船舶电气自动化发展及其设备故障排除方法分析

廖勇

摘要：随着社会经济的高速发展和现代科学技术的进步，电气自动化技术在各行各业中的应用越来越广泛，特别是在船舶制造业中，电气自动化技术发挥着极为重要的作用，为我国船舶制造业的发展提供了强大的推动力。船舶在航行或作业中，由于一些因素的影响使得电气自动化设备常常出现一些故障或技术问题，进而對船舶产业的快速发展造成了一定的阻碍。本文主要针对船舶电气自动化及其设备故障排除方法作出分析，首先介绍船舶电气自动化系统的构成，再分析船舶电气自动化发展，最后针对船舶电气自动化设备的相关故障排除方法进行简要的讨论。

关键词：船舶;电气自动化;设备故障;故障排除

全球经济一体化和世界各国之间贸易往来的增多，推动了海上贸易市场的不断扩大和良好发展，而船舶作为海上贸易的重要交通运输工具发挥着不可替代的作用，为满足市场发展的需求，船舶制造业不再局限于传统设备生产和技术的应用，开始引入自动化技术，使得船舶设备和系统的整体功能和性能得到了大幅度的提升。受科技研发水平的局限和多种因素的影响，电气自动化系统和设备虽然有效提升了船舶内部的管理和运行水平，但也时常出现一些故障和问题，这就要求相关技术部门必须根据船舶电气自动化设备的结构分析造成故障的原因，并采取有效的排除方法，以确保船舶电气自动化设备运行的质量，为船舶电气自动化的持续发展提供不竭的动力。

一、船舶电气自动化相关构成

总体来讲，综合性较强的船舶电气自动化通常是由多个自动化系统控制完成，主要包括两个主控的工作母站和几个辅助控制的工作子站，驾驶舱需设定一个控制母站，机舱控制室设置一个控制母站，两个母站完全独立但相辅相成，当其中一个电气自动化系统母站出现故障或运行问题时，则另一个备用母站则可以直接切入运行，以保证船舶的正常运行，两个母站同时运行也可以使船舶的安全性更高、性能更强。其它电气自动化子站可以根据实际用途、使用功能分别与不同的母站连接，也可以按照不同要求设置不同的通道数目和连接顺序等等。而分控系统则是根据船舶的实际自动化程度与用途来进行确定或设计，例如主机遥控、自动网络导航、天气或海况预警、负载控制等等[1]。

二、船舶电气自动化整体发展

相比于国外发达国家船舶电气自动化整体发展水平，我国船舶制造业虽然已经发展很长一段时间，从自动化技术研究水平和所掌握的技术先进性角度来说，其整体发展时间相对较短，但通过不断的努力研究，借鉴国外先进技术经验，我国船舶电气自动化技术相对已经越发成熟，尤其本世纪以来计算机技术的辅助发展和嵌入应用，为船舶电气自动化的发展奠定了技术基础，通过电子计算机实现了船舶的自动化驾驶，船舱管理、货物管理的自动化控制，进而完成了一系列电气自动化系统的配备和完善，这也是船舶自动化系统的实际要求。目前我国的船舶电气自动化技术的应用越来越广泛，虽然与国际发达国家相比仍存在一定差距，但距离正不断缩小。

国际上船舶电气自动化早已十分成熟且先进，例如著名的船舶电气产品公司中西门子与约克的技术一直处于世界前列，德国西门子公司所设计的SMOS MAC系列将程序分解成为多个小型只控制单位，并进行分片操作，如此就能够实现船舶电气自动化系统的开放化，可以进行故障的自行检测和预警以及诊断，此外，在控制和机舱管理方面的自动化水平也大幅度提升，如动力系统、燃油系统、自主导航系统等等都实现了自动控制，尤其在燃油消耗、船体内液面检测、货物装卸和安全防卫等方面的功能较为突出。需要重点提出的是，SMOS MAC55设计了整列的外端接口，能够实现内部数据信息与其他电子设备的互换，船舶自主管理系统、无线通信系统都能够与卫星联网，实现多端异地控制。

