阅读说明：本技术 智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统和方法 (Intelligent ship host and hardware-in-loop test system and method for control system of intelligent ship host ) 是由 王晓原 夏媛媛 姜雨函 朱慎超 崔永久 季施礼 于新岩 于 2020-05-18 设计创作，主要内容包括：本发明属于智能船舶技术领域,具体涉及一种智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统和方法。该系统包括：用于安装智能船舶主机及其控制系统并生成不同温度和湿度的运行环境的环境仿真装置；为智能船舶主机提供运行支持的运行支持装置；用于采集动力参数信息和运行参数信息的数据采集装置；基于预先存储的专家操控信息,对待处理信息数据通过数据检验得到智能船舶主机及其控制系统的测试结果的数据处理装置。本发明系统能够准确地测试主机及其控制系统的性能,从而可以在智能船舶设计初期即确定所选主机及其控制系统是否适合智能船舶的航行条件,为船舶设计提供依据,避免主机及其控制系统不满足要求而进行更换带来的损失。(The invention belongs to the technical field of intelligent ships, and particularly relates to an intelligent ship host and a hardware-in-loop test system and method of a control system of the intelligent ship host. The system comprises: the environment simulation device is used for installing the intelligent ship host and the control system thereof and generating operating environments with different temperatures and humidity; an operation support device for providing operation support for the intelligent ship host; the data acquisition device is used for acquiring power parameter information and operation parameter information; and the data processing device is used for obtaining the test result of the intelligent ship host and the control system thereof by data inspection of the information data to be processed based on the prestored expert control information. The system can accurately test the performance of the host and the control system thereof, thereby determining whether the selected host and the control system thereof are suitable for the navigation condition of the intelligent ship at the early stage of the design of the intelligent ship, providing basis for the design of the ship and avoiding the loss caused by replacement when the host and the control system thereof do not meet the requirements.)

智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统和方法

技术领域

本发明属于智能船舶技术领域，具体涉及一种智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统和方法。

背景技术

随着科技的发展，智能船舶技术也迎来了一个迅猛发展期。在智能船舶中，主机及其控制系统至关重要，因为主机能否正常运行并为智能船舶提供动力，是智能船舶能否正常完成航行任务中的决定因素。因此，在智能船舶设计时需要测试所选主机及其控制系统是否适合智能船舶的航行条件。为了满足船舶设计中主机及其控制系统的测试需求，迫切需要对智能船舶的主机和控制系统建立完善的测试系统，准确地测试主机及其控制系统的性能，为船舶设计提供依据，避免主机及其控制系统满足不了智能船舶航行要求而进行更换带来的不必要损失。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本申请提出了一种智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统和方法，解决了现有船舶设计中迫切需要对智能船舶的主机和控制系统建立完善的测试系统，准确地测试主机及其控制系统的性能的问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统，该系统包括：

环境仿真装置，用于安装智能船舶主机和主机控制系统，并基于所述主机控制系统的控制信息模拟智能船舶航行状态，以及为所述智能船舶主机和所述主机控制系统生成不同温度和湿度的运行环境；

运行支持装置，与所述智能船舶主机和所述主机控制系统连接，用于在所述主机控制系统的控制下为所述智能船舶主机提供运行支持；

数据采集装置，包括设置于所述运行支持装置和所述智能船舶主机的传感器，所述数据采集装置用于采集所述智能船舶主机的动力参数信息和所述运行支持装置的运行参数信息；

数据处理装置，用于从所述数据采集装置获取所述动力参数信息和所述运行参数信息，将所述动力参数信息和所述运行参数信息作为待处理信息数据，基于预先存储的专家操控信息，对所述待处理信息数据通过数据检验得到所述智能船舶主机和所述主机控制系统的测试结果。

可选地，所述主机控制系统执行的控制信息基于智能船舶决策算法生成。

可选地，智能船舶航行状态包括艏摇、纵摇、横摇、纵荡、横荡、垂荡状态。

可选地，所述运行支持装置包括供油单元、供水单元和供电单元。

可选地，所述动力参数信息包括主机扭矩信息和主机转速信息。

可选地，所述运行参数信息包括淡水出机温度信息、淡水进机压力信息、海水进空冷器温度信息、海水进空冷器压力信息、滑油进滤器温度信息、滑油进滤器压力信息、滑油进机压力信息、滑油进增压器压力信息、燃油进机温度信息、燃油进机压力信息、增压器空气温度信息、增压器空气压力信息、增压器转速信息、启动空气压力信息。

