淺析船舶自動化設(shè)備的信息化保障技術(shù)

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入發(fā)展，船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)由此承擔著更加艱巨的任務(wù)，本文通過研究將其升級為船舶信息化平臺，能夠?qū)印⑻幚砀嗟臄?shù)據(jù)信息，采用PLC技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)的獨立控制。此外，信息平臺能夠鏈接多臺數(shù)據(jù)化設(shè)備，通過共享數(shù)據(jù)達到對船舶管理優(yōu)化的目的。加之，信息化的發(fā)展使得船舶本身的安全性大大提升，在沒有增加設(shè)備整體成本的情況下提高了船舶設(shè)備的自動化水平，對我國的船舶配套的現(xiàn)代化具有實踐價值，為趕超國際先進水平奠定了堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：船舶；自動化設(shè)備；信息化

中圖分類號：U665.26 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）33-0233-02

前 言

目前，與西方發(fā)達國家相比，我國的造船的船舶自動化水平相對偏低，信息化水平也沒有達到期望的標準。倘若不依賴于系統(tǒng)性的設(shè)計，僅僅依賴于國內(nèi)二手技術(shù)拼湊而成的通訊水平，不僅達不到現(xiàn)有工作的需要，同時對其進行整合所花費的時間和成本同樣不少，由此造成的問題在后期維護也非常麻煩。運用現(xiàn)時比較流行的網(wǎng)絡(luò)分布數(shù)據(jù)庫代替?zhèn)鹘y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的通訊方式，使用專業(yè)設(shè)計的芯片就能夠?qū)崿F(xiàn)全網(wǎng)數(shù)據(jù)的互聯(lián)，這樣就可以取締現(xiàn)在的繁雜通訊技術(shù)，成立信息化平臺，構(gòu)建更便捷的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化船舶的整體管理，讓船舶更加安全，駕控臺也可以實現(xiàn)電腦控制，這就拉近了我們與國外先進國家技術(shù)的距離。

近些年來，我國已研制出可以用于信息化平臺的一些產(chǎn)品，在一些軍民船上進行了投入使用，現(xiàn)在技術(shù)已經(jīng)成熟，且安全性、穩(wěn)定性相對可靠，有一些方面已經(jīng)趕上了國際化水平，可以廣泛應(yīng)用到船舶上，可以用于取代原有的監(jiān)測報警系統(tǒng)，鏈接船上的全部電子設(shè)備，從而實現(xiàn)信息化。同時，自動化配套設(shè)備也獲得了長足的發(fā)展，降低了與國外的差距，還能降低之前總體設(shè)計以及調(diào)試所花費的成本，進而提升了船舶的建造效率。在采用信息化平臺的基礎(chǔ)上，可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，降低硬件資源的優(yōu)化配置，降低其他的配套設(shè)施。由此可見，船舶自動化的提升問題有時不僅僅是技術(shù)的問題，而更是整體的配套問題，只有考慮整體設(shè)計和協(xié)調(diào)才能更好的降低成本，提高船舶的安全和質(zhì)量，從而取得相關(guān)部門的高度關(guān)注。

1 船舶自動化系統(tǒng)概述

1.1 電子信息化

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和計算機的廣泛應(yīng)用，電氣設(shè)備的通訊設(shè)施也在逐漸建立并完善，船舶的自動化水平在提升?？赡苤恍枰僮鲙讉€關(guān)鍵的步驟，就可以實現(xiàn)對整個船舶信息的把握，從而保證信息系統(tǒng)的流暢性。另外，影響船舶自動化系統(tǒng)的因素比較多，能夠從眾多因素中摒除干擾，簡化操作流程，也可以提高自動化的水平。

1.2 網(wǎng)絡(luò)可控化

數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用無疑會提升電氣自動化的水平，尤其是設(shè)備的各個零件之間的信號通道的建立，就可以完成系統(tǒng)的指令操作?？梢哉f傳輸?shù)年P(guān)鍵因素在于系統(tǒng)總線，只要其具備鏈接控制各個設(shè)備并執(zhí)行指令的作用，那么就可以確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。當然，自動化還需要簡化冗余的操作，從而充分有效的利用資源，取代傳統(tǒng)的手工勞作，增強工作效率。

