舰船机舱自动化发展趋势探究

2020-01-19慕明远

中国设备工程 2020年5期

慕明远

（91194 部队，辽宁大连 116000）

改革开放以后，我国经济贸易得到了飞速的发展，运输业也得到了显著的发展，而在其中，船舶运输的作用日益凸显，而发展成为我国大型货物运输以及远洋运输中的一种重要方式。基于这样的发展环境，我国的造船业也越来越活跃，各大船舶制造企业开始对其进行改造与升级，船舶自动化发展的水平日趋稳定提高，特别是对于船舶机舱的优化更是非常的显著。作为船舶中对机器进行装置的场所，船舶机舱将机舱中的动力系统和各类相关的辅助系统所进行的监测、控制和报警集合为一个系统，使得船员对船舶进行操作的难度有效降低，也极大地促进了舰船系统运行可靠性和稳定性的提高。

1 舰船机舱自动化的含义和发展

1.1 舰船机舱自动化的含义

舰船机舱自动化，指的是舰船机舱的自动化系统在其工作的过程中，通过将现代化的技术运用到舰船的机舱中而实现自动化管理的目的。作为舰船当中重要的构成部分，舰船机舱主要包括舰船电站的风机、锅炉、各种油泵以及相关参数等的监测和监控工作，还包括对泵、发电机以及螺旋桨等所做出的实时控制。机舱监控是舰船控制系统中的核心，而舰船机舱则为舰船航行中提供了全部的动力支撑。

1.2 舰船机舱自动化的发展

最初，机舱自动化系统是通过继电器的应用来完成对其进行控制的目的，而伴随着计算机技术的飞速发展和运用的普遍性，在机舱自动化系统中不断地运用了计算机和嵌入式技术，使机舱自动化的集成度越发的显著。

20 世纪50、60 年代以前，舰船机舱自动化开始兴起，在那个时期，机舱中仅有个别的设备实现了单机自动控制。之后，舰船自动化技术发展开始步入了快速发展的阶段，船舶的可靠性指数越来越高，自动化系统的作用更是越来越完善，使其在舰船中较大层面上发挥了所具有的重要功能。这一阶段主要属于分布式计算机控制和模拟控制系统阶段。尔后，现代舰船在其电机以及电力系统的控制方面提出了愈来愈高的要求，需要舰船机舱自动化系统具有较高的可靠与稳定性。因此，很多国家的航运系统都创建了舰船操纵与管理中心，发展集成操作系统，构建了船岸一体化网络，对船队控制系统进行开发而产生网络型舰船集中控制系统，这是当前全球先进机舱自动化技术的体现。

2 舰船机舱自动化发展的整体技术要求和机舱自动化现状

船舶机舱是为船舶航行提供运行动力的地方，在这里几乎集中了船舶上所有的动力装置，因此，机舱的自动化程度越高，船舶运行质量越高。

2.1 舰船机舱自动化发展的整体技术要求

就机舱自动化发展的整体技术而言，应该满足以下几个方面的条件。

第一，要具备较为完善的自检与自我诊断的能力。

第二，应该便于设计、使用、管理与培训。

第三，应该使用系列统一的微机控制，所使用的电子元件要尽量为质量较高的元器件，规模化的集成电路，模块化的结构，方便进行修改的软件，根据相应的需要使用方便进行于更换、维护以及扩展的硬件，比如，转速以及螺距等较为关键的参数，应该使用双传感器，应该与国家与军用的规范和舰船环境标准的要求相适应，使用不间断的质量较高的电源；应该确保软件固定化，采用硬件对软件加以支持；为了便于对报警设定值、控制程序曲线等进行调整和修改，要选择有人机对话插座的中心站以及分站。

2.2 舰船机舱自动化技术现状

20 世纪80 年代，无人值班机舱就已发展得较为成熟，而后的10 余年间，机舱自动化仅仅更新了一些器件，为其功能方面做出较为显著的改变。而20 世纪90 年代之后，机舱自动化朝着网络化发展，并取得了较为显著的效果，机舱自动化系统采取的是分布式计算机系统，对于计算机网络技术发展十分的依赖。

基于此，机舱自动化系统采取了现场总线技术，这是由于在工业自动化控制方面，现场总线技术得到了较为良好的运用，同时，还产生了基于分布式计算机与现场总线控制系统相混合的机舱自动化。

就柴油机故障和诊断，以及对工况所做出的分析与检测系统层面所作出的相关研究，尽管存在各种类型的产品，然而，具有较大的技术难度、较为复杂的系统，难以看到较为实用的产品。

随着人工智能技术以及专家系统的运用，相关的研究则得到了迅速的发展。就系统软件的构成来看，主要包括由软硬件所构成的舰船机舱检测报警系统、监控机运行所需的监控软件模块，智能节点模块内部，以及采集与处理程序模块。就硬件构成来看，则包括主服务器、通信电缆、打印机以及眼睛报警板和专用键盘等。

3 舰船机舱监控自动化发展趋势

随着计算机网络技术的飞速发展，云计算的出现，舰船机舱自动化开始朝着云计算监控网络化方向发展。作为舰船控制系统中的中心部分，舰船机舱监控系统指的是对舰船机舱进行监控管理，舰船机舱为整个舰船的航行中必须的空调系统、控制系统以及照明和电力系统等所有动力等所需的所有能量，而在现代化的舰船管理中，机舱的自动化监控系统也得到了十分广泛的运用。通常来看，控制过程以及动力设备参数主要所依靠自动调整系统；但是，主轮机系统，则是进行动力供应；而监控预警系统以及机舱电力设备控制系统则是舰船机舱通常用途中必须具备的系统单元。由于上述几个系统是否能够协调运行对于舰船能够安全稳定航行具有十分重要的影响，所以以上几个系统对于机舱自动化监控来说是必须的。

但是，我们依然可以看到，基于云计算网络的舰船机舱监控系统在其运行中也依然具有一些技术方面的问题需要在以后的发展中进行改进，比如，关于云计算服务端软件所进行开发的成本上比较高，但是，在应用上确实相对匮乏；船岸通信系统在数据传输的稳定以及延时性上提出了较高的要求，然而，成本也相应提高；机舱各项子系统中拥有巨大的数据量，同时，数据的采集变量也会非常多，都会给现场总线传输速度带来较大的挑战。

通过对舰船机舱需求所做出的分析，给舰船机舱智能化监控系统的发展奠定了一种全新的发展思路，即基于当前所开发设计的云计算网络的机舱状态监控系统，提高整个监控体系对数据进行处理的能力以及提高其传输的速度，对云计算监控系统进行充分的优化，使船员的工作负担能够在最大程度上得以减轻；对监控所获得的大数据进行充分的挖掘，使其能够针对机舱故障实现自动诊断处理并做到实时预报警，而使事故出现的概率降低，提高故障排除的速度。另外，随着计算机以及通信技术的深入发展，舰船机舱自动化系统会更为智能化，这对于舰船航运事业的发展会具有较大的推动作用。