第二方面，本发明实施例提供一种智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试方法，该方法包括：

通过环境仿真装置为智能船舶主机和主机控制系统生成不同温度和湿度的工作运行环境；

所述智能船舶主机和所述主机控制系统在运行支持装置的支持下运行；

基于所述主机控制系统的控制信息，通过环境仿真装置模拟智能船舶航行状态；

通过传感器采集所述运行中智能船舶主机的动力参数信息和所述运行支持装置的运行参数信息；

将所述动力参数信息和所述运行参数信息作为待处理信息数据，基于预先存储的专家操控信息，对所述待处理信息数据通过数据检验得到所述智能船舶主机和所述主机控制系统的测试结果。

可选地所述动力参数信息包括主机扭矩信息和主机转速信息。

可选地所述运行参数信息包括淡水出机温度信息、淡水进机压力信息、海水进空冷器温度信息、海水进空冷器压力信息、滑油进滤器温度信息、滑油进滤器压力信息、滑油进机压力信息、滑油进增压器压力信息、燃油进机温度信息、燃油进机压力信息、增压器空气温度信息、增压器空气压力信息、增压器转速信息、启动空气压力信息。

可选地，基于预先存储的专家操控信息，对所述待处理信息数据通过数据检验得到所述智能船舶主机和所述主机控制系统的测试结果，包括：

通过K-S检验方法检验所述待处理信息数据是否符合正态分布；

若所述待处理信息数据符合正态分布，则基于预先存储的专家操控信息，对所述待处理信息数据进行T检验，将检验结果作为所述智能船舶主机和所述主机控制系统的测试结果；

若所述待处理信息数据不符合正态分布，则基于预先存储的专家操控信息，对所述待处理信息数据进行秩和检验，将检验结果作为所述智能船舶主机和所述主机控制系统的测试结果。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：通过使用智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统，能够在实验室内模拟智能船舶正常航行过程中可能遇到的各种环境条件，对智能船舶主机及其控制系统进行系统完善的测试。本发明通过使用K-S检验、T检验和秩和检验，对测试数据进行详细的分析，并根据分析结果给出相应的测试结果，使测试结果更加客观，更具有可信性。从而通过本发明的硬件在环测试系统准确地测试主机及其控制系统的性能，可以在智能船舶设计初期即确定所选主机及其控制系统是否适合智能船舶的航行条件，为船舶设计提供依据，避免主机及其控制系统满足不了智能船舶航行要求而进行更换带来的不必要损失。

附图说明

本申请借助于以下附图进行描述：

图1为本申请一个实施例中的智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统结构示意图；

图2为本申请一个实施例中的待处理信息数据数据检验流程示意图；

图3为本申请另一个实施例中的智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统硬件结构示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

针对现有船舶设计中迫切需要对智能船舶的主机和控制系统建立完善的测试系统，准确地测试主机及其控制系统的问题，本发明实施例提出了一种智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统，通过使用可动平台及测试环境的搭建，能够在实验室内模拟智能船舶正常航行过程中可能遇到的各种环境条件，对智能船舶主机及其控制系统进行系统完善的测试。其中，该智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统包括以下装置：

环境仿真装置，用于安装智能船舶主机和主机控制系统，并基于主机控制系统的控制信息模拟智能船舶航行状态，以及为智能船舶主机和主机控制系统生成不同温度和湿度的运行环境；

运行支持装置，与智能船舶主机和主机控制系统连接，用于在主机控制系统的控制下为智能船舶主机提供运行支持；

数据采集装置，包括设置于运行支持装置和智能船舶主机的传感器，数据采集装置用于采集智能船舶主机的动力参数信息和运行支持装置的运行参数信息；

数据处理装置，用于从数据采集装置获取动力参数信息和运行参数信息，将动力参数信息和运行参数信息作为待处理信息数据，基于预先存储的专家操控信息，对待处理信息数据通过数据检验得到智能船舶主机和主机控制系统的测试结果。

