基于技術進步視角研究艦船機艙自動化發展方向

薛佳

基于技術進步視角研究艦船機艙自動化發展方向

薛佳

（南通太平洋海洋工程有限公司，江蘇南通226000）

計算機技術已經被廣泛的應用于更多的領域范圍之中，衡量艦船先進程度的一個重要的標志，已經成為了艦船的智能化和自動化，并且艦船的管理也漸漸地趨向于自動化、智能化以及合理化。艦船機艙的自動控制，艦船數據顯示和采集，發展成為了自動化研究的主要方向。文章針對船艦機艙自動化發展階段、船艦機艙自動化發展總的技術要求及機艙自動化、以及如何實現實現艦船機艙云計算監控網絡進行探究。

船艦機艙；技術進步；自動化

整個船艦控制系統的核心，是機艙監控，船艦機艙提供了船艦航行中幾乎所有的動力支持。伴隨著計算機技術和信息科學技術的進步和發展，船艦機艙的監控技術逐漸更新，船艦的現代化程度也逐漸的提升，集中自動控制系統促使船員只需在監控室就可以判斷機艙的各項指標是否正常。

1 船艦機艙自動化發展階段

自動化船艦機艙興起于上世紀50、60年代之前，那時只有機艙的個別設備進行了單機自動控制。隨后，船艦自動化技術取得了較為快速的發展，可靠性指數逐漸提升，系統功能也逐漸完善，在很大程度上顯示它在船艦上所具有的重要作用。模擬控制系統階段及分布式計算機控制系統階段，就是之前經歷的主要階段。之后，各主要的航運國家建立船艦管理中心和操縱中心，發展集成駕駛系統，組成船岸一體化網絡，開發船隊控制系統。前些年出現的網絡型船艦集中控制系統，體現出了當下世界上先進的技術水平，近幾年實現了機艙監控網絡。

2 船艦機艙自動化發展總的技術要求及機艙自動化

2.1 船艦機艙自動化發展總的技術要求

應當具有完善的自診斷和自檢的能力，要方便使用、設計、培訓和管理，要采用統一系列的微機控制，電子元件應該盡可能多的采用高質量的元器件，以及發規模的集成電路，采用模塊化結構，軟件可便于修改，硬件可視需要結合、便于更換、擴展和維護。如螺距、轉速等重要的參數，要采用雙傳感器，要滿足有關軍用規范和國家，以及艦船環境條件的要求，要采用高質量的不間斷的電源，要軟件固化，盡可能的用硬件支持軟件，中心站和分站都應該是帶有人機對話插座的，從而方便修改、調整報警設定值，以及控制程序曲線等。

2.2 機艙自動化技術

在上世紀80年代的時候，無人值班機艙已經成熟，在此之后的十多年的時間中，機艙自動化只是在器件上進行了更新，并沒有在其功能上發生多大的變化。從上世紀90年代以來，網絡化就是機艙自動化所取得的最大的進步，機艙自動化系統所采用的是分布式計算機系統，主要的依賴于計算機網絡技術的發展。機艙自動化系統采用了現場總線技術，因為現場總線技術在工業自動化控制方面的成功應用，并且出現了現場總線控制系統和分布式計算機系統這樣混合式的機艙自動化。關于柴油機故障與診斷以及工況分析和檢測系統方面的研究，雖然有各式各樣的產品，但是技術難度大、系統復雜，很難會見到實用的產品。伴隨著專家系統和人工智能技術的引入，就有了非常快的研究進展。而由硬件和軟件所組成的艦船機艙檢測報警系統，監控機運行的監控軟件模塊，以及智能節點模塊內部和處理和采集程序模塊，就是系統軟件的組成部分；而硬件部分的組成，主要是通信電纜、主服務器、打印機、專用鍵盤、監控顯示計算機、延伸報警板等組成。

2.3 艦船機艙自動化存在難題

2.3.1 艦船故障分析和預報管理系統

對于艦船設備故障，人工智能技術的應用在其中起到了很大的價值作用，而其故障的表現是錯綜復雜的，但是人工智能技術仍然沒有解決艦船故障預報的問題。

2.3.2 艦船航跡控制

因為艦船比較容易受到風浪流和模型參數攝動對其所產生的干擾影響，而艦船運動又呈現出長時滯、大慣性以及非線性等特征，并且艦船動力驅動結構又具有著典型的不完全驅動特性，所以控制艦船航跡是非常困難的。

