船舶自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)進(jìn)展

文/袁永祥，煙臺(tái)中集來福士海洋工程有限公司

1 船舶自動(dòng)化概述

通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，由主局域網(wǎng)把全船各子局域網(wǎng)連接在一起，組成一個(gè)統(tǒng)一的船舶信息數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)，各子局域網(wǎng)為下級(jí)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，子局域網(wǎng)下屬各被監(jiān)控設(shè)備的計(jì)算機(jī)監(jiān)控單元，為最基本的應(yīng)急數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，通過區(qū)域權(quán)限管理和虛擬網(wǎng)VAN 技術(shù)，進(jìn)行優(yōu)先級(jí)控制，根據(jù)實(shí)際需要，由主局域網(wǎng)、子局域網(wǎng)或應(yīng)急數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)每臺(tái)設(shè)備實(shí)施有效的三級(jí)數(shù)字化實(shí)時(shí)監(jiān)控，即在正常航行時(shí)，通過主局域網(wǎng)數(shù)字化平臺(tái)，直接對(duì)全船被監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行有效實(shí)時(shí)監(jiān)控，若主網(wǎng)控制系統(tǒng)發(fā)生故障，可方便地轉(zhuǎn)換至各子局域網(wǎng)，通過其相應(yīng)的數(shù)字化平臺(tái)，對(duì)各子系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行有效的常規(guī)集中監(jiān)控，萬一某些子局域控制系統(tǒng)失靈，可及時(shí)轉(zhuǎn)至就地控制單元，通過就地計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫及PC 邏輯控制系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)急控制，且各監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，互不影響，其數(shù)字化信息平臺(tái)綜合監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見。為保證全船數(shù)字化信息綜合監(jiān)控系統(tǒng)高速安全運(yùn)行，對(duì)主網(wǎng)、子網(wǎng)和應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳送速率，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行分級(jí)合理配置，一般在主網(wǎng)內(nèi)部以及在主網(wǎng)和子網(wǎng)之間，其數(shù)據(jù)傳送速率為1000M bps（即千兆網(wǎng)）或更高的速率，采用光纜連接，在子局域網(wǎng)內(nèi)部以及子網(wǎng)和其所屬設(shè)備之間，其數(shù)據(jù)傳送速率為100Mbps（即百兆網(wǎng)），采用通信網(wǎng)絡(luò)電纜連接，在用于設(shè)備就地控制的應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，其數(shù)據(jù)傳送速率不大于10Mbps，采用六類屏蔽通訊電纜連接。