通过使用智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统，能够在实验室内模拟智能船舶正常航行过程中可能遇到的各种环境条件，对智能船舶主机及其控制系统进行系统完善的测试。本发明通过使用K-S检验、T检验和秩和检验，对测试数据进行详细的分析，并根据分析结果给出相应的测试结果，使测试结果更加客观，更具有可信性。通过本发明的硬件在环测试系统，可以在智能船舶设计初期即确定所选主机及其控制系统是否适合智能船舶的航行条件，从而避免了出现主机及其控制系统满足不了智能船舶航行要求需要进行更换带来的不必要成本。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了更好地理解本发明，以下针对本发明一个实施例中测试的智能船舶主机及其控制系统进行具体说明。

智能船舶主机是船舶主要的动力装置，为船舶提供航行所需动力，是全船的心脏，是船舶动力设备中最重要的部分，主要包括：船舶主机、传动装置、轴系和推进器。

船舶主机能够产生船舶推进动力的发动机的一种俗称，包括为主机服务的各种泵和换热器、管系等。商船的主机是以船舶柴油机为主，其次是汽轮机。同时还有以核能为驱动力的核动力主机和以电能为驱动力的电动主机。

传动装置把主机的功率传递给推进器的设备，除了传递动力，同时还可起减速、减震作用，小船还可利用传动设备来改换推进器的旋转方向。传动设备因主机型式不同而略有差异，总的来说由减速器、离合器、耦合器、联轴器、推力轴承和船舶轴等组成。

船舶推进器中以螺旋桨应用最为广泛，大多采用固定螺距或可调螺距的螺旋桨推进器；船舶轴系是将主机发出的功率传递给螺旋桨的装置。船舶主机通过传动装置和轴系带动螺旋桨旋转产生推力，克服船体阻力使船舶前进或后退。

图1为本申请一个实施例中的智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统结构示意图。为了更清晰地对本发明进行说明，下面结合图1对该实施例中各装置进行展开详述。

如图1所示，该智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统包括以下装置：

环境仿真装置，用于安装智能船舶主机和主机控制系统，并基于主机控制系统的控制信息模拟智能船舶航行状态，以及为智能船舶主机和主机控制系统生成不同温度和湿度的运行环境。

可选地，硬件在环测试系统可以置于实验室内，可通过使用增湿器、供热设备、通风机、制冷设备等设备为主机及其控制设备按照智能船舶正常航行过程中可能出现的潮湿环境(雨雾天气)、干燥环境(晴热天气)等搭建对应的测试环境，对智能船舶主机及其控制设备进行航行过程可能遇到的高湿、干燥、高温、寒冷工作环境下的测试。

具体地，在一个实施例中，主机控制系统执行的控制信息可以基于智能船舶决策算法生成。

可选地，智能船舶决策算法运行于前端决策系统中。前端决策系统硬件部分主要为计算机，其内部搭载智能船舶决策算法。其决策算法在智能船舶实际的使用中能够根据智能船舶航行过程中船舶的运行状态以及各传感器采集的数据信息进行关于智能船舶航行的决策，是智能船舶航行的“大脑”。本实施例中采用决策算法是自动控制领域中的专家控制算法，本算法主要的核心控制方法依旧是利用PID算法对其进行控制，也就是比例、积分、微分。只不过在不同状态下将控制方法由线性控制分割成非线性控制或者说是一种离散型控制，在这种控制方法下将控制器输出的控制数值与经验丰富的驾驶员在同等状态下各控制器的输出数据进行比对，如果两个数据接近或者完全相等则判断为适合航行条件，其中数据接近的条件是根据船舶执行器进行制定的，理论值可以精确到百分之九十五左右。在本实施例的硬件在环测试系统中，在测试系统的前端利用该决策系统，给出智能船舶正常航行过程中需要的控制指令，决策指令通过以太网通讯传输到智能船舶主机及其控制系统，由智能船舶主机及其控制系统对决策指令进行相应的控制执行。

可选地，在一个实施例中，智能船舶航行状态可以包括艏摇、纵摇、横摇、纵荡、横荡、垂荡状态。

运行支持装置，与智能船舶主机和主机控制系统连接，用于在主机控制系统的控制下为智能船舶主机提供运行支持。

运行支持装置是指智能船舶主机及其控制系统正常工作所必须的管系、供电等设备。

具体地，在一个实施例中，运行支持装置可以包括供油单元、供水单元和供电单元。

数据采集装置，包括设置于运行支持装置和智能船舶主机的传感器，数据采集装置用于采集智能船舶主机的动力参数信息和运行支持装置的运行参数信息。

具体地，在一个实施例中，动力参数信息可以包括主机扭矩信息和主机转速信息。

具体地，在一个实施例中，运行参数信息可以包括温度信息、压力信息，具体为淡水出机温度信息、淡水进机压力信息、海水进空冷器温度信息、海水进空冷器压力信息、滑油进滤器温度信息、滑油进滤器压力信息、滑油进机压力信息、滑油进增压器压力信息、燃油进机温度信息、燃油进机压力信息、增压器空气温度信息、增压器空气压力信息、增压器转速信息、启动空气压力信息。

