船舶電站功率管理系統（PMS）的軟件設計

李金成，周泊龍，孫中岳，薛彩霞

（江蘇科技大學 計算機學院，江蘇 鎮江 212003）

船舶電站功率管理系統（PMS）的軟件設計

李金成，周泊龍，孫中岳，薛彩霞

（江蘇科技大學 計算機學院，江蘇 鎮江 212003）

為了適應船舶電站功率管理系統智能化、電氣化、大數據的發展，本文提出了基于SQL2008數據庫，采用模塊化設計，支持后臺管理的設計方案，并完成了軟件系統的開發。系統將電站劃分為不同工作模式，在各自模式下，實現了對電站功率的分配，管理，監控。通過現場調試表明：系統功能強大、運行穩定、方便升級、支持后臺管理、人機交互友好。

功率管理系統；數據庫；模塊化設計；面向對象

船舶電站系統是船舶運行的心臟，如何確保船舶電站系統更加高效、穩定運行，是船舶電氣工程師不斷研究的的課題。隨著船舶大型化，復雜化，智能化的發展，傳統的功率管理系統因為功能單一，人機交互差，不方便升級，已經不能滿足時代要求[1]。針對以上問題，文中基于數據庫處理大型數據的優點，結合模塊化管理思想，開發了可升級、支持后臺管理、人機交互友好的船舶電站功率管理系統[2]。

1 系統設計思路

文中設計的船舶電站功率管理系統 （Power management system，PMS）主要設想：是工作人員通過計算機在線監視電站運行、根據現場需要給出控制指令，系統故障時給出報警提示工作人員及時處理[3]。具體流程是：操作人員運行系統

1）首先操作人員根據工作需要選擇運行模式，模式包括：航行模式、停泊模式、工作模式。

2）選擇模式后，啟動相應發動機，負載，并調用控制信號，調用負載優先級，保持系統正常工作，工作人員根據現場需要管理電源負載。

3）系統反饋電站當前運行情況給用戶界面，顯示在線發電機組，可用功率，在線負載。通過鼠標鍵盤給出指令，控制電站運行，電站異常時系統給出報警提示，并提示故障處理。系統支持后臺管理，允許操作數據庫[4]。系統設計的流程圖如圖1所示。

圖1 系統設計思路圖

2 系統功能

文中設計的功率管理系統根據功能劃分為3個模塊：電源模塊、負載模塊、報警模塊。電源模塊負責發動機的啟停、并車解列、失電時快速恢復；負載模塊控制負載的斷開閉合、功率限制、重載詢問；報警模塊反饋系統運行狀況，異常時發出報警信號，提示故障解決方案。具體功能如圖2所示[3]。

圖2 系統功能圖

3 系統實現

在確定了系統設計思路，明確系統功能后，就可以研究系統電氣信息，建立系統數據庫，編寫對應函數，最后進行系統調試了，實施步驟如圖3所示[4]，詳細說明如下：

圖3 設計步驟

3.1 獲取電氣資料

硬件是系統的基礎，只有了解了系統硬件才能有的放矢。硬件的信息包括功率管理：1）系統設備連線圖，包含硬件組成與硬件間的電氣連接控制關系。2）工業上位機與下位機IO通信接口信息。通過分析系統電氣資料，可以更加了解系統結構，在軟件設計更有針對性[5]。

3.2 建立數據庫

隨著船舶大型化、智能化的發展，產品更新升級得越來越快，船舶電站功率管理系統設備的數據也越來越龐大，數據冗余嚴重[6]。數據庫技術的應用，實現了系統整體數據的結構化，使數據與操作分離，減少了數據冗余，數據重復使用，使用效率高[7]。本系統應用SQL SEVER 2008數據庫，根據系統設計要求，數據庫的主要信息如下：

