综合平台管理系统的应用及改进

陈 明，陈 静，杜智慧，朱慧敏

应用研究

综合平台管理系统的应用及改进

陈 明1，陈 静2，杜智慧3，朱慧敏3

（1. 海装驻广州地区第一军事代表室，广州 510715；2.广州海关，广州 511457；3.中船黄埔文冲船舶有限公司，广州 510715）

本文介绍了综合平台管理系统及船舶综合管理系统的应用情况，以及国外知名综合管理系统的功能特点。结合分析国内平台管理系统与国外船舶自动化系统的差距，为下一步国内综合平台管理系统的发展提出了一些建议。

综合平台管理系统 信息网络 监测报警 在线训练

0 引言

目前世界各国都在竞相发展及应用综合平台管理系统，综合平台管理系统（IPMS）就是通过计算机网络，对舰船平台系统进行集中监视、控制和管理的自动化系统[1]，包括综合舰桥系统、标准监视和控制系统、综合状态评估子系统和损管系统[2]。目前能提供综合平台管理系统的集成商主要有ABB、Konsberg及L3-MAPPS公司等。挪威kongsberg海事公司的K-Chief700船舶管理系统，具有报警、监测、控制系统、管理及模拟和训练等功能，是目前远洋运输船舶及工程船配置最广泛的船舶信息管理系统。我国已开始装备应用综合平台管理系统，但和国外同类型的产品相比，还存在一定的差距。有必要对比分析国内外综合平台管理系统的功能特点差异，提出改进建议，加快推进国内综合平台管理系统的性能提升。

1 国外综合平台管理系统的应用分析

1.1 国外综合平台管理系统网络构架

L3-MAPPS公司的综合平台管理系统是采用分层基本结构和分布式体系结构。信息基础层是综合平台管理系统信息传输、处理和数据存储的核心。主要包括综合信息网络、数据中心和信息安全防护设备。网络采用以太网，选用双冗余结构，支持TCP/IP通信协议，拓扑结构为环型。采集控制层处理由各设备传感器采集的信息，通过现场总线（Fieldbus）、串行连接，并对采集的信息进行综合，控制执行机构完成各设备的监控，同时完成信息交换的任务[3]。

挪威kongsberg 海事公司的K-Chief700船舶管理系统，具有报警、监测、控制系统、管理及模拟和训练等功能。该系统是一个采用共用技术，具有开放式与通用化体系结构，基于模块化软硬件的分布式控制与监测系统。系统的核心是下层的模块化智能分布式处理单元（DPUs、远程I/O），由其完成所有监测和自动化控制功能；系统的上层是集中的人机交互操作站；中间层是连接分布式处理单元与操作站的双冗余处理总线和通信网络[4]。系统体系结构如图1所示。

图1 K-Chief700系统体系结构图

1.2 K-Chief700船舶管理系统主要功能及特点

1.2.1操作及显示功能

K-Chief700系统是基于分布式的数据采集和处理模块，由这些模块组成的相对独立的子系统相应控制船上的不同设备，通过冗余系统和远程通信构建了分布式和开放式的系统。K-Chief700系统提供了安全、统一和直观的用户界面，减少了误操作的风险，提高了工作效率。每一个操作站都是自成一体并且具有独立处理能力。设置有从只有监测功能到允许对所有系统控制、维护和配置的操作权限和功能级别权限。

1.2.2故障诊断功能

K-Chief700系统考虑了系统的安全性和可靠性。它确保所有层面的冗余，包括工作站，通讯连接，进程控制器、输入输出模块及供电。内置的自我诊断功能监测所有系统的组成部分和内部通讯，如果发现有故障，将会报警并且自动执行例如故障安全机制等纠错行为，在系统部件出现故障时也会启动自我诊断功能。多功能的I/O单元具有各信号的线路故障探测，以及内置的接地监测功能。

