船舶電氣智能設(shè)計系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及原型實現(xiàn)

于忠鑫　胡勇　白民權(quán)

摘 要：隨著人們對船舶需求的提升，現(xiàn)代船舶電氣系統(tǒng)也愈來愈復(fù)雜，設(shè)計精度要求愈來愈高，所以一定要引進高科技來幫助實現(xiàn)船舶的電氣設(shè)計。

關(guān)鍵詞：船舶電氣智能；系統(tǒng)設(shè)計；關(guān)鍵技術(shù)分析

引言

目前國內(nèi)很多船舶設(shè)計軟件在電氣設(shè)計方面只具有繪圖功能，而船舶電氣系統(tǒng)設(shè)計是一個需要多個專業(yè)協(xié)作的復(fù)雜過程，牽涉到很多設(shè)計方案的確定、分析模型的建設(shè)、每一種設(shè)備的評價選優(yōu)等問題，單靠人工的操作不但消耗很多的時間而且工作精度不高，嚴重影響設(shè)計的效率以及質(zhì)量。

1 船舶電氣系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)設(shè)計

功能需求分析：（1）在設(shè)計方案階段，可以完成對設(shè)計資料的科學(xué)管理和再設(shè)計，關(guān)鍵包含以下三個方面：尋找優(yōu)質(zhì)的母型船并收優(yōu)化成為目標船；尋找最接近設(shè)計方案的體系圖并吸收優(yōu)化成為目標圖；尋找某型號設(shè)備的出廠文件或有關(guān)電氣體系圖。（2）在技術(shù)設(shè)計階段以及生產(chǎn)設(shè)計階段，要完成：用方案設(shè)計判斷的影響船舶電氣性能的關(guān)鍵參數(shù)限制技術(shù)設(shè)計；在各個主要的設(shè)計階段可以在體系運行界面上給出相關(guān)設(shè)計辦法、設(shè)計程序、檢查規(guī)范的指導(dǎo)；在各個主要的設(shè)計數(shù)據(jù)出現(xiàn)時，可以自動對其在安全性、經(jīng)濟性和與設(shè)計方案的相同性等方面實施校驗并給出清楚的推斷效果與參考數(shù)據(jù)；可以完成對規(guī)律性比較強的體系參數(shù)化繪圖；生產(chǎn)設(shè)計階段可以有效運用技術(shù)設(shè)計階段積累的成果，盡量防止反復(fù)工作；完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)一以及關(guān)聯(lián)，包含輪機、舾裝、總體與電氣等每一個專業(yè)之間和電氣每一個系統(tǒng)、文檔之間。

1.2 結(jié)構(gòu)框架設(shè)計

考慮到船舶每一個電氣體系規(guī)律性不相同，新高性能電氣控制體系的更新?lián)Q代，還有軟件的發(fā)展能力，體系在完成常規(guī)計算機幫助設(shè)計功能和文件管理、計算書生成、自動校驗、數(shù)據(jù)交換等智能化功能的基本上，針對規(guī)律性比較強的電力一次體系、照明體系等加設(shè)了其參數(shù)繪圖模塊.同時，思考到軟件開發(fā)的周期以及費用，體系使用調(diào)用第三方繪圖軟件與Windows運用環(huán)節(jié)的技術(shù)方案，其體系構(gòu)造框架如圖1所示。體系包含操作界面、主環(huán)節(jié)、參數(shù)繪圖模塊、數(shù)據(jù)庫、資料庫五個部分。

（1）操作界面：包含工程管理、圖紙管理、計算書生成、材料報表生成、電氣繪圖、規(guī)范圖框生成、規(guī)范符號生成、三維模型生成、數(shù)據(jù)交換和輔助10個主界面.其中電氣繪圖又包含頁面管理、設(shè)計部署、參數(shù)繪圖、對象編輯四個子界面；計算書生成包含電力負荷計算書以及電壓降計算書。（2）主環(huán)節(jié)：包含工程、圖紙管理，計算書、材料報表生成，電氣繪圖，幫助設(shè)計模塊（圖紙規(guī)范圖框生成、設(shè)備三維模型以及規(guī)范符號生成、數(shù)據(jù)交換、輔助）還有接口環(huán)節(jié)，其構(gòu)造如圖2所示。（3）數(shù)據(jù)庫：包含管理數(shù)據(jù)庫以及工程數(shù)據(jù)庫.管理數(shù)據(jù)庫保管部件參數(shù)、規(guī)范圖框、規(guī)范符號、典型模板等公用信息以及全部工程的參數(shù)信息；各個工程都有自己的工程數(shù)據(jù)庫，用于保存其全部電氣體系、電氣設(shè)備和資料信息。（4）資料庫：存儲全部船舶電氣設(shè)計經(jīng)過中牽涉、出現(xiàn)的圖紙以及文檔文件。（5）參數(shù)繪圖模塊：現(xiàn)在包含電力一次體系圖、廣播體系圖、照明體系圖和照明布置圖四個部分。

