船舶自動化系統網絡的設計進展

文/袁永祥，煙臺中集來福士海洋工程有限公司

1 船舶自動化概述

通過網絡交換機，由主局域網把全船各子局域網連接在一起，組成一個統一的船舶信息數字化監控平臺，各子局域網為下級網絡平臺，子局域網下屬各被監控設備的計算機監控單元，為最基本的應急數字監控系統，通過區域權限管理和虛擬網VAN 技術，進行優先級控制，根據實際需要，由主局域網、子局域網或應急數字監控系統，對每臺設備實施有效的三級數字化實時監控，即在正常航行時，通過主局域網數字化平臺，直接對全船被監控設備進行有效實時監控，若主網控制系統發生故障，可方便地轉換至各子局域網，通過其相應的數字化平臺，對各子系統設備進行有效的常規集中監控，萬一某些子局域控制系統失靈，可及時轉至就地控制單元，通過就地計算機數據庫及PC 邏輯控制系統進行應急控制，且各監控系統相對獨立，互不影響，其數字化信息平臺綜合監控系統拓撲結構見。為保證全船數字化信息綜合監控系統高速安全運行，對主網、子網和應急網絡的數據傳送速率，根據實際需要進行分級合理配置，一般在主網內部以及在主網和子網之間，其數據傳送速率為1000M bps（即千兆網）或更高的速率，采用光纜連接，在子局域網內部以及子網和其所屬設備之間，其數據傳送速率為100Mbps（即百兆網），采用通信網絡電纜連接，在用于設備就地控制的應急網絡內，其數據傳送速率不大于10Mbps，采用六類屏蔽通訊電纜連接。

2 船舶自動化設計實例分析

盡管船舶數字化信息平臺綜合監控系統，比傳統的計算網絡監控系統有其無比的優越性，但在船舶自動化系統設計時，要根據船舶的實際情況、用戶的需求和所選用設備的技術狀態，進行具體分析論證，要選取技術先進、結構簡單、工作可靠、經濟適用的最佳方案。通常被檢測超過10000 點的大型艦艇和船舶，其監控系統復雜，要求控制性能高、數據容量大、傳送速率高，一般應選用高速大容量的數字化信息平臺綜合監控系統，對于中小型船舶，盡管自動化程度也很高，其監控系統也異常復雜，由于其被測點較少，考慮其系統的經濟性和適用性等因素，一般選用傳統式計算機監控系統為宜。例如，在上海京榮船舶設計有限公司設計的6000 噸級化學品船中，其自動化設備要求按照一人橋樓配置，自動化系統入德國G 周期性無人值班機艙級，在其自動系統設計中，經分析論證后，我們優先選用了傳統式計算機網絡監控系統。本船主推進裝置，是用1 臺非逆轉中速柴油機作為主機，經齒輪箱變速后，分別驅動C PP 主推進器和m 軸帶發電機運行，軸帶發電機又兼作朋用，即在應急工況，用作驅動主推進器的電動機，以取代主柴油機；電站由3 臺主柴油發電機組、臺軸帶發電機組和應急發電機組組成，應急發電機又兼作停泊發電機用。在正常航行時由軸帶發電機對全船供電；進出港時，由2 臺主柴油發電機組并聯運行對全船供電；在卸貨時，用3 臺主柴油發電機組并聯運行對全船供電。液貨泵和壓載水泵采用由液壓動力驅動的潛液泵，該液壓動力泵站兼作首側推器的液壓驅動力；所有液貨艙、污油艙、壓載水艙、淡水艙的閥門均需遙控，且各艙配有相應的液位、壓力、溫度測量系統；液貨艙、污油艙配有高液位及高高液位報警系統，并配有制氮裝置。船內通信采用多媒體綜合通信系統，船外通信，除配有常規的無線電臺、海事衛通C 站外，尚配有衛通F 站和高速寬帶的衛通SEvSAT站；在駕駛室，除配有常規的導航設備外，尚配有雙套電子海儀等；船舶管理局域網在每個船員房間、及各主要控制站均設有通信終端，以便對船內、外通信。船舶自動化設計中需要注意的環節

船舶自動化系統實質上是一種涉及專業范圍廣、科技含量高、工作難度大的較復雜的系統工程，該系統包括全船綜合監控系統、各區域設備的集中監控系統、各設備自身的監控系統等。所謂縱觀全局，就是在自動化系統設計中，首先要從全局出發，對全船監控系統要進行統籌安排，要根據船型、用戶要求和所選用設備的技術狀態等，確定適用于該船的自動化監控系統總方案，并根據各區域監控系統實際需要，分級合理配置相應的監控設備，制定主控局域網、各區域的子局域網絡的拓撲及其通訊速率等。所謂著眼細節，就是在總的監控網絡拓撲確定基礎上，必須針對各區域所隸屬的具體監控子系統，進行科學配置和精心設計，使各子監控系統更加科學化、人性化，以促使該船的“節能”和“減排”。

3 結束語

科學是生產力，科技的進步促進了社會生產的發展，生產進一步發展的需要又推動了科學技術進一步發展，船舶自動化技術也是在不斷促進和發展過程中逐步發展和完善，好的船舶自動化系統，是以相關高性能、高質量的船舶自動化設備為基礎的，而更高層次的自動化系統的需要，又要求有更好的自動化設備產生，因此，好的自動化系統設計，對科技發展、對船型改進都有著積極的影響。