船舶电站功率管理系统（PMS）的软件设计

李金成，周泊龙，孙中岳，薛彩霞

（江苏科技大学 计算机学院，江苏 镇江 212003）

船舶电站功率管理系统（PMS）的软件设计

李金成，周泊龙，孙中岳，薛彩霞

（江苏科技大学 计算机学院，江苏 镇江 212003）

为了适应船舶电站功率管理系统智能化、电气化、大数据的发展，本文提出了基于SQL2008数据库，采用模块化设计，支持后台管理的设计方案，并完成了软件系统的开发。系统将电站划分为不同工作模式，在各自模式下，实现了对电站功率的分配，管理，监控。通过现场调试表明：系统功能强大、运行稳定、方便升级、支持后台管理、人机交互友好。

功率管理系统；数据库；模块化设计；面向对象

船舶电站系统是船舶运行的心脏，如何确保船舶电站系统更加高效、稳定运行，是船舶电气工程师不断研究的的课题。随着船舶大型化，复杂化，智能化的发展，传统的功率管理系统因为功能单一，人机交互差，不方便升级，已经不能满足时代要求[1]。针对以上问题，文中基于数据库处理大型数据的优点，结合模块化管理思想，开发了可升级、支持后台管理、人机交互友好的船舶电站功率管理系统[2]。

1 系统设计思路

文中设计的船舶电站功率管理系统 （Power management system，PMS）主要设想：是工作人员通过计算机在线监视电站运行、根据现场需要给出控制指令，系统故障时给出报警提示工作人员及时处理[3]。具体流程是：操作人员运行系统

1）首先操作人员根据工作需要选择运行模式，模式包括：航行模式、停泊模式、工作模式。

2）选择模式后，启动相应发动机，负载，并调用控制信号，调用负载优先级，保持系统正常工作，工作人员根据现场需要管理电源负载。

3）系统反馈电站当前运行情况给用户界面，显示在线发电机组，可用功率，在线负载。通过鼠标键盘给出指令，控制电站运行，电站异常时系统给出报警提示，并提示故障处理。系统支持后台管理，允许操作数据库[4]。系统设计的流程图如图1所示。

图1 系统设计思路图

2 系统功能

文中设计的功率管理系统根据功能划分为3个模块：电源模块、负载模块、报警模块。电源模块负责发动机的启停、并车解列、失电时快速恢复；负载模块控制负载的断开闭合、功率限制、重载询问；报警模块反馈系统运行状况，异常时发出报警信号，提示故障解决方案。具体功能如图2所示[3]。

图2 系统功能图

3 系统实现

在确定了系统设计思路，明确系统功能后，就可以研究系统电气信息，建立系统数据库，编写对应函数，最后进行系统调试了，实施步骤如图3所示[4]，详细说明如下：

图3 设计步骤

3.1 获取电气资料

硬件是系统的基础，只有了解了系统硬件才能有的放矢。硬件的信息包括功率管理：1）系统设备连线图，包含硬件组成与硬件间的电气连接控制关系。2）工业上位机与下位机IO通信接口信息。通过分析系统电气资料，可以更加了解系统结构，在软件设计更有针对性[5]。

3.2 建立数据库

随着船舶大型化、智能化的发展，产品更新升级得越来越快，船舶电站功率管理系统设备的数据也越来越庞大，数据冗余严重[6]。数据库技术的应用，实现了系统整体数据的结构化，使数据与操作分离，减少了数据冗余，数据重复使用，使用效率高[7]。本系统应用SQL SEVER 2008数据库，根据系统设计要求，数据库的主要信息如下：

