舰船监控系统的现状及发展趋势

吴春秋（海军驻上海江南造船（集团）有限公司军事代表室 上海 201913）

唐慧妍（中国船舶重工集团公司第七一一研究所 上海 201108）

舰船监控系统的现状及发展趋势

吴春秋（海军驻上海江南造船（集团）有限公司军事代表室 上海 201913）

唐慧妍（中国船舶重工集团公司第七一一研究所 上海 201108）

监控系统；网络型控制系统；综合平台管理系统

通过研究国外舰船监控系统的发展状况、发展趋势，分析了国外船舶监控系统自动化、网络化的发展，结合我国科技与国防事业的发展，提出了推进我军舰船监控系统发展的建议。

0 引言

舰船的自动化水平是衡量舰船先进程度的一个重要标志。通过计算机网络实现驾驶、轮机、电站等内容的综合集成监控，将使舰船自动化水平达到一个新的高度，并己成为当今世界上舰船自动化方面最前沿的研究课题，而船舶动力装置自动化（即机舱自动化）是船舶自动化的一项重要内容。随着计算机技术的发展和网络技术在各种领域的成功应用，船舶自动化系统已由原来的常规仪表、集中监视、分布式系统，发展到目前流行的现场总线式全分布式系统。船舶监控系统已形成了网络化。

1 舰船监控系统的发展状况和发展趋势

80年代中期后，国外提出了船舶机舱分布式总线监控系统的概念，即以总线为核心，将所有控制台中的微机连接成网，共享数据；各控制台之间也可互相通讯，交换信息。

90年代后，网络型机舱监控系统成为发展潮流，全船自动化系统联网，形成集成自动化系统平台，即船桥操纵控制系统。代表系统有美国斯佩里公司的ABS船桥系统，其已用于“伯克”级宙斯盾驱逐舰及正在设计中的登陆攻击舰LPD-17、“新概念”武库舰SC-21。此外，还有用于德国“柏林快航”号的专家系统。

网络型机舱监控系统的优点是：组织结构模块化、模块单元标准化、全船高度自动化和智能化［1］。

随着技术的发展，舰船监控系统不断向大型化、网络化发展，自动化和智能化成为平台技术的一个重要发展趋势。船舶机舱监控系统也逐渐由总线网向以太网、无线网络、智能网络控制发展，不断融合最新的计算机技术、通讯技术、控制技术与网络技术，管理平台系统已经成为船舶机舱自动化的发展方向，也是现代新造舰船的主流产品。

嵌入式技术和网络技术的发展提高了舰船的平台自动化和集成化水平。目前，国外舰船已开始使用集机舱监测报警、电站管理、辅机监控、航行自动化、损管监控等于一体的舰船综合自动化系统。

美国、英国、日本、挪威、荷兰等先进国家都十分重视发展舰船综合自动化技术，并且，综合平台管理系统（IPMS）在国外已经有成熟产品供应。例如，加拿大的CAE公司与意大利的AVIO公司已将IPMS系统应用于实船，其中，CAE公司的IPMS系统已经累积300万小时的实船运行时间，并且在18个国家的近130条舰船上得到应用。ABB也是船舶集成自动化潮流的引领者之一，ABB的IPMS系统在多种船型上都有应用实例，如航母、护卫舰、巡逻艇等。可以预见，未来将会有越来越多的新建船舶配置舰船综合自动化系统。

图1 芬兰ABB公司的IPMS系统

目前国外新造的舰船中普遍要求采用IPMS系统。美国CVN76“里根”号航空母舰装载的“综合通信和先进网络”（ICAN）的改进型HMR-10系统，就是以“以太网”为基础，在原有的舰艇监控、机电控制和导航系统等核心系统上，集成了综合话音部分、计算机部分等，使得机舱监控系统和舰上信息发布系统、内部通信等综合为一体，初步实现了网络化综合管理［2］。

美海军近期目标是完成所有27艘“提康德罗加”级巡洋舰和57艘“阿利·伯克”级驱逐舰的智能舰系统（智能舰计划包括七项关键技术：光纤全舰局域网、无线舰内通信、燃料控制系统和损管系统、机舱控制系统、集成舰桥系统、集成状态评估系统）的安装，计划在今后5年内每年改装3~4艘舰艇，直到完成巡洋舰的改装。通过利用这些技术，不仅可减少舰员的工作，还可增强舰员的态势感知能力。已计划在其下一代大型驱逐舰DDX上采用IPMS系统，其最终目标是将舰员减少到125人。此外，英国的45型、法国和意大利联合研制的“地平线”级、德国的F-124型、韩国的KDX-2上都将采用IPMS系统。

