基于催化電子協同技術法處理船舶壓載水遠程控制的自動化技術研究

高瑞俠

摘要：由催化電子協同產生的高氧化活性物質（CIO^-，·OH，H2O2）是現行最為高效的處理船舶壓載水的技術之一，通過采用基于PLC的船舶壓載水遠程控制單元，實現了船員機艙監控，一鍵操作，完成壓載水的壓載和卸載全過程。

關鍵詞：壓載水;遠程控制;自動化

前言

船舶壓載水處理系統（BWMS）是為滿足國際海事組織（IMO）對船舶壓載水排放要求而研制的一種高技術船用環保設備，主要由過濾單元、處理單元（EUT單元）、監測（TRO單元）和控制單元等部分組成，用于去除船舶壓載水中的細菌、病毒及休眠中的卵和藻類等，達到保護海洋環境的目的。

1催化電子協同技術法處理船舶壓載水技術簡介

由催化電子協同產生的高氧化活性物質（CIO^-，·OH，H2O2）是用于BWMs殺菌滅活的主要成分，催化劑在電子的作用下產生的物質與水中的鹽度也有關系，當處理的海水鹽度大于20時產生的主要物質是（CIO^-，H2Oz）當水的鹽度小于20時產生的主要物質是（OH，CIO^-，H2O2），當水中的鹽度小于3時產生的物質主要是（-OH，H2O2），這些高級氧化物質對水體中的細菌和藻類的細胞、RNA、DNA進行氧化作用，使其失活和死亡，從而達到滅菌滅藻效果。

2遠程控制自動系統工作流程

遠程控制自動系統負責整個BWMS的控制，包括各類監測傳感信號的采集處理、報警信號的處理、系統啟動和關閉順序的自動控制，包含系統運行所必需的控制程序。遠程控制自動系統面板可以顯示BWMS的工作狀態，包括各組成部分的工作狀態，傳感器實時檢測到的數據。設備發生故障時控制單元可發出聲光報警，自動切斷電源停止系統工作。控制單元內部可存儲和記錄設備運行隋況，并能夠按照正式的檢查要求顯示數據。

遠程控制自動系統采集整個系統的各類監測傳感信號，包括各個閥門的開閉狀態，鹽度計、流量計、EUT電源的電流值和電壓值、TRO值等監測信號，以及船舶的航行數據。控制單元的電腦系統通過內置程序，根據采集到的各個參數，計算出電流值、電壓值來調整系統的運行情況，直至達到最佳運行狀態，這樣，BWMS可以一直維持在最佳狀態下進行運行。

遠程控制自動系統還具有記錄和存儲功能，它可以記錄和存儲不少于24個月的運行數據，記錄數據包括船的一般信息（船名、IMO號、BWMS制造商、型號、安裝日期、TRC、處理方式）、運行參數（操作時間和模式、運行壓載泵、經緯度、流速、鹽度、溫度、電壓、電流等）、報警信息（閥門報警、設備故障報警、運行參數超范圍報警等）。并具有報警輸出接口，可以實現與機控室其他報警信號的融合，從而保證報警信息能夠在機艙任何角落都可以被輕易地察覺到。

遠程控制自動系統實現了“壓載”、“卸載”和“旁通”操作，供電后，通過控制面板上的按鈕進行操作，不需要人工干預，系統內會顯示所有的參數和運行狀態。

3調節和控制面板介紹

系統面包共計包含四個區域，包括：①監視控制區，②控制區，③功能區，④電源控制區。

3.1監視控制區

監視控制區可以顯示BWMS的狀態、傳感器檢測到的數據等內容，還可以讓操作人員了解現在和過去BWMS的工作情況;借助于屏幕按鈕，軟鍵盤等輸入方式，可靈活修改參數。主要包括以下幾個界面：

管道（Pipe）界面主要用來描述當前設備運行的管路信息，在該界面能夠直觀地看到各個閥門的狀態，可判斷水流的通路和方向，監視系統的運行狀況。此外，右上角信息欄中可顯示系統的瞬時流量和總流量以及BWMS的運行累計時間。同時界面包含了GPS、溫度、TRO等傳感器的數值。如果系統出現故障，界面中會出現報警信息框。

日志（Log）界面有兩種功能，Operation Log用來記錄和顯示系統日志，列表為事件產生的時間和日期，事件包括壓載，卸載，緊急操作、旁通。Data Record用來記錄和顯示系統在運行過程中的監測參數，包括時間、TRO濃度、鹽度、溫度、流量、EUT電源輸出的電流和電壓參數。日志以RDB數據庫文件格式保存在觸摸屏MMC目錄下。RDB為一種不可修改文件格式，不可修改和刪除。日志的詳細信息包含所進行的操作，包含該操作持續的時間，該操作時船舶所處的位置，該位置的水深，操作結束后的流量統計等。當系統運行出現異常時，報警界面將會提示目前的報警信息、統計報警數量、顯示當前的報警內容和報警序號。相關人員應該立即查看故障位置并判斷故障原因，如果故障可能威脅到人員和設備安全，應該立即采取相應措施。報警分為實時報警記錄和歷史報警記錄，用戶可根據自己的需要進行選擇。

3.2控制區

包括三個按鍵，分別實現三種不同的功能。

Ballast：開啟壓載模式。通過按壓此按鈕來啟用壓載功能。

正常流程為：海底門——水泵——過濾器——EUT單元——壓載艙。

De-ballast：開啟卸載過程。通過按壓此按鈕來啟用卸載功能。

正常流程為：壓載艙——水泵——舷外。再次按壓卸載按鈕來結束卸載模式。

Bypass：啟動緊急模式。當出現緊急狀況，通過此按鍵可以緊急開啟旁通管路閥門。

壓載水將不通過BWMS，直接從旁通管路進入壓載艙或者直接排舷外。

3.3功能區

功能區分為三個功能按鈕，包括消音、遠程本地切換和測試，其中測試按鈕用來測試控制單元報警功能是否工作正常。保持此鍵按下狀態三秒后，控制單元如果工作正常，會有聲光報警，當松開此鍵，控制單元恢復到正常工作狀態。

3.4供電控制區

該區域包括壓載水系統內的聲光報警Alarm、啟動按鈕Power on、停止按鈕Power off、急停按鈕Emergency Switch，按下此按鈕后，系統自動打開旁通閥相關閥門，然后自動關閉壓載相關閥門，EUT電源待機，壓載水將不經過BWMS，直接進入壓載艙。

4結束語

該系統的成功應用，無須專人看管，系統自動開啟運行，運行過程實現自動控制，實時監控運行狀態，自動保存運行參數，如有異常情況會有報警信號發出。解決了船員機艙內多處統計勞累和人工失誤的問題，并能實現自動化監控和操作提高了BWMS的安全系數，可操作性強，具有極高的推廣和應用價值。