船舶电气自动化技术探讨

高 迪，张 昊

（烟台派格船舶设计有限公司，山东 烟台 264000）

0 引言

船舶电力自动化控制系统与一般计算机系统结构之间存在着一定的差异，受船舶内在结构的影响，在有限的距离内，为了最大限制保障计算机系统工作功能的整体性，要求指令将控制器的基本结构与船舶实际工作的能耗要求进行精确连接，从而实现了船舶内动力资源的连续供给，并保障了国内机械设备的正常管理工作要求。船舶电器智能作为一个综合性工艺体系，必须经过专门目标的设计，能在最大程度保障信息系统在运行过程中的高度稳定和安全性准确。另外，电气自动化技术也是造船智能工作能力的核心所在，通过搭载智能平台，可以高效进行数据资料的精确化传递，以减少对人力的投资，从而改善了造船效率[1]。

1 船舶电气自动化技术基本的特点

1.1 综合化

船舶电气自动化技术一个普遍的特征是综合化，在现代信息技术的背景下，通过集成系统对船内机械实施质量管理，促使工艺的时效性和整体性得以发展，而且各个作业工艺间并没有相互作用。对船舶电气控制体系来说，如果采用了综合化控制，就可以提高控制系统工作的稳定性，为各项高新技术的广泛应用提供了载体[2]。

1.2 网络化

船舶电气自动化系统的实现，主要是以无线传送机制和有线传送机制二个方式，在计算机的帮助下，使信息传递工作能在不同模块和指令之间实现递进，并确保每一个数字信号都能更精确的作用于整个设备载体中，使系统在完成某一个功能任务时，需要按照系统编程的命令工作，进而推动船舶电气自动化技术的有效发展[3]。

2 电力电子技术的应用

电力电子科学技术在造船中，一般广泛应用于轴带发电和能源推广等领域方面。21 轴带发电技术在造船的航运费用中，能源费用约占了50%～60%，所以研制和使用各种节能设备是非常关键的。轴带发电已成为舰船节能的重点设备，也将逐渐装备到舰船。由于轴带发电机由发展主轴旋转驱使，其速度随主机设备速度而改变，从而得到恒频稳压的电能也是其重要问题。可以通过根据主控设备的工作状况和海情对轴带发电机进行调控，所用的恒频方法通常可分成机械式和电动方法两种，但由于电力电子器件的发展，目前轴带发电系统几乎全部采用晶闸管逆变方式。当船舶电能损耗增加，而T/G 又无法满足用户需求时，S/G 用作发电厂向船舶电网供水；若当电能损耗降低时，又产生了剩余输出功率时，其S/G 值可用作发动机向船舶电网中吸收的电功率来促使主发动机推动。保证电气设备单元处于正常运行的情况下，而其他电气设备单元则保持在待机状态。

2.1 兼容保护技能

在船舶电气设备自动化技术中，由于其所处的工作环境恶劣，要想设备的工作过程比较顺利，则要采用电磁兼容保护技能，从而于使得船舶设备的抗干扰能力大大地提高。在船舶电气系统中，要便于形成设备操作环境必须有这样的一些要求作为技能基础：要具备相应的扰动源；有良好传播媒介；对接收的模块比较敏感等。而使用电磁相容性技能，最主要的一项工作便是把其中一些要求给打破掉，以使得设备无法完全接受电磁的影响。在电磁兼容技术中，最重要的步骤便是元器件的选择，以使电器遭受主要信息影响时的敏感性降低，一般在选择元器件时要考虑以下两点：当设备遭受影响后，供电信息的电平往往会超过船舶中设备所规范的电平范畴。而为了保证电气设备的信号频率与被干扰源的主要信息频段一致。所以，为了要使船舶电气系统中设备具有足够强大的抗干扰能力，就必须尽量地选用那些电流范围较大的数字或嵌入式集成电路[4]。