2 对我国舰船监控系统发展启示

在面临海军装备发展的新高潮以及“信息化带动工业化”实现跨越式发展的历史机遇期，基于我国在自动控制、计算机、通讯、网络等方面已有一定的技术基础，虽然国内尚未有一家船舶设备厂商能提供船用IPMS产品，但在分布式数据库、网络可靠性、硬软件开发及网络系统的冗余设计方面已有了相当的实践经验，具备了发展新一代舰船机舱监控系统的能力，可借鉴国外IPMS系统的发展思路来确定发展目标和实施途径。

2.1 推广全船网络化

采用现场级和监控级二个层次的网络结构。现场级可由环形冗余现场总线网络或冗余总线型网络组成各现场设备的监控系统子网，用现场总线网络（CAN、PROFIBUS）将监控分站、智能传感器等设备作为网络节点连接，完成采集、监测和报警等功能；监控级网络系统可由冗余的光纤工业以太网、交换机和网关等网络设备集成监控系统主干网。主干网不仅传输控制、监测数据，同时也可以传输语音和视频信号。主干网络将各分系统（如推进系统、电站系统、实船在线训练系统等）连接起来，从而实现数据共享和信息优化管理控制。

2.2 发展综合平台管理系统

综合平台管理系统是全船网络化的升级系统，其主要包含的分系统如图2所示。首先以机电系统为主建立综合平台管理系统，以推进系统、电能管理系统、损管监控系统、辅机监控系统、实船在线训练管理系统等组成基本的综合平台管理系统，对各子系统进行需求分析，提出功能要求和性能配置要求，获得各系统的信息容量、信息流和网络传输速度要求、人机界面要求；其次是设计通用的标准的子系统设备，如标准显控台、标准可组态软件、现场处理站、标准输入输出模块、标准HMI等；此外，还有仿真训练系统——实船在线训练系统。

将标准化、系列化硬件如标准操控站、现场处理站、标准I/O模块连接在太网和现场总线网上，应用集中式网络数据库与实时分布式数据库技术，使用标准可组态软件组合机舱各设备操控站、处理站，搭建起监控系统主干网，实现对设备的数据采集、监测和控制，在此基础上加载信息管理功能、授权机制和实船训练软件，组成一个完整的集成平台管理系统。

图2 综合平台管理系统组成

2.3 船岸一体化网络

船岸一体化网络结构拟由通讯网络、船台综合后勤支持管理系统和陆上调度控制中心网三部分组成。船岸一体化网络系统通过卫星、GPRS（或CDMA）或GMD组合无线通讯网与基地指挥控制中心计算机广域网接口和各舰船局域网组成综合网络系统，为舰艇的岸基管理级提供了一个全方位的无线网络平台，通过构建舰岸一体化网络系统实现船岸之间的通信。整个系统不仅是一个结构合理、运行高效、费用低廉、安全可靠的卫星通信网，同时也是陆地计算机广域网和船台局域网综合系统。它为全数字化舰船监控的管理级提供了一个全方位的网络硬件平台。

3 结语

我们通过上述对舰船综合平台管理系统现状和发展趋势进行的分析，提出了以技术创新为目标、跟踪国外先进技术、发展综合平台管理系统的思路和方向：以机电系统为主，建立全船网络化管理系统，在此基础上，逐步将舰船其他子系统扩充至综合平台管理系统中，形成舰岸一体化网络，逐步完成我国自主创新的舰船综合平台管理系统的开发。

［1］林瑛，贾成斌.船舶机舱监控系统实现系列化、标准化势在必行［J］.中国修船，1998（1）：14-15.

［2］林海涛，何如龙，刘波.外军舰船综合通信系统技术分析［J］.中国修船，2006，19（3）：23-33.

［3］张旭，李迪阳，孙建波等.船舶机舱监测报警系统［J］.计算机工程与应用，2005（22）:229～232.

［4］Control Network and Internet（EB/OL）:http://www.echlon.com.

Status in quo and development trend of vessel monitoring system

WU Chun-qiu1TANG Hui-yan2

（1.Naval Military Representative Department of Jiangnan Shipyard（group）Co.，Ltd.，Shanghai201913，China；2.Shanghai Marine Diesel Engine Research Institute，Shanghai200090，China）

monitoring system；control systems based on network；synthesized platform management system

By discussing the status in quo and development trend of naval ship monitoring system and analyzing the development of automation and network of foreign vessel monitoring system，this paper gives proposal on how to promote the development of domestic warship monitoring system based on the development of our technology and national defense.

U675.7

A

1001-9855（2011）03-0008-03

2011-03-10

吴春秋（1977-），男，汉族，工程师，研究方向：舰船监造。

唐慧妍（1978-），女，汉族，工程师，研究方向：舰船监控系统设计与制造。