智能船舶主机包括机体、曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系、润滑系、冷却系、电器。其中，淡水进到主机内部，海水在外部循环管中来给主机降温；滑油是主机润滑油，用于增加主机机械性能。燃油温度一般为100摄氏度-115摄氏度，达标的燃油温度对于主机的运行效率起到了决定性作用，燃油压力达到一定数值时才可以催化燃油在缸中爆燃，从而给主机提供动能，因此在测试系统中通过获取上述的信息可以实时监测主机的运行状态，更准确的评估主机的性能。

数据处理装置，用于从数据采集装置获取动力参数信息和运行参数信息，将动力参数信息和运行参数信息作为待处理信息数据，基于预先存储的专家操控信息，对待处理信息数据通过数据检验得到智能船舶主机和主机控制系统的测试结果。

具体地，在一个实施例中，基于预先存储的专家操控信息，对待处理信息数据通过数据检验得到智能船舶主机和主机控制系统的测试结果，包括以下步骤：

步骤S1、通过K-S检验方法检验待处理信息数据是否符合正态分布；

步骤S2、若待处理信息数据符合正态分布，则对待处理信息数据进行T检验，将检验结果作为智能船舶主机和主机控制系统的测试结果；若待处理信息数据不符合正态分布，则对待处理信息数据进行秩和检验，将检验结果作为智能船舶主机和主机控制系统的测试结果。

图2为本申请一个实施例中的待处理信息数据数据检验流程示意图。如图2所示，通过读取各传感器采集的数据，得到硬件在环测试数据。利用K-S检验方法对得到的测试数据进行正态分布检验，若判断测试的数据符合正态分布则进一步对测试数据进行T检验；若判断测试的数据不符合正态分布，则进一步对测试数据进行秩和检验。

进行T检验后，根据T检验的结果可以判断智能船舶主机及其控制系统在该测试场景下对控制指令执行的情况，进而可以判断该主机及其控制系统是否符合智能船舶实际的使用要求，从而得出测试结果。

进行秩和检验后，根据秩和检验的结果可以判断智能船舶主机及其控制系统在该测试场景下对控制指令执行的情况，进而可以判断该主机及其控制系统是否符合智能船舶实际的使用要求，从而得出测试结果。

需要说明的是，用于T检验以及秩和检验的标准数据采用经验丰富的船舶驾驶员操控船舶主机时采集的主机各项数据。本实施例中针对船舶侧推采集相应的数据，进行检验。

以下对K-S检验方法检验待处理信息数据是否符合正态分布进行具体描述。

选定检验显著性水平α，本实施例中取α＝0.05，即95％的置信区间。

提出假设：

H₀:F(x)＝G(x)，即假设待处理信息数据符合正态分布；

H₁:F(x)≠G(x)，即假设待处理信息数据不符合正态分布。

其中，F(x)表示样本的累积频率函数，G(x)表示正态分布函数。

根据测试数据，确定样本m，根据符合正态分布的函数确定样本n。

确定H₀的拒绝域：D_m,n＞D_m,n,α。

其中，D_m,n为F(x)与G(x)差距最大值，D_m,n,α为D_m,n拒绝的临界值。

即可根据公式(1)得到显著性水平α和置信区间：

由样本m，n计算出D_m,n，若：D_m,n＞D_m,n,α则拒绝H₀(即被检验数据不符合正态分布)，否则接受H₀(即被检验数据符合正态分布)。

以下对待处理信息数据进行T检验展开描述。

选定检验显著性水平α，本实施例中取α＝0.05，即95％的置信区间。

提出假设：

H₀:μ₁＝μ₂，即两样本的数据没有显著性差异，也就是说智能船舶侧推在自动控制状态下的各项数据与智能船舶侧推在经验丰富驾驶员驾驶状态下的各项数据不存在显著性差异，表示测试结果良好。

