淺談船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展

摘 要：21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的電氣自動(dòng)化技術(shù)水平得到了較大提高，開(kāi)始被廣泛應(yīng)用于軍工業(yè)中，特別是船舶工業(yè)。電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展影響著整個(gè)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)，我國(guó)通過(guò)引進(jìn)、借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和自主探索，電氣自動(dòng)化已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。筆者就我國(guó)船舶電氣自動(dòng)化的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展前景進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討。相信隨著科技的進(jìn)步，我國(guó)的船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)會(huì)有新的突破。

關(guān)鍵詞：船舶；電氣自動(dòng)化系統(tǒng)；發(fā)展前景

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.005

0 引言

隨著信息時(shí)代的到來(lái)，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備信息化和智能化成了船舶行業(yè)新的發(fā)展方向。在早期，船舶自動(dòng)化主要是機(jī)場(chǎng)設(shè)備自動(dòng)化，再到發(fā)展為航行自動(dòng)化、動(dòng)力定位自動(dòng)化、裝卸貨物自動(dòng)化、故障定位自動(dòng)化，基本上實(shí)現(xiàn)了整個(gè)船體的自動(dòng)化。但在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展下，傳統(tǒng)的機(jī)電式控制船舶的控制方式已經(jīng)被逐步摒棄，網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化的控制方式是新的技術(shù)潮流。如何將船體各個(gè)部分的自動(dòng)控制系統(tǒng)集成為全船的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，如何加強(qiáng)我國(guó)電氣自動(dòng)化技術(shù)在船舶行業(yè)中的應(yīng)用，是我國(guó)科研人員目前急需攻克的難題。

1 船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀概述

二十一世紀(jì)以來(lái)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、通訊技術(shù)、電子信息技術(shù)的日益成熟給船舶自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。由電子計(jì)算機(jī)對(duì)船舶駕駛、機(jī)艙管理和貨物裝卸進(jìn)行自主控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)艙自動(dòng)化、航行自動(dòng)化和裝卸貨物自動(dòng)化為一體的綜合的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，是船舶自動(dòng)化需要達(dá)到的要求。

綜合性強(qiáng)的船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)通常由若干個(gè)分控制系統(tǒng)、兩個(gè)主控的工作母站和若干個(gè)工作分站組成。通常情況下，一個(gè)主控工作母站設(shè)置在機(jī)艙控制室內(nèi)，在駕駛室設(shè)置另一個(gè)工作母站。兩個(gè)主控的工作母站必須完全獨(dú)立，分別控制，必要時(shí)可以兩者協(xié)同控制船舶。這樣的好處是一方面可以讓兩個(gè)工作母站互為備用，當(dāng)其中一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，可以及時(shí)啟用另一個(gè)工作母站以保證船體的正常運(yùn)行；另一方面兩者協(xié)同控制也大大提高了整體船舶自動(dòng)化的準(zhǔn)確性。由高速信息傳輸技術(shù)組成的綜合網(wǎng)絡(luò)是兩個(gè)工作母站和其余分控制系統(tǒng)間進(jìn)行信心交換的渠道，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可以根據(jù)不同船舶的需要（監(jiān)控、控制、運(yùn)輸?shù)龋┻B接一定數(shù)目和種類的工作分站。而分控制系統(tǒng)將根據(jù)船舶的實(shí)際自動(dòng)化程度和用途而定，例如主機(jī)遙控、自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航、負(fù)載控制、天氣預(yù)警等。

目前電氣自動(dòng)化技術(shù)在船舶行業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟，國(guó)際上的著名船電產(chǎn)品公司（西門(mén)子、約克等）的技術(shù)處于世界前列。德國(guó)西門(mén)子公司的SMOS MAC55將程序分解為小型的只能控制單位，實(shí)現(xiàn)分片操作，這樣的好處就是使電氣自動(dòng)化系統(tǒng)更加開(kāi)放化，能夠進(jìn)行檢測(cè)報(bào)警和故障診斷。另外在控制和機(jī)艙的管理方面的自動(dòng)化程度也得到了極為顯著的提高，如燃油系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)管理、自主導(dǎo)航系統(tǒng)等，也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制燃油消耗、船體內(nèi)液面的檢測(cè)、貨物裝卸以及安全防衛(wèi)功能。值得一提的是，SMOS MAC55有整列的外端接口，可以實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部信息與其他電子計(jì)算機(jī)的互換，其船舶自主管理系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)可以通過(guò)無(wú)線電波與衛(wèi)星進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多端異地控制。