1）電源信息表：主鍵是發電機名稱，記錄，電網運行狀態（運行狀態為1，斷開狀態 0），即時功率，額定功率，電壓，電流，頻率等[8]。

2）負載信息表：主鍵是負載名稱，記錄負載優先級，負載額定功率，即時功率，轉速等等。

3）控制信號表：記錄電網中各種開關，斷路器，變壓器[9]。

4）異常處理信息表：主鍵是異常狀況，記錄異常報警響應單元，異常時激活報警單元，給出參考處理異常提示[10]。

5）歷史故障信息表：記錄電網曾經故障信息，以及故障解決方案，以便于工作人員更好了解電站的問題，遇到相似情況可以方便應對。

3.3 為命令添加事件處理函數

系統中的每個命令都是通過事件處理函數執行的，系統功能函數主要獲取當前發電模塊、負載模塊功率信息，給出命令處理方案[11]，系統重要的函數及其功能說明如下：

1）電源功率函數：通過訪問電源信息表，查找在線發電機，對在線發電機即時功率疊加，即可求出當前電源模塊輸出功率。

2）負載功率函數：類似電源功率計算，查找負載信息表，對負載即時功率疊加。

3）重載詢問函數：在系統有重型負載需要啟動時，首先求出系統剩余功率 （在線發電機額定功率總和-即時功率總和）是否大于重型負載啟動功率，大于啟動，小于繼續下一步[12]；再次計算潛在功率（負載優先級小于重型負載優先級的負載總和），如果剩余功率加上潛在功率大于重載功率，啟動，小于進行第三步；最后計算可用發電機功率總和，大于重在功率啟動，否則限制重載啟動[13]。

4）斷電恢復函數：船舶斷電是船舶電站的重大故障，為了減小故障帶來的損失，系統會斷開故障發動機、故障負載，并且斷開優先級小的負載，將離線發動機投入電網運行，以使電網能在第一時間恢復電力[14]。

3.4 系統實現

根據系統要求，系統程序主要界面如圖4所示，系統即時顯示當前電源、負載功率信息，支持模式切換，后臺管理，支持用戶自定義，用戶既可以方便高效控制船舶電站，又可以根據自己的喜好自定義系統設置，并且支持數據庫管理，后臺二次開發，可擴展性良好。

圖4 系統主要界面

4 結 論

通過需求分析，模塊化設計，建立強大的數據庫，文中設計的船舶電站功率管理系統既能滿足當下客戶需求，又支持用戶自定義開發，可以根據船舶電站的改造，修改數據庫，管理后臺，功能強大、控制效率高、人機界面友好、擴展性好、維護方便[15]。系統吸收了當下的信息化技術，使船舶電站功率管理系統更加現代化，智能化，在船舶應用上大有可為。

[1]譚啟韜.電力推進型船舶PMS電站管理系統設計[J].電子世界，2013（12）：47.

[2]喬顯輝.由一例接地故障談船舶電力系統的管理[J].中國水運（下半月），2013（4）：92-93.

[3]凌良勇.基于模式控制的PMS在工程船舶中的應用研究[J].船舶，2014（4）：98-104.

[4]黃鵬，蔡鴻武，柯常國，等.某游船電力推進系統方案設計[J].船電技術，2009（9）：1-5.

[5]陳曙梅，汪戰軍，楊東亞.淺談耙吸挖泥船的結構設計優化[J].船舶，2012（1）：29-32.

[6]杜之富，李磊，韓華偉，等.碰撞分析技術在鋪管船安全性能評估中的應用[J].船海工程，2013（3）：25-28，33.

[7]孟小峰，慈祥.大數據管理:概念、技術與挑戰[J].計算機研究與發展，2013（1）：146-169.

[8]張統光.淺析船舶電站容量確定和計算方法[J].中國水運（下半月刊），2011（2）：106-107.

[9]朱永祥，程浩忠，安亮.基于PPU的小型船舶電站經濟型控制方案研究[J].重慶交通大學學報：自然科學版，2011（5）：1044-1048.

[10]周湘麗.論船舶電力系統的設計[J].珠江水運，2012（8）：62-64.

[11]范大鳴.船舶電站自動控制系統的設計 [J].船舶，2010（5）：39-40，46.

[12]陳次祥，唐石青，王良秀，等.電力推進技術下的船舶電站發展[J].艦船科學技術，2010（8）：30-32.

[13]席雯.船舶電站自動控制系統的設計與實現[D].武漢：武漢理工大學，2012.

[14]嚴浪濤，王丹，楊敬東，等.船舶電站重載詢問功能的設計與實現[J].中國造船，2013（1）：222-228.

[15]范大鳴.船舶電站自動控制系統的設計[J].船舶，2010（5）：179-184.

Ship power station PMS control strategy research

LI Jin-cheng，ZHOU Bo-long，SUN Zhong-yue，XUE Cai-xia
（College of Computer of Jiangsu University of Science and Technogoly，Zhenjiang 212003，China）

In order to adapt to the power management system on ship which is more intelligent，electrified and complex，i come up with a design which use the SQL2008 database，modular design，Support background management，and then i complete the software system.In the system can distribute govern supervise the power on ship.Filed test prove that the system is powerful，stable，convenient to upgrade，easy to do background management，and the interface is kind.

power management system；database；modular design；object-oriented

TN27

A

1674－6236（2016）23-0074-02

2015-12-05稿件編號：201512054

李金成（1989—），男，湖北黃岡人，碩士。研究方向：船舶電站、功率管理系統、數據庫。