船舶內(nèi)部通信系統(tǒng)設(shè)計分析

周 軻

（大連中遠(yuǎn)海運重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

船舶內(nèi)部通信系統(tǒng)是船舶電氣系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)著船舶日常工作時內(nèi)部溝通、指令下達(dá)、信息傳遞，以及船舶遇險時通用報警、火災(zāi)報警、氣體報警和棄船報警等重要作用。各個船級社對于內(nèi)部通信系統(tǒng)都有著明確的設(shè)計要求。通過分析船舶內(nèi)部通信系統(tǒng)的設(shè)計范圍、基本要求和注意事項，本文給出既符合船級社要求又滿足船舶自身運行需要的設(shè)計方案，以免后期出現(xiàn)大范圍的修改。

1 船舶內(nèi)部通信系統(tǒng)的設(shè)計范圍

船舶內(nèi)部通信系統(tǒng)主要包括廣播系統(tǒng)、對講系統(tǒng)、自動電話系統(tǒng)、聲力電話系統(tǒng)、通用報警系統(tǒng)、冷庫報警系統(tǒng)、應(yīng)急車鐘系統(tǒng)和報警燈板系統(tǒng)。其中，最重要是廣播報警系統(tǒng)與自動電話系統(tǒng)。廣播報警系統(tǒng)主要包括廣播控制部分、功率放大器和廣播揚聲器。自動電話系統(tǒng)主要包括電話控制系統(tǒng)、交換機和自動電話。各系統(tǒng)主要配置如下：

1）廣播系統(tǒng)

廣播系統(tǒng)由AC 220 V助航分電箱和DC 24 V助航分電箱供電。在操縱室設(shè)置廣播擴(kuò)音機1臺；在駕控臺、集控臺、救生筏存放處和CO控制站設(shè)有廣播遙控分站；在羅經(jīng)甲板處設(shè)置100 W高音喇叭；在露天甲板各工作部位設(shè)置25 W或15 W的高音揚聲器；在機艙、泵艙、住人艙室、內(nèi)走道、餐廳和會議室等處所配備相應(yīng)的揚聲器。

2）對講系統(tǒng)

在機艙監(jiān)控室設(shè)置嵌入式對講機主機1部，在輪機長房間、內(nèi)走道、餐廳和輪機部辦公室各設(shè) 1只對講機分機。

3）自動電話系統(tǒng)

設(shè)置1套72門自動通話系統(tǒng)，將電話分機安裝在操縱室、機艙監(jiān)控室、餐廳、機艙、輔機艙、應(yīng)急兼停泊發(fā)電機室、船員房間、變頻間、液壓泵站、泵艙、推進(jìn)艙和舵機艙等處所。其中，機艙、輔機艙、應(yīng)急兼停泊發(fā)電機室、推進(jìn)艙和舵機艙等處所的電話分機具備防噪聲和聲光提示的功能。操縱室、船長室和輪機長室的電話享有優(yōu)先權(quán)，具有強制插入通話的功能。自動通話系統(tǒng)由AC 220 V和DC 24 V電源供電，當(dāng)AC 220 V電源掉電時，自動切換至DC 24 V電源。

4）聲力電話系統(tǒng)

設(shè)置1套12門指揮型聲力電話系統(tǒng)。總機設(shè)在操縱室內(nèi)，具有忙線插入的功能；分機分別設(shè)在機艙監(jiān)控室、機艙、推進(jìn)艙、舵機艙、應(yīng)急兼停泊發(fā)電機室和CO間等處所。

5）通用報警系統(tǒng)

在船員區(qū)域設(shè)置適量警鈴；在機艙、輔機艙和分油機艙設(shè)置組合報警燈板；在液壓泵艙設(shè)置聲光報警器；在操縱室設(shè)置控制板；在CO室和救生筏旁設(shè)置遙控臺。通用報警系統(tǒng)與火警和氣笛間設(shè)有接口，在發(fā)出通用報警信號時，氣笛一同發(fā)聲。通用報警系統(tǒng)與廣播系統(tǒng)間設(shè)置聯(lián)鎖，在發(fā)布緊急廣播時，通用報警系統(tǒng)停止發(fā)聲，當(dāng)廣播結(jié)束后，通用報警系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)聲。此外，廣播系統(tǒng)也能發(fā)出通用報警信號。通用報警系統(tǒng)由正常AC 220 V和應(yīng)急AC 220 V電源進(jìn)行供電。

6）冷庫報警系統(tǒng)

在廚房和餐廳分別設(shè)置帶燈警報器，在冷庫設(shè)置報警按鈕。當(dāng)按下冷庫的按鈕時，廚房和餐廳的帶燈警報器會發(fā)出連續(xù)調(diào)頻聲光報警信號。

7）應(yīng)急車鐘系統(tǒng)

在駕駛室航行控制臺上設(shè)置嵌入式發(fā)送器；在機艙監(jiān)控室設(shè)置嵌入式復(fù)示器；在推進(jìn)艙設(shè)置壁掛式接收器。