2 船舶信息平臺工作原理

船舶信息平臺的構(gòu)建是相對有保障的，主要是基于以太網(wǎng)、專用接口、專用平臺協(xié)議、交換機鏈路、分布是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫以及電腦設(shè)備等組建。其原理并不復(fù)雜，主要是節(jié)點之間的聯(lián)系，船舶中信息平臺上的每個節(jié)點，都是由專用平臺協(xié)議以及分布是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫組成的，這樣就限定了彼此之間的關(guān)系。利用每個節(jié)點協(xié)議對全網(wǎng)數(shù)據(jù)庫加以管控，隨后在一定的時間內(nèi)，大約1ms，將它們變成一致同等，這需要利用比較科學(xué)、合理的設(shè)計，能夠達到對數(shù)據(jù)的糾偏功能。可以說，這種實現(xiàn)顯然是一項極具創(chuàng)新的發(fā)展。正因為全網(wǎng)的每個節(jié)點的數(shù)據(jù)庫都是一致等同的，那么每個節(jié)點的端口都可以顯示完整的數(shù)據(jù)庫，達到對其實時讀取的目標，不僅大大提高了效率，節(jié)約了大量的時間，也讓系統(tǒng)可以容納更多的信息量。因為每個節(jié)點都能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，還可以根據(jù)需要增設(shè)或者減少節(jié)點的設(shè)置，同時運用即插即用的平臺設(shè)計，完成有效數(shù)據(jù)的獲取。整個系統(tǒng)的節(jié)點采用類似并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，當平臺在正常使用中，倘若個別節(jié)點由于特殊原因發(fā)生損壞，都不會影響對整體網(wǎng)絡(luò)的使用和數(shù)據(jù)應(yīng)用，可靠性和穩(wěn)定性很強。系統(tǒng)采用了冗雜設(shè)計，因此，數(shù)據(jù)的相關(guān)性并不明顯，即使個別出現(xiàn)錯誤，也不會導(dǎo)致其他數(shù)據(jù)的丟失。此外，數(shù)據(jù)庫并未采用服務(wù)器設(shè)備，這就簡化了整個系統(tǒng)，為更安全的工作奠定了良好的平臺基礎(chǔ)。

3 船舶信息平臺自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

船舶信息化平臺化結(jié)構(gòu)相對比較簡化，在整個船舶運作過程中，各個地方都會設(shè)置交換機鏈路，這樣就搭建了最基礎(chǔ)的信息化平臺。在交換機鏈路上，不僅可以將甲板、機艙設(shè)備等進行隨時插入，對集控臺和駕控臺而言，也是非常有保障的。因為其具備混合模式，這就需要一整套設(shè)備，包括電腦、操作板、儀表以及報警燈等，以實現(xiàn)預(yù)期的功能。另外，可以采用全電腦操控模式，這樣就可以在顯示屏上直接監(jiān)測信息，做到對船舶自動化設(shè)備的全面監(jiān)控。

4 可編程通用采集控制和PLC

對于船舶設(shè)備來說，一定要具備可靠的控制力，其穩(wěn)定性才能有保障，否則數(shù)據(jù)信息安全就無法實現(xiàn)。即設(shè)備不應(yīng)該受到電腦信息系統(tǒng)的干擾，獨立運行不會受到任何影響，這是電腦編程無法實現(xiàn)的功能，必須采用PLC進行獨立控制。然而，在我國現(xiàn)階段，由于PLC設(shè)備的開發(fā)明顯要晚于其他發(fā)達國家，所以在技術(shù)上無法達到更高的要求，網(wǎng)絡(luò)化水平偏低，各個節(jié)點之間的鏈接不到位，就無法將數(shù)據(jù)庫信息共享，各個端口不能通過編程解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}，即使接入傳感器也無能為力。而更為先進的PPC64型通用可編程采集控制器卻輕而易舉的解決了上述所有的問題，它不僅是PLC的設(shè)計版，還具備對應(yīng)的信息平臺的能力，主要優(yōu)勢體現(xiàn)在以下三點：

