基于技术进步视角研究舰船机舱自动化发展方向

薛佳

基于技术进步视角研究舰船机舱自动化发展方向

薛佳

（南通太平洋海洋工程有限公司，江苏南通226000）

计算机技术已经被广泛的应用于更多的领域范围之中，衡量舰船先进程度的一个重要的标志，已经成为了舰船的智能化和自动化，并且舰船的管理也渐渐地趋向于自动化、智能化以及合理化。舰船机舱的自动控制，舰船数据显示和采集，发展成为了自动化研究的主要方向。文章针对船舰机舱自动化发展阶段、船舰机舱自动化发展总的技术要求及机舱自动化、以及如何实现实现舰船机舱云计算监控网络进行探究。

船舰机舱；技术进步；自动化

整个船舰控制系统的核心，是机舱监控，船舰机舱提供了船舰航行中几乎所有的动力支持。伴随着计算机技术和信息科学技术的进步和发展，船舰机舱的监控技术逐渐更新，船舰的现代化程度也逐渐的提升，集中自动控制系统促使船员只需在监控室就可以判断机舱的各项指标是否正常。

1 船舰机舱自动化发展阶段

自动化船舰机舱兴起于上世纪50、60年代之前，那时只有机舱的个别设备进行了单机自动控制。随后，船舰自动化技术取得了较为快速的发展，可靠性指数逐渐提升，系统功能也逐渐完善，在很大程度上显示它在船舰上所具有的重要作用。模拟控制系统阶段及分布式计算机控制系统阶段，就是之前经历的主要阶段。之后，各主要的航运国家建立船舰管理中心和操纵中心，发展集成驾驶系统，组成船岸一体化网络，开发船队控制系统。前些年出现的网络型船舰集中控制系统，体现出了当下世界上先进的技术水平，近几年实现了机舱监控网络。

2 船舰机舱自动化发展总的技术要求及机舱自动化

2.1 船舰机舱自动化发展总的技术要求

应当具有完善的自诊断和自检的能力，要方便使用、设计、培训和管理，要采用统一系列的微机控制，电子元件应该尽可能多的采用高质量的元器件，以及发规模的集成电路，采用模块化结构，软件可便于修改，硬件可视需要结合、便于更换、扩展和维护。如螺距、转速等重要的参数，要采用双传感器，要满足有关军用规范和国家，以及舰船环境条件的要求，要采用高质量的不间断的电源，要软件固化，尽可能的用硬件支持软件，中心站和分站都应该是带有人机对话插座的，从而方便修改、调整报警设定值，以及控制程序曲线等。

2.2 机舱自动化技术

在上世纪80年代的时候，无人值班机舱已经成熟，在此之后的十多年的时间中，机舱自动化只是在器件上进行了更新，并没有在其功能上发生多大的变化。从上世纪90年代以来，网络化就是机舱自动化所取得的最大的进步，机舱自动化系统所采用的是分布式计算机系统，主要的依赖于计算机网络技术的发展。机舱自动化系统采用了现场总线技术，因为现场总线技术在工业自动化控制方面的成功应用，并且出现了现场总线控制系统和分布式计算机系统这样混合式的机舱自动化。关于柴油机故障与诊断以及工况分析和检测系统方面的研究，虽然有各式各样的产品，但是技术难度大、系统复杂，很难会见到实用的产品。伴随着专家系统和人工智能技术的引入，就有了非常快的研究进展。而由硬件和软件所组成的舰船机舱检测报警系统，监控机运行的监控软件模块，以及智能节点模块内部和处理和采集程序模块，就是系统软件的组成部分；而硬件部分的组成，主要是通信电缆、主服务器、打印机、专用键盘、监控显示计算机、延伸报警板等组成。

2.3 舰船机舱自动化存在难题

2.3.1 舰船故障分析和预报管理系统

对于舰船设备故障，人工智能技术的应用在其中起到了很大的价值作用，而其故障的表现是错综复杂的，但是人工智能技术仍然没有解决舰船故障预报的问题。

2.3.2 舰船航迹控制

因为舰船比较容易受到风浪流和模型参数摄动对其所产生的干扰影响，而舰船运动又呈现出长时滞、大惯性以及非线性等特征，并且舰船动力驱动结构又具有着典型的不完全驱动特性，所以控制舰船航迹是非常困难的。