H₁:μ₁≠μ₂，即两样本的数据存在显著性差异，也就是说智能船舶侧推在自动控制状态下的各项数据与智能船舶侧推在经验丰富驾驶员驾驶状态下的各项数据存在显著性差异，表示智能船舶的侧推在智能航行系统控制下的状态并未达到良好的标准。

其中，μ₁表示测试数确定的样本均值，μ₂表示经验丰富驾驶员驾驶状态下采集的侧推各项数据确定样本均值。

根据测试数据确定样本X，根据经验丰富驾驶员驾驶状态下采集的侧推各项数据确定样本Y。样本X的总数为n，方差为均值为μ₁；样本Y的总数为m，方差为均值为μ₂。

确定接受域与拒绝域。根据公式(2)计算t统计量。

其中，S_w为样本总体方差，S₁和S₂分别为X与Y的样本方差，分别是两组样本的均值。

当H₀为真时，对于给定的显著性水平α，查t分布表找t_α/2(n₁+n₂-2)，使P{|t|＞t_α/2(n₁+n₂-2)}＝α

由样本值计算t的观察值若|t₀|＞t_α/2(n₁+n₂-2)，则拒绝H₀，接受H₁，即两样本的数据存在显著性差异，也就是说智能船舶侧推在自动控制状态下的各项数据与智能船舶侧推在经验丰富驾驶员驾驶状态下的各项数据存在显著性差异，表示智能船舶的侧推在智能航行系统控制下的状态并未达到良好的标准；若|t₀|≤t_α/2(n₁+n₂-2)，则接受H₀，即两样本的数据没有显著性差异，也就是说智能船舶侧推在自动控制状态下的各项数据与智能船舶侧推在经验丰富驾驶员驾驶状态下的各项数据不存在显著性差异，表示测试结果良好。

以下对待处理信息数据进行秩和检验展开描述。

设样本：X₁,X₂,…,X_m；Y₁,Y₂,…,Y_n分别取自总体F(x)与G(x)的样本，F(x)是指测试数据样本的分布函数，G(x)是指侧推在经验丰富驾驶员控制状态下采集各项参数数据的分布函数，F(x)、G(x)均未知，欲检验两样本是否一致，需检验假设：

H₀:F(x)＝G(x)，即两样本的数据没有显著性差异，也就是说智能船舶侧推在自动控制状态下的各项数据与智能船舶侧推在经验丰富驾驶员驾驶状态下的各项数据不存在显著性差异，表示测试结果良好；

H₁:F(x)≠G(x)，即两样本的数据存在显著性差异，也就是说智能船舶侧推在自动控制状态下的各项数据与智能船舶侧推在经验丰富驾驶员驾驶状态下的各项数据存在显著性差异，表示智能船舶的侧推在智能航行系统控制下的状态并未达到良好的标准。

秩和检验法的基本思想是：将m+n个观测值混合排列次序，以T表示X₁,X₂,…,Xm在合样本X₁,X₂,…,Xm；Y₁,Y₂,…,Y_n中的秩和，如公式(4)所示：

如果H₀成立，则m与n相差不太大时，假定m＜n，T值大小应适中，若T偏大或偏小，则否定H₀。

计算步骤如下：

(a)提出假设：

H₀:F(x)＝G(x)，即两样本的数据没有显著性差异，也就是说智能船舶侧推在自动控制状态下的各项数据与智能船舶侧推在经验丰富驾驶员驾驶状态下的各项数据不存在显著性差异，表示测试结果良好。

H₁:F(x)≠G(x)，即两样本的数据存在显著性差异，也就是说智能船舶侧推在自动控制状态下的各项数据与智能船舶侧推在经验丰富驾驶员驾驶状态下的各项数据存在显著性差异，表示智能船舶的侧推在智能航行系统控制下的状态并未达到良好的标准。

(b)给定显著性水平α，本实施例中取α＝0.05，单样本容量分别为m,n，合样本容量为m+n。

(c)H₀的拒绝域为：T＜r₁或：T＞r₂。其中，r₁为T的下限，r₂为T的上限。

由确定r₁,r₂。

(d)根据公式(4)由所给样本值求得X₁,X₂,…X_m的秩和。

若r₁≤T≤r₂则接受H₀，即两样本的数据没有显著性差异，也就是说智能船舶侧推在自动控制状态下的各项数据与智能船舶侧推在经验丰富驾驶员驾驶状态下的各项数据不存在显著性差异，表示测试结果良好；否则拒绝H₀，即两样本的数据存在显著性差异，也就是说智能船舶侧推在自动控制状态下的各项数据与智能船舶侧推在经验丰富驾驶员驾驶状态下的各项数据存在显著性差异，表示智能船舶的侧推在智能航行系统控制下的状态并未达到良好的标准。

