术，针对某型号水上浮式平台（一种特殊类型的大型船舶），构建了一套全面的实时监测与管理解决方案。主要功能模块包括：总览页面，全域位移，船体应变，运动预报，单点漂移，总纵强度，疲劳评估**。**

总览页面 

作为系统的入口和核心界面，总览页面需要提供对浮式平台整体运行状态的全局、即时概览，方便用户快速掌握关键信息，进行宏观监控和决策。

系统利用船舶的三维模型，实时同步船舶在水面上的真实姿态和周围环境。通过实时数值显示纵摇角、横摇角、艏向角等核心姿态参数，驱动三维模型的动作，保持模型与真实世界的实时同步；同时展示风速、浪高、气温等关键环境参数，根据环境数据动态模拟水面状态，保持环境与真实世界的实时同步。此外，结合雷达图，gis地图，进度条等可视化类型，构建船舶总体运营情况的快速感知。

全域位移

在船舶运行中，不仅需要知道其整体的地理位置，更重要的是了解其在三维空间中的精确姿态和相对于基准位置的偏移。“全域位移” 模块旨在提供平台在六自由度 (6-DOF) 运动中的完整位姿信息，包括位置偏移和姿态角度，这对于安全监控、精准操作和性能评估至关重要。

系统按照船舶的甲板结构，实时监测9个空间维度下的船舶位姿及偏移信息，将各个位置的纵摇角、横摇角、艏向角以及横荡，纵荡，垂荡数据与船舶的三维虚拟运动实时结合起来，将抽象的角度数据转化为直观的视觉信息，降低用户理解门槛，提升监控效率，同时使用户能够全面、精细地掌握平台的空间姿态。

船体应变

船体应变是反映船体结构受力状态的直接指标。长期承受载荷和波浪冲击，船体结构会产生应变和疲劳损伤。实时监测船体应变，是评估结构健康状况、预防结构性故障的关键手段，尤其对于长期运行的大型浮式平台至关重要。

系统实时采集布设在船体关键部位的应变传感器数据，结合孪生算法将应变数据以热力图的形式叠加在3D数字孪生模型上。用户可以通过应变随时间变化的趋势图，分析应变变化规律，快速判断结构受力状态是否异常， 预警结构性故障风险，避免突发性结构破坏。通过实时的船体应变分析，减少返岸检查的次数及成本，大大降低了整体运维成本及风险。

运动预报

浮式平台在波浪、风、流等环境载荷作用下会产生复杂的运动响应。提前预知平台的未来运动趋势，对于保障平台安全、优化作业效率、降低人员晕船风险至关重要。运动预报可以为操作决策提供提前量，帮助用户从容应对复杂海况。

系统以实时环境参数（风速、浪高、波浪谱等）及外部气象海洋预报数据作为输入，基于平台的水动力模型和环境载荷数据，进行运动响应计算， 预测平台未来一段时间内的运动参数，例如纵摇角、横摇角、垂荡位移等。同时以曲线图 形式展示 未来一段时间内平台运动参数的变化趋势，通过设置运动幅度阈值，当预报的运动幅度超过阈值时，发出报警，提示用户注意风险。

运动预报可以提前预警未来可能出现的恶劣海况，例如大浪、强风等，为用户预留充足的应对时间，进行调整航行计划、加固设备等。同时根据运动预报结果，可以选择合适的作业窗口，避开运动幅度较大的时段，提高作业效率和安全性，帮助海上起重、人员换乘等进行安全作业。

单点漂移

单点系泊系统是浮式平台常用的系泊方式，其稳定性直接关系到平台的安全。长期受到风浪流等环境载荷的作用，系泊系统可能会发生漂移、偏移甚至失效。实时监测单点漂移，是评估系泊系统性能、预防系泊事故的关键。

实时监测单点系泊中心相对于预设位置的偏移量，包括距离和方位，同时以雷达图和历史轨迹图形式展示平台的漂移轨迹。通过分析漂移的速度和加速度，用户可以更深入地评估系泊系统的性能。

通过系统，用户可以及时发现系泊系统异常，例如锚链走锚、缆绳松动等， 预警系泊事故风险，避免平台失控或漂移。同时通过分析漂移量、漂移轨迹、漂移速度等数据，可以评估系泊系统的性能和稳定性，满足安全运营要求。

总纵强度

总纵强度是衡量浮式平台整体结构强度的关键指标。平台在波浪中航行或作业时，会受到弯矩作用，总纵强度不足可能导致船体断裂等灾难性事故。总纵强度监测是确保平台结构安全、满足规范要求的必要环节。

系统基于平台结构模型、载荷数据、波浪数据等， 实时计算平台的静水弯矩和波浪弯矩。同时可视化总纵弯矩曲线，包括静水弯矩、波浪弯矩、总弯矩、许用弯矩等， 直观展示平台的强度状态。并提供总纵弯矩应力成分表，详细列出不同位置的静水弯曲应力、波浪弯曲应力、总弯曲应力、许用弯曲应力、强度利用率等关键指标，方便用户进行详细的强度分析。

实时监测总纵强度，可以评估平台结构的安全性，判断结构是否处于安全状态， 避免结构超载或强度不足导致的结构破坏事故。同时基于结构的强度状况可以指导用户进行合理的载荷管理，例如控制货物装载量、调整货物分布等，避免结构超载。

疲劳评估

疲劳是导致船舶和浮式平台结构失效的重要原因之一。长期循环载荷作用下，结构材料会累积疲劳损伤，最终导致裂纹萌生和扩展，甚至结构断裂。疲劳评估是预测结构寿命、制定维护计划、降低长期运营风险的关键。

系统通过取疲劳循环次数和应变幅值等疲劳分析所需的数据，基于疲劳损伤理论和材料曲线，计算结构关键部位的疲劳损伤程度。基于疲劳损伤计算结果， 预测结构的剩****余疲劳寿命。系统以表格形式展示不同疲劳点的疲劳循环次数、疲劳损伤程度、剩余疲劳寿命等指标，并以热力编码的方式表示各节点疲劳损伤程度，帮助用户快速实现结构材料的整体疲劳评估。

在上述功能实现和价值创造过程中，织元软件作为核心平台，发挥了关键作用。其强大的三维可视化、实时数据处理、数据分析挖掘能力，以及灵活的定制化和易用性，为“某型号浮式设施数字孪生监测系统” 的成功部署和运行提供了有力保障，并充分体现了数字孪生平台在船舶数字化转型中的核心价值。

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【本页面中的数据及三维模型/场景都已脱敏处理。】