自动化技术在船舶和航海领域中的应用

2012-04-12王晓虹

时代农机 2012年9期

王晓虹

(连云港市职业技术学院，江苏连云港 222000)

船舶航运业是一个古老而传统的行业，在推动世界历史起着举足轻重的作用，随着社会的发展，更凸显其重要性，发达国家都拥有较先进的航海装备和技术，在国际交往中，船舶航海的发展程度在某种程度上也代表了一个国家的地位。科学技术迅猛发展的今天，船舶装置和导航技术到发生了巨大的变化，动力装置由人工到蒸汽机在到内燃机，控制设备亦由手动控制发展为全自动式、电—气式、电—液式和自动化微机控制系统，导航技术拥有也由传统的路线地图指引变为现在的自动化监控引航。

船舶自动化技术是把船舶各种设备集成到一个计算机网络平台里，其基本方法都是信号传感—信号处理—逻辑运算—发出指令—指令执行—结果反馈—信号传感，如此循环处理，从而实现所有设备的实时监测和控制。由于自动化控制的作用，在日益大型化和复杂化的船舶中，人们的劳动强度得到降低，工作环境和效率都得到提高，同时还具有更高的可靠性。在海洋导航中，自动化监控引航使得航运事故减少，避免海上船舶碰撞事故的频繁发生、航路安排不当、船员因疲劳而判断错误等重大事故。

目前航运行业也成为社会经济的支柱产业之一，从技术上提高船舶的自动化程度,在决策和操作上减少人的参与，减轻驾驶员的负担，逐步实现船舶装备的自动化和航行控制的自动化，是解海洋航运事故的根本办法，新世纪航海自动化势在必行。

1 船舶装置的自动化系统

船舶机舱自动化系统集机舱动力系统及辅助系统自动控制、监测，报警于一体，是船舶工业科技战略发展应用研究的重要技术之一，是涉及计算机网络、数字化通信技术、现代控制技术、通讯技术、光纤。传感器、电力电子等多种学科和技术综合应用的一体化产物。将以集成化、网络化、标准化、模块化、智能化向实现全船综合自动化这个高层次阶段发展，是开放式和网络化未来船舶自动化的创新模式，具有经济性高、可靠性高、维护简便等特点。

20世纪60年代开始，基本实现单个装置自动化，个别船舶安装了自动舵、自动锅炉装置、自动火警和自动灭火设备等，没有构成完整的集中控制系统；70年代实现了船舱集中监视、遥控和无人船舱；70年代以后由于计算机电子设计、制造与应用技术的日益成熟，应用电子计算机在驾驶、船舱和装货等各方面实现全盘控制。

船舱自动化一般包括以下部分：①自动报警、灭火系统：当机电设备发生故障或工作参数越限时，发出报警指示；②主、辅机遥控、系统控制：主要是从驾驶室遥控主机的启动、转向、停止、调速；③船舶电站自动化；④设备性能运行分析系统；⑤故障自动检测、维修方案；⑥燃油自动记录、备件管理。

船舶自动化进一步的发展趋势是用智能化的计算机进行全船智能管理，能进一步提高自动化的可靠性，并提前检测故障，防止行驶过程中出现突发事故，并确定预防保养和维修，保证安全、经济地运行。

2 船舶自动化导航

远洋运输从一开始就离不开正确的航行路线，随着船舶“大型化、高速化、自动化、专门化”的趋势日益明显，船舶数量急剧上升，导致通航密度尤其是港口水域和狭水道通航密度剧增。因此，尽管造船技术、航海技术也在发展，但海上事故频频，安全形势依然严峻。解决这一问题的关键是，要具有充分先进的船舶导航系统，提前预知潜伏危险，并及时通知相关船只，避免事故。

船舶自动化导航系统主要包括航向信息传感器、船位信息传感器、航速(航程)信息传感器、目标自动了望捕捉与自动跟踪信息传感器、电子海图(ECDIS)信息传感器、自动操舵控制系统、主机自动控制系统等和信息处理与控制系统，以及信息显示和记录等部分组成。

自动导航系统一般包括以下几种功能：①航向的自动控制：根据计划航向、风流情况、船舶吃水、航道宽度等情况，选择保证船舶航行的精确航向；②电子海图显示、雷达、卫星导航、定位，随时确定船只所在的地理位置，并比较海图，判断航向是否正确，安全等；③自动避碰、选择航道信息显示画面，船只碰撞是海难事故最常见的，实时观测和信息反馈系统，使集中调控、市场监视和灾害预警成为可能，船舶信息网络工程将船舶动态实时显示在船东电子海图上，调度控制一体化；④船舶通信系统功能，包括船舶与船东的通信、船舶与港口当局的通信、船舶与船舶间的通信等其它一切通信，保证自动化系统能在船只之间相互协调。