2.3.3 岸船一體化系統

這樣系統的真正實現，需要海上通訊衛星的問題得到解決，全船自動化技術相當的成熟，以及航運公司的艦船管理和其相互的適應。除此之外，此系統還要和國內外有關業務公司信息相通，和信息高速公路相連。

2.3.4 艦船自動避碰決策系統

近些年自動避碰決策系統，還沒有真正的進行實船試驗，雖然取得了一定的進展，而尚沒有有效解決的，特別是在受限水域中多船的避碰問題。

3 實現艦船機艙云計算監控網絡

3.1 艦船機艙監控系統的需求

整個艦船控制系統的中心，就是對機艙的監控管理，艦船機艙提供了整個艦船航行中所需要的控制系統、空調系統、電力系統以及照明系統等各種的動力等所需要的全部能量，而現代的艦船管理中機艙的自動化監控系統已經被廣泛的應用。在一般的情況下而言，動力設備參數和控制過程主要的是自動的調整系統；而主輪機系統，主要的是負責提供動力的；機艙電力設備控制系統和監控預警系統，這些都是一般用途的艦船機艙所包含的幾個必備的系統單元。三個系統之所以對機艙的自動化監控是非常必要的需求，是因為其協調工作對艦船的安全航行是非常重要的。

3.2 云計算網絡艦船機艙監控系統存在的技術問題

關于其所存在的技術問題，就是元計算服務端的有關軟件的開發成本相對較高，應用是比較缺乏的；而船岸通信系統對數據傳輸的延時性和穩定性的要求是比較高的，其成本也是比較高的；機艙各項子系統的數據量是非常大的，而且其數據的采集變量也比較多，會對現場總線的傳輸速度形成一定的挑戰。

3.3 艦船機艙監控系統總結及展望

通過分析艦船機艙需求，為艦船機艙智能化的監控提供了一種全新的發展思路的，就是初步的設計了云計算網絡的機艙狀態監控系統，所以再次之后的發展方向，就是提升整個監控體系的數據處理能力和傳輸速度，充分的優化云計算監控系統，最大限度的減輕船員的工作負擔，充分的挖掘監控所獲得的大數據對機艙故障自動診斷處理和實現預報警，減低事故的發生率，加快故障排除速度。不僅如此，伴隨著通信技術的發展，和計算機科學技術的進步，越來越多的艦船系統采用了更加智能化的控制手段，對整個的艦船航運的事業起到了巨大的推動作用。

4 結束語

基于技術進步視角，關于艦船機艙自動化的發展方向，為了統一全船協調指揮，提升自動化控制的能力，全船主要系統和未來的艦船自動化聯機聯網，借助數據傳輸傳遞信息，統一控制和設置，實現了高度的計算機化和電子化。有效的改善各種系統性能的有效性提升，實現智能化、自適應一系列非常復雜的控制功能。光纖通信作為一種新型的信號傳輸的手段，以及其所具有的非常優良的信號傳輸的特性，自動化控制系統的信號傳輸光纖化是必須要考慮的，促進艦船機艙自動化發展和進步。

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Research on the Development Direction of Ship Engine Room Automation Based on Technology Progress

XUE Jia
（Nantong Pacific Ocean Engineering Co.，Ltd.，Nantong Jiangsu 226000，China）

With the development of science and technology information society，computer technology has been widely used in more fields，a measure of an important symbol of the advanced degree of ship，the ship has become the intelligence and automation，and ship management also gradually tend to automation，intelligent and rational.The automatic control of ship engine room，the display and acquisition of ship data，has become the main direction of automation research.This article is based on the perspective of technological progress，the development direction of the ship engine room automation is explored.

ship engine room automation；technology progress

U663

A

1672-545X（2017）02-0278-02

2016-11-22

薛佳（1984-），男，江蘇南通人，工程碩士，工程師，研究方向：船舶電氣。