淺析船舶電氣自動(dòng)化的發(fā)展前景

盧迪

摘 要：現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，為我國船舶行業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)保障，本文對(duì)船舶電氣自動(dòng)化應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對(duì)其發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：船舶；電氣；自動(dòng)化；發(fā)展前景

船舶行業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)由獨(dú)立設(shè)備的自動(dòng)化控制逐漸進(jìn)入到信息化和智能化的發(fā)展階段。船舶自動(dòng)化最早開始于機(jī)艙設(shè)備自動(dòng)化，然后發(fā)展至航行自動(dòng)化、貨物裝卸自動(dòng)化、動(dòng)力定位自動(dòng)化，基本實(shí)現(xiàn)了全船自動(dòng)化。而傳統(tǒng)的機(jī)電式控制方式已經(jīng)發(fā)展成為網(wǎng)絡(luò)型、數(shù)字化和智能型的控制方式，各設(shè)備的自動(dòng)化控制系統(tǒng)集成為全船自動(dòng)化系統(tǒng)。如何進(jìn)一步推進(jìn)提高我國電氣的自動(dòng)化水平，促使船舶行業(yè)向新的方向發(fā)展，成為首要解決的問題。

1 船舶電氣自動(dòng)化的現(xiàn)狀

1.1 船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)分析 船舶電氣自動(dòng)化是隨著控制技術(shù)、通信技術(shù)和微處理技術(shù)發(fā)展起來的一項(xiàng)綜合性應(yīng)用技術(shù)。傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化主要指電站自動(dòng)化，現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展至多個(gè)領(lǐng)域，尤其是信息技術(shù)和集成技術(shù)的發(fā)展，為船舶電氣的自動(dòng)化發(fā)展帶來了新的契機(jī)，已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)了集駕駛系統(tǒng)自動(dòng)化、機(jī)艙設(shè)備管理自動(dòng)化和裝卸貨物自動(dòng)化于一體的多功能綜合系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)人操縱全船設(shè)備。

1.2 自動(dòng)化控制系統(tǒng) 船舶自動(dòng)化控制系統(tǒng)是一個(gè)多功能一體化的綜合系統(tǒng)，主要有機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)、航行自動(dòng)化系統(tǒng)、機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)和裝載自動(dòng)化系統(tǒng)集成。如機(jī)艙自動(dòng)化控制系統(tǒng)可見圖1所示。

由圖1可知，機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)包括兩個(gè)總工作站，若干分控制系統(tǒng)以及設(shè)立的若干個(gè)分站；2個(gè)工作站可以獨(dú)立運(yùn)作，也可同時(shí)運(yùn)作；若一方出現(xiàn)異常，另一方可作為備用，確保監(jiān)控的連續(xù)性。

除機(jī)艙監(jiān)測系統(tǒng)外，還有多個(gè)分控制系統(tǒng)，如用于電站管理的自動(dòng)化系統(tǒng)、監(jiān)測液位的控制系統(tǒng)、壓在控制系統(tǒng)、自動(dòng)導(dǎo)航控制系統(tǒng)等；每個(gè)分控制系統(tǒng)的功能不同，其自動(dòng)化控制程度也有差異；分控制系統(tǒng)與工作母站之間的連接通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，而船舶位置、設(shè)備的監(jiān)測、控制和操作等功能的實(shí)現(xiàn)則通過工作分站；工作站之間通過衛(wèi)星通信，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的輔助下，能實(shí)現(xiàn)船舶、岸上之間信息的傳輸。如船舶設(shè)備出現(xiàn)故障，可通過定位系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行故障診斷，查找故障檢修歷史記錄資料，傳輸文件等多項(xiàng)業(yè)務(wù)，不僅提高了船舶航行的安全性和可靠性，還減少了維修成本，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)性。