2.2 储备保障技术

想要确保船舶的电气自动技术工作得更为安稳，则必须把电气的自动系统看成是冷储被系统。一般而言，电气自动的储存系统意指将储备设备与电气单元隔离起来，只保证电气单元保持正常工作的状况下，而电气设备单元则处于待机状态。在这些情形下，首先要确定电力运行单位不再工作，而剩余的电力储存单位可以把其工作代替起来[5]。可以对船舶电力自动化技术中的储存单位加以划分，要视储存单位的情况而定，但一般也可以分为两类：暖储存；冷存储。其中，在暖储存系中的自动技术储备单元始终都在工作，所以一旦其技术失灵时，但并非代表其故障率将为零，只是由于冷储存系中的全自动技术一直没有工作，所以在冷储存系中失灵时，故障率也降为零。再设计出此种水冷储备控制系统之后，将可与现代船舶电气自动技术保证相一致的安全性[6]。

2.3 容错保障技术

容错保障技术通常有以下几点优点：可以用于检测判断出设备的故障；可以很好地控制在船舶电气设备系统中发生的故障，并且能够有效采取应对措施处理这些故障。一般情况下，通过使用容错保护技术可以把船舶的电力自动化技术加以分类，通常可以分成以下三种：首先启动备用发电机组，把正常运行时电气机组中的负载减至最低；启动备用发电机组，而后等待发电机组工作持续一段时间后，再把工作流程中出现故障的发电机组终止工作；再一次重新停止电气机组，同时将备用的电气机组启用起来。但是，当船舶电系统的前两种故障同时发生后，在终止装置工作期间，电力机械设备中会形成一个信号对出现的功能障碍做出相应的阻断，并能持续保持该状况，直至装置的故障完全消除结束。然后再把闭塞按钮按下，这样生成了的闭塞信息才会被取消，并促使再次发出的启动设备生效，若不能依照一定的次序完成，则将无从重新启动该发电机组，而通过此方法，就能够避免或增加电力系统装置中发生的故障，并最后确保了船舶电系统正确的安全稳定性[7]。

3 船舶电气自动化技术发展趋势

随着电力自动化技术的广泛应用与发展，有必要将其运用到造船。中进行综合分析，以及对开发机制的有效整合与电子维护和电子管理技术的更好运用，同时应该按照根据地区别强电与弱电，实现机电集成管理和监控的战略，积极运用人工智能技术、项目模糊等新技术手段，在造船管理项目中使电力自动化技术能够不断发展，并根据现实融合国际的先进应用水平来提升企业整体的经营管理水平。以保障船只航运的开发价值为基础，以提高海运的便利性和效益。所以只有从根本上适应现代技术发展和市场经营管理的要求，才能进行可持续发展，从而促进了海运管理项目的发展进行[8]。

（1）提高系统自动化效能。在人机接口管理中，设备管理控制机制还应该分析功能，选择机制，通过显卡屏中的软件按钮实现功能与数据的整合，能够为控制系统带来全面优化的保证，而且还能够非常直接地按照要求选择按键，从而提高并保持系统跟进操作的有效性。此外，能够有效降低员工因过于疲惫而产生的工作失误。但是该体系还必须在保证有效性的同时，进一步丰富完善，以适应更多要求。随着电气自动化更深入的应用，也需要更多专业的科研人员积极探索更广泛的应用空间，以降低相应的负面评估标准，让电气自动化真正地深入整个船舶工业的研发之中，让我们更切身地体验到电气自动化所带来的便捷，让更多的人接触并了解这个领域。所以只有将电气自动化的生产效率持续地提升，才可以提高对产品的质量要求，从而推动新产品的开发，为产品创造更大的经济效益[9]。