1）电源信息表：主键是发电机名称，记录，电网运行状态（运行状态为1，断开状态 0），即时功率，额定功率，电压，电流，频率等[8]。

2）负载信息表：主键是负载名称，记录负载优先级，负载额定功率，即时功率，转速等等。

3）控制信号表：记录电网中各种开关，断路器，变压器[9]。

4）异常处理信息表：主键是异常状况，记录异常报警响应单元，异常时激活报警单元，给出参考处理异常提示[10]。

5）历史故障信息表：记录电网曾经故障信息，以及故障解决方案，以便于工作人员更好了解电站的问题，遇到相似情况可以方便应对。

3.3 为命令添加事件处理函数

系统中的每个命令都是通过事件处理函数执行的，系统功能函数主要获取当前发电模块、负载模块功率信息，给出命令处理方案[11]，系统重要的函数及其功能说明如下：

1）电源功率函数：通过访问电源信息表，查找在线发电机，对在线发电机即时功率叠加，即可求出当前电源模块输出功率。

2）负载功率函数：类似电源功率计算，查找负载信息表，对负载即时功率叠加。

3）重载询问函数：在系统有重型负载需要启动时，首先求出系统剩余功率 （在线发电机额定功率总和-即时功率总和）是否大于重型负载启动功率，大于启动，小于继续下一步[12]；再次计算潜在功率（负载优先级小于重型负载优先级的负载总和），如果剩余功率加上潜在功率大于重载功率，启动，小于进行第三步；最后计算可用发电机功率总和，大于重在功率启动，否则限制重载启动[13]。

4）断电恢复函数：船舶断电是船舶电站的重大故障，为了减小故障带来的损失，系统会断开故障发动机、故障负载，并且断开优先级小的负载，将离线发动机投入电网运行，以使电网能在第一时间恢复电力[14]。

3.4 系统实现

根据系统要求，系统程序主要界面如图4所示，系统即时显示当前电源、负载功率信息，支持模式切换，后台管理，支持用户自定义，用户既可以方便高效控制船舶电站，又可以根据自己的喜好自定义系统设置，并且支持数据库管理，后台二次开发，可扩展性良好。

图4 系统主要界面

4 结 论

通过需求分析，模块化设计，建立强大的数据库，文中设计的船舶电站功率管理系统既能满足当下客户需求，又支持用户自定义开发，可以根据船舶电站的改造，修改数据库，管理后台，功能强大、控制效率高、人机界面友好、扩展性好、维护方便[15]。系统吸收了当下的信息化技术，使船舶电站功率管理系统更加现代化，智能化，在船舶应用上大有可为。

[1]谭啟韬.电力推进型船舶PMS电站管理系统设计[J].电子世界，2013（12）：47.

[2]乔显辉.由一例接地故障谈船舶电力系统的管理[J].中国水运（下半月），2013（4）：92-93.

[3]凌良勇.基于模式控制的PMS在工程船舶中的应用研究[J].船舶，2014（4）：98-104.

[4]黄鹏，蔡鸿武，柯常国，等.某游船电力推进系统方案设计[J].船电技术，2009（9）：1-5.

[5]陈曙梅，汪战军，杨东亚.浅谈耙吸挖泥船的结构设计优化[J].船舶，2012（1）：29-32.

[6]杜之富，李磊，韩华伟，等.碰撞分析技术在铺管船安全性能评估中的应用[J].船海工程，2013（3）：25-28，33.

[7]孟小峰，慈祥.大数据管理:概念、技术与挑战[J].计算机研究与发展，2013（1）：146-169.

[8]张统光.浅析船舶电站容量确定和计算方法[J].中国水运（下半月刊），2011（2）：106-107.

[9]朱永祥，程浩忠，安亮.基于PPU的小型船舶电站经济型控制方案研究[J].重庆交通大学学报：自然科学版，2011（5）：1044-1048.

[10]周湘丽.论船舶电力系统的设计[J].珠江水运，2012（8）：62-64.

[11]范大鸣.船舶电站自动控制系统的设计 [J].船舶，2010（5）：39-40，46.

[12]陈次祥，唐石青，王良秀，等.电力推进技术下的船舶电站发展[J].舰船科学技术，2010（8）：30-32.

[13]席雯.船舶电站自动控制系统的设计与实现[D].武汉：武汉理工大学，2012.

[14]严浪涛，王丹，杨敬东，等.船舶电站重载询问功能的设计与实现[J].中国造船，2013（1）：222-228.

[15]范大鸣.船舶电站自动控制系统的设计[J].船舶，2010（5）：179-184.

Ship power station PMS control strategy research

LI Jin-cheng，ZHOU Bo-long，SUN Zhong-yue，XUE Cai-xia
（College of Computer of Jiangsu University of Science and Technogoly，Zhenjiang 212003，China）

In order to adapt to the power management system on ship which is more intelligent，electrified and complex，i come up with a design which use the SQL2008 database，modular design，Support background management，and then i complete the software system.In the system can distribute govern supervise the power on ship.Filed test prove that the system is powerful，stable，convenient to upgrade，easy to do background management，and the interface is kind.

power management system；database；modular design；object-oriented

TN27

A

1674－6236（2016）23-0074-02

2015-12-05稿件编号：201512054

李金成（1989—），男，湖北黄冈人，硕士。研究方向：船舶电站、功率管理系统、数据库。