图3为本申请另一个实施例中的智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统硬件结构示意图。为了更清晰地对本发明进行说明，下面结合图3对该实施例中各部分进行展开描述。

本实施例中的智能船舶主机及其控制系统的硬件在环测试系统硬件部分由可动平台、供油系统、供电系统、供水系统以及数据采集装置四部分组成。

本实施例中可动平台是指智能船舶主机及其控制系统安装的平台，其下有液压装置，能够控制可动平台实现各方向倾侧以及上下移动，模拟智能船舶实际航行过程中可能出现的艏摇、纵摇、横摇、纵荡、横荡、垂荡状态。同时通过控制可动平台上下移动的频率与幅度可以模拟智能船舶在正常航行过程中，船舶振动的状态。

本实施例中供电系统由直流电源、交流电源以及变压器组成，用于为智能船舶主机及其控制系统所需供电部分供电，保证智能船舶主机及其控制系统能够具备正常工作的条件。供电系统同时用于为智能船舶硬件在环测试系统中各传感器、决策模块等需要使用电能的部分供电，保证其正常工作，进而保证测试采集数据的准确性，获得正确的测试结果。

本实施例中供油系统主要由供油管路、供油泵、供油阀等组成，主要作用是为智能船舶主机提供工作所需的燃油，滑油等。

本实施例中供水系统主要由海水供给管路、淡水供给管路、海水供给泵、淡水供给泵、海水供给阀、淡水供给阀组成，主要用于为智能船舶主机提供工作所需淡水与海水(海水主要用于冷却)。

本实施例中，数据采集装置由淡水出机温度传感器、淡水进机压力传感器、海水进空冷器温度传感器、海水进空冷器压力传感器、滑油进滤器温度传感器、滑油进滤器压力传感器、滑油进机压力传感器、滑油进增压器压力传感器、燃油进机温度传感器、燃油进机压力传感器、增压器空气温度传感器、增压器空气压力传感器、增压器转速传感器、启动空气压力传感器、主机转速传感器、主机输出扭矩传感器组成。其中，检测海水、淡水的温度和压力的传感器可以设置在冷却循环管道中，检测滑油、燃油的温度和压力的传感器可以分别设置在滑油室和内燃室中。

综上所述，通过使用智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统，能够在实验室内模拟智能船舶正常航行过程中可能遇到的各种环境条件，对智能船舶主机及其控制系统进行系统完善的测试。通过使用K-S检验、T检验和秩和检验，对测试数据进行详细的分析，并根据分析结果给出相应的测试结果，使测试结果更加客观，更具有可信性。通过硬件在环测试系统，可以在智能船舶设计初期即确定所选主机及其控制系统是否适合智能船舶的航行条件，从而避免了出现主机及其控制系统满足不了智能船舶航行要求需要进行更换带来的不必要成本。

需要说明的是，本实施例的智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试系统可以用于测试同一控制系统下不同智能船舶主机的性能，也可以用于测试同一智能船舶主机下不同控制系统的性能，也可以同时测试智能船舶主机及其控制系统的性能。

第二方面，本发明实施例提供一种智能船舶主机及其控制系统硬件在环测试方法，该方法包括：

通过环境仿真装置为智能船舶主机和主机控制系统生成不同温度和湿度的工作运行环境；

智能船舶主机和主机控制系统在运行支持装置的支持下运行；

基于主机控制系统的控制信息，通过环境仿真装置模拟智能船舶航行状态；

通过传感器采集运行中智能船舶主机的动力参数信息和运行支持装置的运行参数信息；

将动力参数信息和运行参数信息作为待处理信息数据，基于预先存储的专家操控信息，对待处理信息数据通过数据检验得到智能船舶主机和主机控制系统的测试结果。

本申请中第二方面及其各种实现方式的描述，可以参考第一方面及其各种实现方式中的详细描述；并且，第二方面及其各种实现方式的有益效果，可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析，此处不再赘述。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。