2.3.3 岸船一体化系统

这样系统的真正实现，需要海上通讯卫星的问题得到解决，全船自动化技术相当的成熟，以及航运公司的舰船管理和其相互的适应。除此之外，此系统还要和国内外有关业务公司信息相通，和信息高速公路相连。

2.3.4 舰船自动避碰决策系统

近些年自动避碰决策系统，还没有真正的进行实船试验，虽然取得了一定的进展，而尚没有有效解决的，特别是在受限水域中多船的避碰问题。

3 实现舰船机舱云计算监控网络

3.1 舰船机舱监控系统的需求

整个舰船控制系统的中心，就是对机舱的监控管理，舰船机舱提供了整个舰船航行中所需要的控制系统、空调系统、电力系统以及照明系统等各种的动力等所需要的全部能量，而现代的舰船管理中机舱的自动化监控系统已经被广泛的应用。在一般的情况下而言，动力设备参数和控制过程主要的是自动的调整系统；而主轮机系统，主要的是负责提供动力的；机舱电力设备控制系统和监控预警系统，这些都是一般用途的舰船机舱所包含的几个必备的系统单元。三个系统之所以对机舱的自动化监控是非常必要的需求，是因为其协调工作对舰船的安全航行是非常重要的。

3.2 云计算网络舰船机舱监控系统存在的技术问题

关于其所存在的技术问题，就是元计算服务端的有关软件的开发成本相对较高，应用是比较缺乏的；而船岸通信系统对数据传输的延时性和稳定性的要求是比较高的，其成本也是比较高的；机舱各项子系统的数据量是非常大的，而且其数据的采集变量也比较多，会对现场总线的传输速度形成一定的挑战。

3.3 舰船机舱监控系统总结及展望

通过分析舰船机舱需求，为舰船机舱智能化的监控提供了一种全新的发展思路的，就是初步的设计了云计算网络的机舱状态监控系统，所以再次之后的发展方向，就是提升整个监控体系的数据处理能力和传输速度，充分的优化云计算监控系统，最大限度的减轻船员的工作负担，充分的挖掘监控所获得的大数据对机舱故障自动诊断处理和实现预报警，减低事故的发生率，加快故障排除速度。不仅如此，伴随着通信技术的发展，和计算机科学技术的进步，越来越多的舰船系统采用了更加智能化的控制手段，对整个的舰船航运的事业起到了巨大的推动作用。

4 结束语

基于技术进步视角，关于舰船机舱自动化的发展方向，为了统一全船协调指挥，提升自动化控制的能力，全船主要系统和未来的舰船自动化联机联网，借助数据传输传递信息，统一控制和设置，实现了高度的计算机化和电子化。有效的改善各种系统性能的有效性提升，实现智能化、自适应一系列非常复杂的控制功能。光纤通信作为一种新型的信号传输的手段，以及其所具有的非常优良的信号传输的特性，自动化控制系统的信号传输光纤化是必须要考虑的，促进舰船机舱自动化发展和进步。

[1]侯馨光.上海船舶运输科学研究所机舱自动化技术的新进展[J].上海船舶运输科学研究所学报，2012，（02）：4-15.

[2]李贺.船舶机舱自动化设备的配置及监测报警技术[J].现代制造技术与装备，2013，（02）：57-59.

[3]吴宏，方雄伟.一种舰船机舱多功能数据采集装置的设计与应用[J].中国航海，2013，（03）：41-45.

[4]吴杰长，苏攀，郝佳.TTCAN总线应用于船舶机舱自动化系统的实时性建模仿真及优化[J].中国造船，2015，（01）：203-209.

Research on the Development Direction of Ship Engine Room Automation Based on Technology Progress

XUE Jia
（Nantong Pacific Ocean Engineering Co.，Ltd.，Nantong Jiangsu 226000，China）

With the development of science and technology information society，computer technology has been widely used in more fields，a measure of an important symbol of the advanced degree of ship，the ship has become the intelligence and automation，and ship management also gradually tend to automation，intelligent and rational.The automatic control of ship engine room，the display and acquisition of ship data，has become the main direction of automation research.This article is based on the perspective of technological progress，the development direction of the ship engine room automation is explored.

ship engine room automation；technology progress

U663

A

1672-545X（2017）02-0278-02

2016-11-22

薛佳（1984-），男，江苏南通人，工程硕士，工程师，研究方向：船舶电气。