船舶機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)研究

周芳

摘 要：本文以船舶機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)研究為題展開論述。首先，介紹了船舶機(jī)艙自動(dòng)化的發(fā)展歷程，現(xiàn)代船舶機(jī)艙自動(dòng)化的特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，闡述了未來船舶機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向。然后，對(duì)最新的系統(tǒng)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：船舶；機(jī)艙；自動(dòng)化系統(tǒng)；發(fā)展；趨勢(shì)；研究

在自動(dòng)化控制技術(shù)的支持下，日益促進(jìn)了船舶自動(dòng)化的發(fā)展。與此同時(shí)，隨著反饋控制理論的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)艙運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)控制。當(dāng)前，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，又給船舶機(jī)艙自動(dòng)化帶來了前所未有的發(fā)展。那么，船舶機(jī)艙自動(dòng)化具體包括那幾個(gè)發(fā)展歷程呢？下面進(jìn)行詳細(xì)論述。

一、船舶機(jī)艙自動(dòng)化的發(fā)展歷程

研究表明，船舶機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)在發(fā)展的過程中，經(jīng)歷了三個(gè)階段。具體來講，第一個(gè)階段表現(xiàn)為：使用單臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)全船進(jìn)行控制、管理。應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件管理后，簡(jiǎn)化了設(shè)備，擴(kuò)大了自動(dòng)化應(yīng)用范圍，管理功能更豐富。在七十年代，具有代表性的監(jiān)控系統(tǒng)為集中型計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)很先進(jìn)，但是價(jià)格昂貴，且可靠性不高。如果出現(xiàn)故障，嚴(yán)重的情況下直接導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。第二個(gè)階段表現(xiàn)為：針對(duì)單臺(tái)計(jì)算機(jī)的控制缺點(diǎn)，促進(jìn)了分散型控制系統(tǒng)的發(fā)展。該系統(tǒng)操作方便，價(jià)格不高，且安全性、可靠性較好。比如分油機(jī)自動(dòng)控制、主機(jī)遙控、燃油粘度控制、集中監(jiān)視系統(tǒng)等。第三個(gè)階段表現(xiàn)為：分散型控制系統(tǒng)雖然優(yōu)點(diǎn)比較多，然而也存在一定的缺陷，比如系統(tǒng)間無法通信，控制管理難度大。后來，在計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的推動(dòng)下，誕生了網(wǎng)絡(luò)型微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)用后，不僅可以單獨(dú)對(duì)微機(jī)進(jìn)行控制，而且不同的微機(jī)可以進(jìn)行通信，使其形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)整體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)集中控制與管理。 因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方式結(jié)合上述兩種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，所以在未來的發(fā)展中，具有更大的控制，代表了船舶自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向。

二、現(xiàn)代船舶機(jī)艙自動(dòng)化的特點(diǎn)

按照網(wǎng)絡(luò)形式，船舶機(jī)艙網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)包括集散型控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線型控制系統(tǒng)。其中，在八十年代末到九十年代，主要為集散型控制系統(tǒng)。后來，隨著電子信息技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，誕生了新型的控制系統(tǒng)，即現(xiàn)場(chǎng)總線型控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)有三個(gè)顯著的特點(diǎn)。第一，采用了數(shù)字化傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)，取消了集散型控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，使硬件設(shè)備得到了簡(jiǎn)化，增強(qiáng)了信號(hào)傳遞的有效性。第二，該系統(tǒng)采用了全分布式的串行結(jié)構(gòu)，使控制功能進(jìn)一步下放到現(xiàn)場(chǎng)。與集散型控制系統(tǒng)的多層級(jí)結(jié)構(gòu)相比，具有更大的優(yōu)勢(shì)。第三，采用標(biāo)準(zhǔn)化、公開化的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使各個(gè)生產(chǎn)廠家的設(shè)備集中在相同的FCS系統(tǒng)中。同時(shí)，具有互換性與互操作性。

三、最新系統(tǒng)的分析

當(dāng)前，在國際市場(chǎng)上，存在著多個(gè)船舶自動(dòng)控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠商。這些廠商均采用了計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，來開發(fā)新的產(chǎn)品。下面以新產(chǎn)品SIMOSIMAC55（圖1）監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)為例，進(jìn)行研究、分析。

