淺談船舶電氣自動化系統的現狀及發展

摘 要：21世紀以來，我國的電氣自動化技術水平得到了較大提高，開始被廣泛應用于軍工業中，特別是船舶工業。電氣自動化技術的發展影響著整個國家的工業生產，我國通過引進、借鑒國外先進技術和自主探索，電氣自動化已經達到國際領先水平。筆者就我國船舶電氣自動化的現狀進行了分析，并對電氣自動化系統的發展前景進行了簡要探討。相信隨著科技的進步，我國的船舶電氣自動化技術會有新的突破。

關鍵詞：船舶；電氣自動化系統；發展前景

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.005

0 引言

隨著信息時代的到來，實現電力設備信息化和智能化成了船舶行業新的發展方向。在早期，船舶自動化主要是機場設備自動化，再到發展為航行自動化、動力定位自動化、裝卸貨物自動化、故障定位自動化，基本上實現了整個船體的自動化。但在網絡技術、數字技術的發展下，傳統的機電式控制船舶的控制方式已經被逐步摒棄，網絡化、智能化、數字化的控制方式是新的技術潮流。如何將船體各個部分的自動控制系統集成為全船的電氣自動化系統，如何加強我國電氣自動化技術在船舶行業中的應用，是我國科研人員目前急需攻克的難題。

1 船舶電氣自動化技術的現狀概述

二十一世紀以來，計算機輔助設計技術、通訊技術、電子信息技術的日益成熟給船舶自動化的實現奠定了基礎。由電子計算機對船舶駕駛、機艙管理和貨物裝卸進行自主控制，進而實現機艙自動化、航行自動化和裝卸貨物自動化為一體的綜合的電氣自動化系統，是船舶自動化需要達到的要求。

綜合性強的船舶電氣自動化系統通常由若干個分控制系統、兩個主控的工作母站和若干個工作分站組成。通常情況下，一個主控工作母站設置在機艙控制室內，在駕駛室設置另一個工作母站。兩個主控的工作母站必須完全獨立，分別控制，必要時可以兩者協同控制船舶。這樣的好處是一方面可以讓兩個工作母站互為備用，當其中一個發生故障時，可以及時啟用另一個工作母站以保證船體的正常運行；另一方面兩者協同控制也大大提高了整體船舶自動化的準確性。由高速信息傳輸技術組成的綜合網絡是兩個工作母站和其余分控制系統間進行信心交換的渠道，在這個網絡中可以根據不同船舶的需要（監控、控制、運輸等）連接一定數目和種類的工作分站。而分控制系統將根據船舶的實際自動化程度和用途而定，例如主機遙控、自動網絡導航、負載控制、天氣預警等。

目前電氣自動化技術在船舶行業中的應用已經趨于成熟，國際上的著名船電產品公司（西門子、約克等）的技術處于世界前列。德國西門子公司的SMOS MAC55將程序分解為小型的只能控制單位，實現分片操作，這樣的好處就是使電氣自動化系統更加開放化，能夠進行檢測報警和故障診斷。另外在控制和機艙的管理方面的自動化程度也得到了極為顯著的提高，如燃油系統、動力系統管理、自主導航系統等，也實現了自動控制燃油消耗、船體內液面的檢測、貨物裝卸以及安全防衛功能。值得一提的是，SMOS MAC55有整列的外端接口，可以實現其內部信息與其他電子計算機的互換，其船舶自主管理系統、無線通信系統可以通過無線電波與衛星進行聯網，實現多端異地控制。

2 船舶電氣自動化系統的發展方向

首先，電力系統綜合化。如今電力設備已經逐步走向系列化、模塊化，實現電力系統的綜合化的好處就是能夠靈活控制整個系統。計算機軟件的發展為船舶電氣自動化系統的綜合化提供了基礎，各種功能可以通過界面進行選擇。當然，綜合化的過程中免不了出現一些冗雜、無用的操作，因此設計人員需要對這些不必要的操作進行簡化，根據船舶的性能需求實現綜合化，這樣能夠保證全船整體的安全可靠性和建造的經濟性。

其次，船舶電氣自動化要向系統的網絡化這方面靠攏，現場總線技術和數字化技術為電氣自動化系統實現網絡化提供了基礎。各種信號線集合成了現場總線，它成為控制模塊之間、電力設備與模塊之間信息交互的通道，是一種基于互聯網的現場設備與各個分控制系統之間雙向數字通信的綜合網絡。

雙層網絡是現場總線常見的結構，即第一層實現數據采集和數據傳送，第二層實現控制。通常控制網絡采用冗余結構，以保證系統的穩定性、可靠性。另外又可以將整個船體的電力自動化網絡系統分解成管道系統、自動監控系統、導航系統、定位系統、動力系統等若干獨立的子網，以避免某處出現故障影響整個船舶運行的情況發生。電力系統網絡化的優勢在于，采用數字化和信息化的自動控制技術方便了整個船體的操控，減少了人工管理的投入，提高了工作效率，未來甚至可能出現一個人單獨操控整個船體運行的局面。

3 船舶電氣自動化的發展前景

航運作為我國的主要運輸方式之一，其擁有著廣闊的發展前景。電子電力技術、智能控制技術等的發展必將繼續提高電氣自動化在船舶行業中的應用程度。如PLC技術應用到電氣自動化中，一方面可以使設備運行的安全性提升，另一方面可以根據實際的運轉需要設置參數，避免了能源不必要的浪費，使得設備的運行效率得到提高。另外新材料、新科技的出現也為船舶行業引領了新的方向，未來電力設備的運行效率和使用壽命必將提升。

4 結束語

自動遙控系統、遠程監控系統和電站控制系統是船舶電氣自動化系統的三個主要組成部分，我國雖然能夠自主生產以上各大系統，但與歐美等發達國家還存在著一定差距，具體表現在我國自主研發的電力產品精度不夠高，使用壽命較低等。因此我國各船舶企業還需要在提升產品標準性、實用性以及后期產品維護等方面加大投資力度，以實現我國船舶電氣自動化發展現代化、國際化的目的。除自動化電力設備研發外，船舶企業還應該升級信息管理系統，爭取實現整船信息化管理。

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作者簡介：楊淑娟（1987-），女，山東濟寧人，本科，研究方向： 船舶電氣與自動化。