2 船舶電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)展

2.1 綜合化 電氣設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化合模塊化設(shè)計(jì)，使得不同設(shè)備之間的通用性越來越強(qiáng)大，不同設(shè)備可通過集成技術(shù)做到組態(tài)靈活。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展促使人機(jī)界面設(shè)計(jì)更加規(guī)范化、人性化，為工作人員的操作提供了極大的便利，如操作人員可通過主菜單完成功能轉(zhuǎn)換、畫面切換等多項(xiàng)功能，減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。綜合監(jiān)控還能構(gòu)成雙重或多重冗余，對(duì)提升船舶電氣運(yùn)行性能具有積極意義。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化 工業(yè)生產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的主要原因之一是數(shù)字化技術(shù)和總線技術(shù)的應(yīng)用，而總線技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了不同信號(hào)線的集成，讓設(shè)備與模塊，模塊與模塊之間的通信提供了標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)通道?，F(xiàn)場總線技術(shù)是一種雙向數(shù)字通信技術(shù)，可用于連接現(xiàn)場設(shè)備，連接模塊和控制設(shè)備；當(dāng)前的現(xiàn)場總線技術(shù)一般采用雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，第一層主要是數(shù)據(jù)采集與傳送網(wǎng)，而第二層是控制網(wǎng)，控制網(wǎng)一般采用冗余結(jié)構(gòu)，以提升系統(tǒng)的可靠性。為提高安全性，分散風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)可分為若干個(gè)子網(wǎng)，如電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)、消防系統(tǒng)網(wǎng)和推進(jìn)系統(tǒng)網(wǎng)，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)置，既可以實(shí)現(xiàn)不同子系統(tǒng)的功能集合，又可使分布式系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集和控制平臺(tái)上緊密結(jié)合，同時(shí)還具有很強(qiáng)的主動(dòng)性。若系統(tǒng)控制平臺(tái)中某局部設(shè)備受損，不會(huì)對(duì)其他設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生影響，用網(wǎng)絡(luò)冗余或設(shè)備冗余、不間斷后備電源，很大程度上提高了系統(tǒng)的生存能力。所有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的總體優(yōu)勢就是采用數(shù)字化和高層次的自動(dòng)化技術(shù)來取代原有的人工操作，為制造行業(yè)的飛速發(fā)展創(chuàng)造了極大的空間。

3 船舶電氣自動(dòng)化未來展望

3.1 智能新技術(shù)的應(yīng)用 航運(yùn)作為運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分，其未來發(fā)展前景十分廣闊，隨著電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等技術(shù)在船舶行業(yè)的大范圍應(yīng)用，將大大提高船舶行業(yè)的電氣自動(dòng)化程度。而機(jī)電一體化加速滲透了不同學(xué)科之間，使得電力與電子，強(qiáng)電與弱電之間的界限不在那么分明，同時(shí)人工智能技術(shù)和模糊計(jì)算技術(shù)也更加深入了船舶電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域的應(yīng)用，這就會(huì)對(duì)造船和航運(yùn)事業(yè)的變革帶來深遠(yuǎn)影響。以中控系統(tǒng)為例，將由基層電腦監(jiān)控系統(tǒng)向分散型電腦監(jiān)控系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，然后逐漸升級(jí)到多級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控系統(tǒng)。

3.2 節(jié)能高效技術(shù)的應(yīng)用 節(jié)能環(huán)保是衡量我國工業(yè)生產(chǎn)水平的新指標(biāo)，船舶電氣行業(yè)也應(yīng)逐漸實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效。近年來，新材料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為電子器件的研發(fā)提供了有力基礎(chǔ)，在國家節(jié)能減排的號(hào)召下，船舶電氣設(shè)備將進(jìn)一步提高能源利用率，達(dá)到高效、節(jié)能、可靠的目的。如PLC技術(shù)的應(yīng)用，不僅可提升設(shè)備的安全性，還能根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置運(yùn)行參數(shù)，極大的提高了設(shè)備運(yùn)行效率。

4 結(jié)束語

船舶電氣自動(dòng)化主要包括遙控系統(tǒng)、通用監(jiān)控系統(tǒng)和電站控制系統(tǒng)這三大部分，我國企業(yè)雖然能生產(chǎn)以上各大系統(tǒng)，但與國外先進(jìn)技術(shù)仍存在一定差距，需要在標(biāo)準(zhǔn)化、可靠性和后期維修變量性方面進(jìn)一步改善，以滿足現(xiàn)代船舶電氣自動(dòng)化發(fā)展的應(yīng)用。除設(shè)備自動(dòng)化外，還應(yīng)加大信息化管理系統(tǒng)的研發(fā)，為實(shí)現(xiàn)全船信息化管理奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃丞.船舶電氣自動(dòng)化的發(fā)展及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].湖南農(nóng)機(jī)，2013，01：67-68.

[2]王欣.船舶電氣自動(dòng)化的發(fā)展初探[J].科技信息，2010，21：561.

[3]蔣文強(qiáng)，朱明晶.淺談船舶電氣自動(dòng)化的發(fā)展及其設(shè)備故障的排除[J].科技傳播，2011，08：89+78.

[4]陳明志.船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展初探[J].廣東科技，2011，16：222.