1.2.3在线用户手册支持功能

设置有在线用户手册，以帮助操作人员进行系统操作，并对维护和解决问题时起指导作用。如图2所示。

图2 在线用户手册视图

1.2.4 辅助系统的监控功能

除具有推进监控、电站监控等常规的功能外还具有饮用水系统、阀门遥控、液位遥测、压载控制、锅炉、压缩空气系统及泵、空调通风等辅助机械的监控功能。可遥控起停泵浦，进行单速或双速控制，并对备用泵控制，可设置全船失电后的顺序起动，可进行运行时间统计。可对通风机进行遥控及速度控制，可设置全船失电后的顺序起动并进行运行时间计算。典型界面见图3所示。

图3 辅助系统监测控制界面

1.2.5 强大的报警监测功能

K-Chief700监测报警系模拟量报警信号有4个可设定的报警限制（高/低和高高/低低），报警可设定延时。可以修改任何报警点的设定值以及临时抑制某一报警点（密码保护）。报警信号可以显示传感器信号异常报警（短路、开路、传感器故障），可以设置指定目标和控制区域的报警信息。具有报警打印功能，可以设置成打印全部报警信息或事件，或选择部分的报警和事件。具有报警记录功能，操作者可以随时查找一段特定时间和特定控制区域或设备的报警和事件历史。系统内的趋势记录系统允许用户定义合适的趋势记录视图，视图可组合任何报警点、范围、时间间隔和其它平均值等参数。趋势记录系可用于设备维护和控制优化。

图4 趋势图界面

设置有报告系统，可提供定期报告、日志报告、时报告、舱容报告、机械性能报告等。报告可以打印、显示或者存在适当的硬盘上，可以以多种格式保存（如text、MS Excel、 HTML等）也可以传送到外部计算机器系统。

2 国内综合平台管理系统组成及功能特点分析

国内综合平台管理系统主要包含推进监控分系统、电站监控分系统、损管综合监控分系统、综合保障管理与决策等分系统及公共网络组成。公共网络即平台综合信息传输网络，网络类型采用以太网，选用双冗余结构。

推进监控系统采用监控系统网络结构设计为两层双冗余网络结构。上层为数据信息传输网，采用高速工业以太网，基于综合平台管理系统网络架构，主推进装置控制监测系统上层网络设备通过交换机接入综合平台管理系统主干网，通过主干网实现各上网设备之间的数据传输。下层为实时数据采集网和实时控制网，采用CAN现场总线。上、下层网络均采用双冗余结构，可实现网络故障切换或热备份。安保、控制、监测报警采用采用双冗余CAN现场总线，通信协议以CAN2.0B规范为基础,采用标准化硬件设计要求规定的通信协议框架[2]。

电站监控系统同样采用两层双冗余的网络构架。电站监控系统以太网通讯接口，提供整个电站系统的监测参数和故障报警信息。电站控制工作站和机组控制器之间通过CAN2.0B双网进行信息交互，电站控制工作站向控制主机发送操作控制指令，并接收控制主机的数据信息并加以图文显示。采用标准化硬件及双冗余网络实现对电站分系统实施自动控制和管理、监测、越限报警和安全保护功能。

损管监控由损管监控台、信息显示大屏，损管监控箱、接线箱及各类传感器等组成，以损管控制站为核心，构成一个CANBUS现场总线，进行损管信息监测报警及损管控制的监控系统。

综合管理与决策功能，利用平台主干信息网和综合平台管理分系统交互数据，通过数据库存储和管理实时数据、历史数据以及其他非结构数据，提供包括平台综合状态显示、事件总览、系统报警、关联事件分析与决策建议[5]。

3 国内与国外综合平台管理系统对比及分析

综合对比分析国内与国外综合信息管理系统的组成及功能特点，我们离国外先进的船舶信息管理系统还有一定的差距，主要区别差距见表1。

表1 国内与国外综合平台管理系统对比与分析表

4 综合平台管理系统的改进建议

结合对比分析国内IPMS系统和K-Chief700船舶管理系统的功能特点，国内IPMS系统可以充分借鉴K-Chief700船舶管理系统的成功应用经验在以下方面改进提高。