（2）完善了自动化装备。近年来，由于我国的海洋权益问题获得了各方影响，海上信息交换工程也得到了各个领域的重视，而且这已经逐渐增强了其在社会的重要地位，而且在今后的十个年间，海军装备的现代化发展速度将不断加快。由于国家经济和科技体制的高度整合，科学技术的快速发展，很多企业对自动化技术进行完善，使得在自动化设备改造过程中重视船舶的经济价值，借鉴整体管理的成功案例。在电力自动化生产技术开发与应用技术创新的不断发展过程中，由于需要进行技术架构的整体综合提升，也需要有较大的生产效率与可能性，以及综合维护用于产品开发规范的安全性与节能性，因此船舶机械科研人员们需要对机械设备管理策略、运用机构和技术管理要求等展开仔细调研，在一定程度上推动了船舶电力与辅助机械式电力拖动技术的迅速发展，从而形成了符合市场变化要求的技术创新架构以及寻找新的发展方向与互补的经营策略。

（3）监管制度方面的发展。在智能化系统的结构下，电气智能化系统虽然可以利用过程性命令进行自主化操作，但同时也降低了人员的参与度，如果发生在编程和实施等方面的问题时，势必造成人员对有关设备造成破坏。因此，对船舶需要建立完善的技术监测体系，并利用无线网络、有线联网，以完成对操作工艺、装置操作情况的全过程监测，一旦系统检测的数值超过了系统所能接受的极限值时，则将形成技术预警。另外，船舶还对空中位置技术加以了创新，以提高行驶过程中空间定位的精确性，并增强安全运行性能。

（4）机舱自动监测报警系统的新进展。为了满足现代船舶综合自动化系统和无人机舱的需要，机舱内自动监控与报警管理系统新的发展方向之一是DCS 的广泛运用，便于将监控管理系统所获取的数据情报一揽子管理，并分送到各个场合显示报警，同时也可以在现场管理各种机器的工作。比如DCS 自动监测系统。研制成功先进的DCS 机舱自动监控管理系统。该网络系统主要由三层微机联网设备组成，系统主机站位于集控室，并具有屏幕显示和打印等功能，通讯站、信号交换站以及各分站均位于机舱，通讯站将分台检测到的信号命令传递到系统主机站，同时又将系统主机站的修改参数命令传递至分台；各分站之间则各自单独进行监测工作。各站之间以iBtBus 总线方式连接。该系统把自动化、计算机技术与通信3 种高新技术有机地融合在一起，顺应了当代船舶自动化发展的新潮流[10]。

（5）设备质量方面的问题发展。船舶作为一个高消耗型装置，在长期、高负荷的运转模式下，内部的自动化设备会受到严重的影响，如若相关人员未对设备进行有效地维护和修理会造成设备的严重损耗，增加设备的维修成本，也将降低实际工作品质。因此，相关人员应该重视自动化技术的管理，转变传统的管理理念，对船舶实施统一的管理模式。首先要认真探究电气设备的具体工作情况，了解电气设备在生命周期内所具有的功能属性，然后再根据系统管理方案，通过依托于信息系统的网络平台，将总控制系统和终端控制装置之间形成了一条数据连接渠道，以保证各类信号传递工作的正常进行，从而达到统一设备运营指标。与此同时，还可以设备的故障机制为切入点，解析出在不同运作方式下，自动化工艺过程和设备操作间所产生的相互联动性特点，比如供电系统、控制系统、网络等，并通过对各种控制系统的基本结构信息进行解析，找到在各种驱动方式下，其信息的相互浮动关系，进而为控制程序的正确设计工作提供了基本保证，从而提升船舶效率。

4 结语

总而言之，船舶电气自动化技术的实现，使整个系统进行了自动化、智能化运行，提升了船舶的工作效率。因此，船舶电气自动化技术发展中，应当按照架构化、层级化设计原则上，对项目信息的分担管理进一步完善，让船舶自动化技术要朝着综合化、智能化和网络化的方向发展，以便可以在有效的指令下对系统进行智慧管理工作，以提高系统工作的安全稳定性。另外，对实际设备使用加以扩展时，就需要对实际承接设备工作的各种设备、机构、系统等进一步完善与处理，从而提高了数据接收、发送单元间的响应效率，使关键数据信息在储存和执行过程中，能更精确地执行某一条命令，从而提高了信息处理的针对性，并改善了实际使用品质，进一步保证航运安全，对提高航运经济效益和劳动生产率提升有很大的帮助。