三、船舶电气自动化设备故障的排除方法

船舶是目前海上运输的一种主要交通工具，在国际物流贸易中有着十分重要的作用，船舶电气自动化设备在运行过程中，其最主要的问题就在于运行稳定性。在产生系统故障时，相关技术人员需要针对产生故障的位置进行快速的定位和分析，再采取针对性的措施进行及时排除[2]。

第一，故障检测。

故障排除前需要进行故障数据信息的获取，船舶电气自动化系统的实质是属于数据传输系统，利用线路之间的有效耦合、连接是不同设备得以正常接收与传输信息，在作出相应的控制动作，如此就能够实现各设备的自动化控制。船舶电气自动化系统当中较为常见的故障为电路接触问题或电路短路问题，因此，电气自动化在故障排除中重要的一点是进行电路故障的定位、定义，这也是船舶自动化系统故障排除的基本要求。船舶电气自动化系统故障检测需要通过一定的流程，故障数据源的获取是整个故障排除流程的基础，数据源的合理性也直接决定着故障检测的准确性以及效率，通常可以通过仿真来实现船舶电气自动化技术的模拟，实现船舶电气自动化系统运作基础数据的获取，再将其转化为原始的CSDF文件后提取相关数据，并作出处理，为故障排除提供参考依据。如使用二分K均值聚类方法，在标准数据特征合集中进行故障合并，可得出类故障数据集，以此为基础依据编写船舶电气自动化故障检测程序，以聚类法与重建法来实现故障程序、检测程序的编写，用于确定对船舶电气自动化系统故障的检测，而且也可以为故障排除提供一定的理论保障。

第二，故障位置的准确定位。

运用计算程序能够诊断出船舶电气自动化系统故障理论距离，并初步判断出样本是否存在故障，以此为基础进行故障的识别和检测，同时还需要实现对故障的准确定位，如此方才能够对故障恢复提供准确的详细信息依据。通过对故障横向坐标与纵向坐标位置的计算，分别确定故障类分布中心的具体坐标位置后，再利用程序计算来实现对故障位置的精确定位。

第三，故障排除与恢复。

在进行故障检测、诊断和具体定位后，根据获取的故障信息与故障位置信息可以为故障的排除提供充足的参考数据，再以此为依据进行故障排除与恢复技术方法的选择，一般来讲，船舶电气自动化系统故障的排除方法直接决定着故障恢复的效率和排除后运行的稳定性，由于船舶电气自动化系统较为复杂，所以其系统故障的排除与恢复过程也较为繁琐，因此，系统故障的排除需要考虑多个目标、多种不同客观因素的约束和影响。例如船舶电气自动化系统中有着大量的电气自动化设备，如分段开关、联络开关，如果系统中发生故障，其故障排除求解空间会较为宽泛。在进行了故障类型检测和计算后再作出精准定位，再以具体故障类型通过系统自动故障排除技术进行数据修正，根据实际情况进行故障恢复，如需要进行人工手动排除则要根据故障类型选择合适的排除技术方法，一般可以根据故障实际，结合船舶电气自动化系统的模块化设定进行“替换部件”方法来实现故障的排除。

总结来讲，首先是进行故障检测，并进行故障定位，再将最终计算出的数据内容传输至系统平台作出具体计算，根据故障定位数据将故障位置周边开关关闭后使故障得以隔离，其次是故障隔离后电路会处于失电状态，此时通过故障信息深度分析后采用替换法进行故障源替代，或采用差分进化算法恢复故障，再重新接通电路，以达到快速排除船舶电气自动化系统故障并恢复稳定运行的目的。

结束语：

结合上述文章内容所述，自动化技术的发展速度不断提升，并在我国各行业当中都得到了广泛的应用，而船舶行业要想实现电气自动化设备功能的全面发挥和保证其设备运行的稳定性，就需要掌握电气自动化设备的构成并做到对船舶电气自动化设备故障的及时排除，如此才能够保证船舶运行的安全性和稳定性。

参考文献：

[1] 杨洋. 船舶电气自动化的发展及其设备故障的排除[J]. 船舶标准化工程师， 2018， 051（005）：37-39.

[2] 陈鹏， 陈黎雄. 船舶电气自动化的发展及其设备故障的排除探讨[J]. 华东科技：综合， 2020（2）：1.