船舶机舱自动化系统的发展趋势研究

周芳

摘 要：本文以船舶机舱自动化系统的发展趋势研究为题展开论述。首先，介绍了船舶机舱自动化的发展历程，现代船舶机舱自动化的特点。在此基础上，阐述了未来船舶机舱自动化系统的发展方向。然后，对最新的系统进行了分析。

关键词：船舶；机舱；自动化系统；发展；趋势；研究

在自动化控制技术的支持下，日益促进了船舶自动化的发展。与此同时，随着反馈控制理论的广泛应用，实现了机舱运行参数的自动控制。当前，由于计算机技术的快速发展，又给船舶机舱自动化带来了前所未有的发展。那么，船舶机舱自动化具体包括那几个发展历程呢？下面进行详细论述。

一、船舶机舱自动化的发展历程

研究表明，船舶机舱自动化系统在发展的过程中，经历了三个阶段。具体来讲，第一个阶段表现为：使用单台计算机对全船进行控制、管理。应用计算机软件管理后，简化了设备，扩大了自动化应用范围，管理功能更丰富。在七十年代，具有代表性的监控系统为集中型计算机监控系统。该系统很先进，但是价格昂贵，且可靠性不高。如果出现故障，严重的情况下直接导致系统瘫痪。第二个阶段表现为：针对单台计算机的控制缺点，促进了分散型控制系统的发展。该系统操作方便，价格不高，且安全性、可靠性较好。比如分油机自动控制、主机遥控、燃油粘度控制、集中监视系统等。第三个阶段表现为：分散型控制系统虽然优点比较多，然而也存在一定的缺陷，比如系统间无法通信，控制管理难度大。后来，在计算机通信技术的推动下，诞生了网络型微机监控系统。该系统应用后，不仅可以单独对微机进行控制，而且不同的微机可以进行通信，使其形成一个网络整体，进而实现集中控制与管理。 因为网络监控方式结合上述两种系统的优点，所以在未来的发展中，具有更大的控制，代表了船舶自动化系统的发展方向。

二、现代船舶机舱自动化的特点

按照网络形式，船舶机舱网络控制系统包括集散型控制系统、现场总线型控制系统。其中，在八十年代末到九十年代，主要为集散型控制系统。后来，随着电子信息技术、数字化技术的应用，诞生了新型的控制系统，即现场总线型控制系统。该系统有三个显著的特点。第一，采用了数字化传感器与执行机构，取消了集散型控制系统的转换环节，使硬件设备得到了简化，增强了信号传递的有效性。第二，该系统采用了全分布式的串行结构，使控制功能进一步下放到现场。与集散型控制系统的多层级结构相比，具有更大的优势。第三，采用標准化、公开化的设计方案。根据统一的标准，使各个生产厂家的设备集中在相同的FCS系统中。同时，具有互换性与互操作性。

三、最新系统的分析

当前，在国际市场上，存在着多个船舶自动控制系统生产厂商。这些厂商均采用了计算机与网络技术，来开发新的产品。下面以新产品SIMOSIMAC55（图1）监控报警系统为例，进行研究、分析。

1、系统简介

该系统属于全开放式模块化 分布式网络型监视、控制，以及报警系统。系统包括多个功能模块。主要为：监视与报警；电站管理；阀件控制；参数闭环控制；货物控制；安全保护等。以上模块在运行的过程中，利用网线将操作站形成一个网络，完成工作。

2、功能与特点

根据上面的论述，网络型控制系统在运行时，可以将分散的设备连接成一个网络，然后借助于数据终端与网络平台，扩大系统功能。与分散控制系统相比，具有更大的优势。所以，网络型控制系统的先进性就在于发挥了网络技术与终端处理机的优势。因为生产的厂商不同，所以在功能与特点上，也会存在一定的差异。

3、操作站

本次研究的系统属于多终端系统，具有一定的代表性。该系统分为32个固定移动操作站，采用了网络结构，保证了系统的安全性。同时，从原理上讲，又具有服务器的功能。但是，在操作的过程中，使用了核准密码的方式，对人员的身份也做出了限制。这样做，给船员的操作提供了很大便利，能够就近完成工作。同时，如果某个操作站出现故障后，其他的操作站就可以立即代替工作，使系统更加安全、可靠。除此之外，系统中配备了整套的数据接口，使各个系统连接成一个整体，形成集成驾驶台。

4、监控报警软件

系统监控报警软件采用了人际交换界面以及多窗口技术，便于操作人员监视，调出相关参数与信息，从而全面了解系统。该软件包括这几个功能：第一，操作命令处理。在执行各项操作时，可以利用“使能”方式来发送各项命令。这样做，避免了误操，保证了操作的安全性、可靠性。第二，自定义报警方式。性质不同的测量点，设置不同的声光报警信号。然后，结合实际的情况，再设置不同的权限。操作人员只有具有相应的权限后，才能执行操作，确认报警。另外，操作人员可以对部分报警进行屏蔽，或者设置报警延时。基于此，该系统在处理高度复杂报警任务方面，具有很大的优势。 第三，趋势报警。针对测试参数的变化，对系统进行监测。第四，启动频发报警。部分设备属于指定监视设备，可以频繁启动报警，便于尽早发现问题。第五，测量点状态报道。操作人员根据实际需求，可以调出某个测量点的综合信息。最后，动态改变测量点的报警值。在某一测量点中得到的函数，就是测量点的报警值。该数值受到主机转速的影响，导致报警值存在一定的差异。

结束语

根据上面的分析，可以看出船舶自动化系统在发展的过程中，已经离不开计算机技术与网络技术。从现场控制设备的高度模块化与通用化来讲，未来船舶自动化竞争将以软件开发为重点。在此基础上，推动整个船舶机舱自动化的快速、稳定发展。 鉴于此，相关的航海教育机构必须提高重视度，做好各方面的准备工作。只有这样，才能满足船舶机舱自动化系统的发展要求。

参考文献：

[1]苗百春，于军.浅析船舶电站自动化系统领域的发展现状与趋势[J].赤峰学院学报（自然科学版），2013，（19）.

[2]王诗文，张宁，沈智鹏，郭晨，王国峰.基于OPC技术的船舶机舱数据采集与监测系统[J].大连海事大学学报，2014，（03）.

[3]吴俊.基于工作过程的高职船舶机舱自动化课程改革[J].电子制作，2014，（16）.

[4]俞翔，郑慧娴，朱建吉.基于PCS-300V和VxSCADA的机舱自动化系统集成设计[J].中国仪器仪表，2015，（04）.

[5]田庆林.基于双CAN总线船舶机舱监测及控制系统[J].自动化与仪表，2016，（03）.