4.1 综合保障能力改进

综合保障系统软件已设有备品备件、专用工具、仪器仪表等管理模块，但软件里面的数据信息仍是空白。应该把保障数据信息输入到软件中去，实现保障管理功能的充分运用。

4.2 互联互操的功能实现

目前机电集控室并排设置有损管监控台、综合管理决策台、主推进控制台，还是按功能类别进行设置，每个控制台只能执行特定的任务，不能互联互操。应考虑在相同的标准平台上，安装统一的系统软件实现互联互操功能，可提高整个平台管理系统的安全性和冗余性。

4.3 监测控制功能拓展

应实现对全平台的监测控制,应考虑将阀门遥控、海水系统、淡水系统、压缩空气系统、锅炉、泵浦、空调通风等辅助机电设备纳入综合平台监控管理的对象，提高全船的信息化水平。

4.4 实现在线训练系统

国外的船舶自动化系统已设置在线训练系统,系统可以从正常运行转状态切换到在舰训练状态。在训练状态，综合平台管理系统能自动生成各种实时数据，模拟各种状态，而操作人员的操作与控制程序则与正常运行时完全一致。在线训练系统是实船训练，能帮助舰员迅速掌握舰船平台设备的使用、维护，正确应对各种突发情况，其训练效果是一般仿真系统无法比拟的。

4.5 拓展综合状态评估与维护系统

发展综合状态评估与维护系统，使系统能够记录舰船平台设备的工作日志，能够监视、追踪设备的运行状态。提供使用维护、计划维护建议。系统保存设备的各种故障模式，通过专家系统的智能推理，对设备运行的性能和趋势进行评估，对故障进行定位，并为故障诊断和日常维修提供帮助。

4.6 设置在线用户手册

综合平台管理系统所有分系统应设置在线用户手册，以帮助舰员进行系统操作,提供综合平台管理系统的操作使用和维护建议。综合平台管理系统还应设置图纸文件管理功能，能对平台设备随机完工资料、培训教材（操作手册）、维护保养手册等资料管理以及查询。

4.7 设置自我诊断功能

软件设计上应设置有自我诊断的功能，当发生故障时，可作出相应的纠正措施；Kongsberg的自动化系统已经具有报警信号自检功能,可以显示传感器信号异常报警（短路、开路、传感器故障）等,目前我们船上的综合平台管理系统还不具有此功能，应考虑类似的智能报警监测能力，对报警做出判断和响应，以辅助舰员处理操作过程中的报警。

5 结束语

综合平台管理系统的发展要以需求为牵引，充分吸收借鉴国内外船舶自动化监测系统的装船应用经验及用户的意见，加强优化改进，在综合保障能力改进、互联互操的功能实现、监控控制功能提升拓展、在线训练系统实现、充实拓展综合状态评估与维护维修系统等方面进行完善改进，使综合平台管理系统更发挥更大的效益。

[1] 黄龙水. 舰艇综合平台管理系统基本结构分析[J].舰船电子工程. 2004(6): 50-56.

[2] 袁伟. 舰船综合平台管理系统设计[J].舰船科学技术. 2013(7): 145-138.

[3] L3 MAPPS. Integrated platform management system [EB/OL]. www.l3t.MAPPS.2022.

[4] Kongsberg. K-Chief 700 Integrated Control System ProductDescription[EB/OL].www.Kongsberg.com.

[5] 王征. 综合平台管理系统在综合电力船舶中的应用研究[J]. 装备制造技术. 2017(1): 109-111.

Application and improvement research of integrated platform management system

Chen Ming1, Chen Jing2，Du Zhihui3, Zhu Huimin3

(1. Nava No.1 military representative office in Guangzhou District, Guangzhou 510715;2.Guangzhou Custom, Guangzhou 511457; 3. CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Company Limited, Guangzhou 510715)

U664

A

1003-4862（2022）07-0065-03

2022-04-11

陈明（1982-），男，工程师，研究方向：船舶电力系统及其控制技术。E-mail：13715034@qq.com