2 船舶電氣智能設(shè)計系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 信息數(shù)字化技術(shù)

在船舶電氣智能設(shè)計系統(tǒng)中的信息數(shù)字化技術(shù)，關(guān)鍵是把設(shè)計中涉及到的對象實施有關(guān)的數(shù)字化信息解決，就是依據(jù)有關(guān)定義準則，把限制條件以及屬性使用有關(guān)的數(shù)字取代詳細的信息，之后對船舶電氣設(shè)計中需要設(shè)計的對象使用有關(guān)的數(shù)字描述，建設(shè)船舶電氣數(shù)字化模型。數(shù)字化經(jīng)過中關(guān)鍵使用面向?qū)ο筠k法學(xué)，把船舶看作從每一種“對象”結(jié)構(gòu)的全體，之后依據(jù)有關(guān)的限制條件對每一個對象的歸類、設(shè)計和定義屬性、辦法以及響應(yīng)的事件，讓其可以滿足計算機的識別與解決功能。

圖標驅(qū)動：為了把繪圖效率與設(shè)計質(zhì)量提高，統(tǒng)一以及規(guī)范化電氣符號以整潔圖面，在船舶電氣繪圖經(jīng)過中，使用圖標驅(qū)動機制.就是經(jīng)過點擊各設(shè)備符號框架圖標相符的，并選取其相應(yīng)的部件，編輯設(shè)備的具體信息進而實現(xiàn)這設(shè)備原理或部署設(shè)計的辦法。

2.2 參數(shù)化辦法

在船舶電氣設(shè)計中，相對常用一點的辦法就是查詢改正母型船。但是這種辦法在尋找經(jīng)過中需要實施很多的信息處理，本文針對這個特點使用了參數(shù)化辦法。參數(shù)化辦法關(guān)鍵是對電氣體系圖紙使用參數(shù)實施量化以及辨別與有關(guān)功能模塊的敘述。關(guān)鍵實施參數(shù)化的原因有船舶類別、裝載、航區(qū)、自動化標志、電力推進、主機、主電源與大型機械設(shè)備等。參數(shù)化模塊關(guān)鍵是指敘述體系功能的特點項，包含圖面需要表達、繪圖需要的每一個方面。

3 智能船舶的美好未來

就船舶而言，市場個體差別性帶來市場的定制化要求愈來愈高，需要迅速成規(guī)模，這個過程中需要完成數(shù)據(jù)之間良好的交換分析與挖掘。這就需要把市場的要求以及運營企業(yè)的要求、制造企業(yè)的要求、設(shè)計的工作變成一個協(xié)作總體。工業(yè)4.0在船舶上的完成是定制和規(guī)模化的結(jié)合，也是現(xiàn)在和將來的結(jié)合，建造新要求的經(jīng)過中完成新的價值。這些新的價值第一是能夠大大加強市場反應(yīng)能力。以航運企業(yè)為例，市場反應(yīng)能夠匹配出最合理的船舶和最適當?shù)暮铰?，適應(yīng)最合適的輸送要求。制造企業(yè)能夠最適當?shù)拇皾M足要求，最合理的補給要求，根據(jù)市場的快速反應(yīng)，完善船舶設(shè)計。新價值還會帶來運營本錢的降低。沒有全球服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，船隊走不出國門。而假如在全球分布許多服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，又需要很高的成本。但是在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，船上體系實施自動化，完成互聯(lián)之后能夠最大程度把成本降低。船隊的運營，油料備品的運用，能夠更好地聯(lián)系在一起。舉例來說，例如我們國家的船隊到索馬里護航，大概有80%的備件原封不動地帶回來，由于不知道哪些備件會用到，這對備件的生產(chǎn)企業(yè)以及購買企業(yè)，都有大量的資金積壓。而假如對備件運用狀況時時掌握，完成岸基的遠程控制，能夠大大降低成本。

4 結(jié)束語

目前本體系已在很多船的設(shè)計中獲得了應(yīng)用，對設(shè)計辦法的指導(dǎo)與對設(shè)計結(jié)果的自動校驗還有參數(shù)繪圖以及自動生成計算書、材料表等功能上表現(xiàn)優(yōu)秀，隨著中國科技的日新月異，計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，國內(nèi)的船舶電氣智能化設(shè)計將會進步更大，步入真正的智能化階段，設(shè)計成本和設(shè)計周期將大大的縮短。

參考文獻

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