（1）這種可編程設(shè)備能進行對應(yīng)的編程，也可以根據(jù)需求接入傳感器設(shè)備，這樣就能保證中央處理器的性能，具備一點的硬件條件，因此，在進行后期維護或者維修時僅需要調(diào)試一個硬件設(shè)備。在其內(nèi)部共設(shè)有8種不同的傳感器程序，對這些程序都具備輸出預(yù)設(shè)，從而可以保證每個端口都能獨立作業(yè)，信號的輸入和輸出不受因素影響，為整體設(shè)計提供了先決條件，保障了整個產(chǎn)品的質(zhì)量水平。在船舶流動設(shè)備的維護過程中，僅僅需要準備硬件，就能夠確保整個船舶正常工作。

（2）PLC的網(wǎng)絡(luò)性相對較差，一些本機的輸入輸出編程勉強能應(yīng)付，但是復(fù)雜的信號對接和共享就無法實現(xiàn)。PPC64不僅延續(xù)了PLC原本的性能，還彌補的它的缺陷，能利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫對輸入和輸出進行編輯和整理，從而達到和本機輸入輸出一樣的效率，因此更加有效的提升了原本PLC的性能。

（3）PPC64還能鏈接到平臺數(shù)據(jù)庫，這樣就讓每個端口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時動態(tài)共享，在不同的電腦顯示屏上了解和獲取到同樣的信息，而不需要進行切換、通訊的冗繁的操作，更能發(fā)揮信息平臺的作用。

5 船舶設(shè)備和信息平臺聯(lián)接

5.1 船舶信息平臺專用接口芯片

在船舶的信息平臺中，在一般情況下，需要使用特制的接口芯片，這樣就可以鏈接船舶上的所有設(shè)備，從而確保信息傳輸?shù)挠行院涂煽啃浴?/p>

然而，信息化平臺進行鏈接的專用協(xié)議、以太網(wǎng)接口等都是內(nèi)部專用的，與用戶使用的關(guān)系并不密切，用戶可以利用分布式數(shù)據(jù)庫RAM鏈接到總線，實現(xiàn)與平臺之間的聯(lián)系，這樣就可以在1ms內(nèi)共享到平臺的數(shù)據(jù)信息。因此，用戶的分布式數(shù)據(jù)庫其實更多的是指可以對數(shù)據(jù)信息進行實時讀寫，通過RAM鏈接到信息化平臺，達到共享的目的。同時，分布式數(shù)據(jù)庫采用的是二字節(jié)16位，這樣就可以實現(xiàn)對全網(wǎng)數(shù)據(jù)的相應(yīng)讀寫，確保信息安全、可靠。

5.2 路由器聯(lián)接

在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化平臺的過程中，讓人很容易想到運用路由器實現(xiàn)連接，在信息化平臺搭建上，同樣也少不了發(fā)揮它的作用。這些路由器主要用來連接傳統(tǒng)設(shè)備，由于能夠?qū)崿F(xiàn)通訊向數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)化，所以路由器的作用發(fā)揮的更加全面。具體而言，就是傳統(tǒng)設(shè)備一般是串口輸出的，可以實現(xiàn)兩大功能：①可以直接讀寫信息化平臺的數(shù)據(jù)庫；②可以實現(xiàn)只讀取不發(fā)送的功能。

6 結(jié)束語

綜上所述，通過對船舶自動化設(shè)備信息化的保障，在一定階段和程度上，不僅提升了整體設(shè)備的建造水平，降低了我國和發(fā)達國家的差距。同時隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，信息化改革的不斷深入，還加強了設(shè)備的安全性與穩(wěn)定性，簡化的工作流程，降低了操作和維護成本，也減少了人為可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)失誤，確保船舶能夠更加可靠的，也推進了我國船舶事業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

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收稿日期：2018-10-11