2 船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向

首先，電力系統(tǒng)綜合化。如今電力設(shè)備已經(jīng)逐步走向系列化、模塊化，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的綜合化的好處就是能夠靈活控制整個(gè)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展為船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合化提供了基礎(chǔ)，各種功能可以通過(guò)界面進(jìn)行選擇。當(dāng)然，綜合化的過(guò)程中免不了出現(xiàn)一些冗雜、無(wú)用的操作，因此設(shè)計(jì)人員需要對(duì)這些不必要的操作進(jìn)行簡(jiǎn)化，根據(jù)船舶的性能需求實(shí)現(xiàn)綜合化，這樣能夠保證全船整體的安全可靠性和建造的經(jīng)濟(jì)性。

其次，船舶電氣自動(dòng)化要向系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化這方面靠攏，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)為電氣自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化提供了基礎(chǔ)。各種信號(hào)線集合成了現(xiàn)場(chǎng)總線，它成為控制模塊之間、電力設(shè)備與模塊之間信息交互的通道，是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與各個(gè)分控制系統(tǒng)之間雙向數(shù)字通信的綜合網(wǎng)絡(luò)。

雙層網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)場(chǎng)總線常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，即第一層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳送，第二層實(shí)現(xiàn)控制。通?？刂凭W(wǎng)絡(luò)采用冗余結(jié)構(gòu)，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。另外又可以將整個(gè)船體的電力自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分解成管道系統(tǒng)、自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等若干獨(dú)立的子網(wǎng)，以避免某處出現(xiàn)故障影響整個(gè)船舶運(yùn)行的情況發(fā)生。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的優(yōu)勢(shì)在于，采用數(shù)字化和信息化的自動(dòng)控制技術(shù)方便了整個(gè)船體的操控，減少了人工管理的投入，提高了工作效率，未來(lái)甚至可能出現(xiàn)一個(gè)人單獨(dú)操控整個(gè)船體運(yùn)行的局面。

3 船舶電氣自動(dòng)化的發(fā)展前景

航運(yùn)作為我國(guó)的主要運(yùn)輸方式之一，其擁有著廣闊的發(fā)展前景。電子電力技術(shù)、智能控制技術(shù)等的發(fā)展必將繼續(xù)提高電氣自動(dòng)化在船舶行業(yè)中的應(yīng)用程度。如PLC技術(shù)應(yīng)用到電氣自動(dòng)化中，一方面可以使設(shè)備運(yùn)行的安全性提升，另一方面可以根據(jù)實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)需要設(shè)置參數(shù)，避免了能源不必要的浪費(fèi)，使得設(shè)備的運(yùn)行效率得到提高。另外新材料、新科技的出現(xiàn)也為船舶行業(yè)引領(lǐng)了新的方向，未來(lái)電力設(shè)備的運(yùn)行效率和使用壽命必將提升。

4 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)遙控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和電站控制系統(tǒng)是船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的三個(gè)主要組成部分，我國(guó)雖然能夠自主生產(chǎn)以上各大系統(tǒng)，但與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家還存在著一定差距，具體表現(xiàn)在我國(guó)自主研發(fā)的電力產(chǎn)品精度不夠高，使用壽命較低等。因此我國(guó)各船舶企業(yè)還需要在提升產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)性、實(shí)用性以及后期產(chǎn)品維護(hù)等方面加大投資力度，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)船舶電氣自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)代化、國(guó)際化的目的。除自動(dòng)化電力設(shè)備研發(fā)外，船舶企業(yè)還應(yīng)該升級(jí)信息管理系統(tǒng)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)整船信息化管理。

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作者簡(jiǎn)介：楊淑娟（1987-），女，山東濟(jì)寧人，本科，研究方向： 船舶電氣與自動(dòng)化。