1、系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該系統(tǒng)屬于全開放式模塊化 分布式網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)視、控制，以及報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)包括多個(gè)功能模塊。主要為：監(jiān)視與報(bào)警；電站管理；閥件控制；參數(shù)閉環(huán)控制；貨物控制；安全保護(hù)等。以上模塊在運(yùn)行的過程中，利用網(wǎng)線將操作站形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，完成工作。

2、功能與特點(diǎn)

根據(jù)上面的論述，網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，可以將分散的設(shè)備連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，然后借助于數(shù)據(jù)終端與網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，擴(kuò)大系統(tǒng)功能。與分散控制系統(tǒng)相比，具有更大的優(yōu)勢(shì)。所以，網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng)的先進(jìn)性就在于發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與終端處理機(jī)的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樯a(chǎn)的廠商不同，所以在功能與特點(diǎn)上，也會(huì)存在一定的差異。

3、操作站

本次研究的系統(tǒng)屬于多終端系統(tǒng)，具有一定的代表性。該系統(tǒng)分為32個(gè)固定移動(dòng)操作站，采用了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證了系統(tǒng)的安全性。同時(shí)，從原理上講，又具有服務(wù)器的功能。但是，在操作的過程中，使用了核準(zhǔn)密碼的方式，對(duì)人員的身份也做出了限制。這樣做，給船員的操作提供了很大便利，能夠就近完成工作。同時(shí)，如果某個(gè)操作站出現(xiàn)故障后，其他的操作站就可以立即代替工作，使系統(tǒng)更加安全、可靠。除此之外，系統(tǒng)中配備了整套的數(shù)據(jù)接口，使各個(gè)系統(tǒng)連接成一個(gè)整體，形成集成駕駛臺(tái)。

4、監(jiān)控報(bào)警軟件

系統(tǒng)監(jiān)控報(bào)警軟件采用了人際交換界面以及多窗口技術(shù)，便于操作人員監(jiān)視，調(diào)出相關(guān)參數(shù)與信息，從而全面了解系統(tǒng)。該軟件包括這幾個(gè)功能：第一，操作命令處理。在執(zhí)行各項(xiàng)操作時(shí)，可以利用“使能”方式來發(fā)送各項(xiàng)命令。這樣做，避免了誤操，保證了操作的安全性、可靠性。第二，自定義報(bào)警方式。性質(zhì)不同的測(cè)量點(diǎn)，設(shè)置不同的聲光報(bào)警信號(hào)。然后，結(jié)合實(shí)際的情況，再設(shè)置不同的權(quán)限。操作人員只有具有相應(yīng)的權(quán)限后，才能執(zhí)行操作，確認(rèn)報(bào)警。另外，操作人員可以對(duì)部分報(bào)警進(jìn)行屏蔽，或者設(shè)置報(bào)警延時(shí)。基于此，該系統(tǒng)在處理高度復(fù)雜報(bào)警任務(wù)方面，具有很大的優(yōu)勢(shì)。 第三，趨勢(shì)報(bào)警。針對(duì)測(cè)試參數(shù)的變化，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。第四，啟動(dòng)頻發(fā)報(bào)警。部分設(shè)備屬于指定監(jiān)視設(shè)備，可以頻繁啟動(dòng)報(bào)警，便于盡早發(fā)現(xiàn)問題。第五，測(cè)量點(diǎn)狀態(tài)報(bào)道。操作人員根據(jù)實(shí)際需求，可以調(diào)出某個(gè)測(cè)量點(diǎn)的綜合信息。最后，動(dòng)態(tài)改變測(cè)量點(diǎn)的報(bào)警值。在某一測(cè)量點(diǎn)中得到的函數(shù)，就是測(cè)量點(diǎn)的報(bào)警值。該數(shù)值受到主機(jī)轉(zhuǎn)速的影響，導(dǎo)致報(bào)警值存在一定的差異。

結(jié)束語

根據(jù)上面的分析，可以看出船舶自動(dòng)化系統(tǒng)在發(fā)展的過程中，已經(jīng)離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。從現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的高度模塊化與通用化來講，未來船舶自動(dòng)化競(jìng)爭(zhēng)將以軟件開發(fā)為重點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，推動(dòng)整個(gè)船舶機(jī)艙自動(dòng)化的快速、穩(wěn)定發(fā)展。 鑒于此，相關(guān)的航海教育機(jī)構(gòu)必須提高重視度，做好各方面的準(zhǔn)備工作。只有這樣，才能滿足船舶機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展要求。

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