2 船舶自動(dòng)化設(shè)計(jì)實(shí)例分析

盡管船舶數(shù)字化信息平臺(tái)綜合監(jiān)控系統(tǒng)，比傳統(tǒng)的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)有其無比的優(yōu)越性，但在船舶自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)船舶的實(shí)際情況、用戶的需求和所選用設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)，進(jìn)行具體分析論證，要選取技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、經(jīng)濟(jì)適用的最佳方案。通常被檢測(cè)超過10000 點(diǎn)的大型艦艇和船舶，其監(jiān)控系統(tǒng)復(fù)雜，要求控制性能高、數(shù)據(jù)容量大、傳送速率高，一般應(yīng)選用高速大容量的數(shù)字化信息平臺(tái)綜合監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)于中小型船舶，盡管自動(dòng)化程度也很高，其監(jiān)控系統(tǒng)也異常復(fù)雜，由于其被測(cè)點(diǎn)較少，考慮其系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和適用性等因素，一般選用傳統(tǒng)式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為宜。例如，在上海京榮船舶設(shè)計(jì)有限公司設(shè)計(jì)的6000 噸級(jí)化學(xué)品船中，其自動(dòng)化設(shè)備要求按照一人橋樓配置，自動(dòng)化系統(tǒng)入德國G 周期性無人值班機(jī)艙級(jí)，在其自動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，經(jīng)分析論證后，我們優(yōu)先選用了傳統(tǒng)式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。本船主推進(jìn)裝置，是用1 臺(tái)非逆轉(zhuǎn)中速柴油機(jī)作為主機(jī)，經(jīng)齒輪箱變速后，分別驅(qū)動(dòng)C PP 主推進(jìn)器和m 軸帶發(fā)電機(jī)運(yùn)行，軸帶發(fā)電機(jī)又兼作朋用，即在應(yīng)急工況，用作驅(qū)動(dòng)主推進(jìn)器的電動(dòng)機(jī)，以取代主柴油機(jī)；電站由3 臺(tái)主柴油發(fā)電機(jī)組、臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)組和應(yīng)急發(fā)電機(jī)組組成，應(yīng)急發(fā)電機(jī)又兼作停泊發(fā)電機(jī)用。在正常航行時(shí)由軸帶發(fā)電機(jī)對(duì)全船供電；進(jìn)出港時(shí)，由2 臺(tái)主柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行對(duì)全船供電；在卸貨時(shí)，用3 臺(tái)主柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行對(duì)全船供電。液貨泵和壓載水泵采用由液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的潛液泵，該液壓動(dòng)力泵站兼作首側(cè)推器的液壓驅(qū)動(dòng)力；所有液貨艙、污油艙、壓載水艙、淡水艙的閥門均需遙控，且各艙配有相應(yīng)的液位、壓力、溫度測(cè)量系統(tǒng)；液貨艙、污油艙配有高液位及高高液位報(bào)警系統(tǒng)，并配有制氮裝置。船內(nèi)通信采用多媒體綜合通信系統(tǒng)，船外通信，除配有常規(guī)的無線電臺(tái)、海事衛(wèi)通C 站外，尚配有衛(wèi)通F 站和高速寬帶的衛(wèi)通SEvSAT站；在駕駛室，除配有常規(guī)的導(dǎo)航設(shè)備外，尚配有雙套電子海儀等；船舶管理局域網(wǎng)在每個(gè)船員房間、及各主要控制站均設(shè)有通信終端，以便對(duì)船內(nèi)、外通信。船舶自動(dòng)化設(shè)計(jì)中需要注意的環(huán)節(jié)

船舶自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種涉及專業(yè)范圍廣、科技含量高、工作難度大的較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，該系統(tǒng)包括全船綜合監(jiān)控系統(tǒng)、各區(qū)域設(shè)備的集中監(jiān)控系統(tǒng)、各設(shè)備自身的監(jiān)控系統(tǒng)等。所謂縱觀全局，就是在自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首先要從全局出發(fā)，對(duì)全船監(jiān)控系統(tǒng)要進(jìn)行統(tǒng)籌安排，要根據(jù)船型、用戶要求和所選用設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)等，確定適用于該船的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)總方案，并根據(jù)各區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際需要，分級(jí)合理配置相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)備，制定主控局域網(wǎng)、各區(qū)域的子局域網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浼捌渫ㄓ嵥俾实?。所謂著眼細(xì)節(jié)，就是在總的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯_定基礎(chǔ)上，必須針對(duì)各區(qū)域所隸屬的具體監(jiān)控子系統(tǒng)，進(jìn)行科學(xué)配置和精心設(shè)計(jì)，使各子監(jiān)控系統(tǒng)更加科學(xué)化、人性化，以促使該船的“節(jié)能”和“減排”。

3 結(jié)束語

科學(xué)是生產(chǎn)力，科技的進(jìn)步促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，生產(chǎn)進(jìn)一步發(fā)展的需要又推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，船舶自動(dòng)化技術(shù)也是在不斷促進(jìn)和發(fā)展過程中逐步發(fā)展和完善，好的船舶自動(dòng)化系統(tǒng)，是以相關(guān)高性能、高質(zhì)量的船舶自動(dòng)化設(shè)備為基礎(chǔ)的，而更高層次的自動(dòng)化系統(tǒng)的需要，又要求有更好的自動(dòng)化設(shè)備產(chǎn)生，因此，好的自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)科技發(fā)展、對(duì)船型改進(jìn)都有著積極的影響。