8）報警燈板系統(tǒng)

在機艙設(shè)置1套組合報警燈板系統(tǒng)，包括1個報警繼電器箱、若干機艙報警燈板和1只報警燈板復(fù)示器。

2 船舶廣播系統(tǒng)的設(shè)計基本要求

各船級社對于聲壓等級的要求具體為：1）在室內(nèi)區(qū)域，應(yīng)保證至少75 dB(A)，且超過環(huán)境聲壓至少 20 dB(A)的聲壓等級；2）在露天區(qū)域，應(yīng)保證至少80 dB(A)，且超過環(huán)境聲壓至少15 dB(A)的聲壓等級。對于機艙和泵房等噪聲過大的區(qū)域，一般廣播系統(tǒng)的設(shè)計聲壓達(dá)不到要求，需增加報警燈板作為補充。根據(jù)國際海事組織（International Maritime Organization，IMO）的要求，聲壓等級不能超過110 dB(A)，即使是佩戴聽力保護(hù)器的船員，也不能暴露于聲壓等級超過120 dB（A）的環(huán)境中。

對于報警廣播系統(tǒng)，各船級社規(guī)范提出如下要求：1）報警廣播系統(tǒng)應(yīng)覆蓋船員的日常活動范圍；2）廣播報警系統(tǒng)需設(shè)計多個報警控制站，控制站位置可設(shè)置于駕控臺和船東規(guī)格書中要求的其他位置；3）報警廣播系統(tǒng)需要主電源與應(yīng)急電源2路電源進(jìn)行供電。

廣播揚聲器和自動電話的安裝方式與 IP等級需要根據(jù)船舶實際的情況進(jìn)行選擇，廣播揚聲器的安裝方式包括嵌入式、壁掛式和號角式3種。在高噪聲區(qū)域設(shè)置自動電話需考慮配有電話亭和耳麥。若電話通過網(wǎng)線傳輸信號，則還需考慮電纜長度。

廣播系統(tǒng)承擔(dān)船舶日常和緊急時刻的廣播及報警任務(wù)，故整個系統(tǒng)需盡可能減少單點故障的影響，保證在單個電路或元器件發(fā)生故障時依然能夠?qū)崿F(xiàn)廣播報警功能，具體包括以下5點措施：

1）布置多個放大器，將廣播通過不同的放大器輸出。

2）備份放大器，當(dāng)單個放大器故障時，不至于影響整個系統(tǒng)的工作。

3）對電纜路徑進(jìn)行隔離，同一揚聲器的回路盡量布置在同一區(qū)域。當(dāng)某個地點出現(xiàn)火情的時候，其他地點的廣播功能不受影響。

4）每個場所應(yīng)設(shè)置有多個發(fā)聲設(shè)備，當(dāng)單個揚聲器故障的時候，場所內(nèi)依然能進(jìn)行廣播和報警。

5）揚聲器應(yīng)具有獨立的短路保護(hù)功能，以避免單個揚聲器的故障影響同一回路上的其他揚聲器。

3 分析比較

通常情況下，相較于船舶，海洋平臺內(nèi)部通信系統(tǒng)的設(shè)計要求更高。海洋平臺的廣播系統(tǒng)一般設(shè)計為A和B雙系統(tǒng)的形式，2個系統(tǒng)均采用回路設(shè)計，這樣可保證當(dāng)廣播線路在某處斷開時，不影響回路中其他區(qū)域的廣播工作。A系統(tǒng)和B系統(tǒng)一般布置在不同的地方，當(dāng)單處失火時，不會影響整個系統(tǒng)的工作。船舶的廣播系大多為單系統(tǒng)形式，且一般不采用回路設(shè)計。當(dāng)廣播線路在某處斷開時，整個廣播系統(tǒng)將停止工作。

由于船舶內(nèi)部通信系統(tǒng)一般不采用回路設(shè)計，故需注意將每一條線路盡量布置在同一層甲板，以保證當(dāng)某層甲板的廣播出現(xiàn)問題時不會影響其他層甲板的廣播工作。海洋平臺的廣播系統(tǒng)采用回路設(shè)計，故回路數(shù)量一般較少，穿過甲板層數(shù)較多。

4 廣播系統(tǒng)設(shè)計注意事項

1）廣播報警聲與燈板報警聲同步問題

如果廣播與燈板的報警聲不同步，就會導(dǎo)致船員無法分別報警聲的具體內(nèi)容。為解決該問題，廣播機柜向報警燈板輸出3個信號，分別為控制燈光的持續(xù)信號、控制燈板報警的信號和靜默信號。通過這3個信號統(tǒng)一報警燈板和報警廣播的發(fā)聲控制源，進(jìn)而實現(xiàn)聲音頻率的同步。

2）火警報警信號的輸出問題

所有懸掛歐盟旗幟的船舶的火警系統(tǒng)需滿足船用設(shè)備指令（Marine Equipment Directive，MED）的要求。若生活區(qū)的廣播喇叭是火警報警的唯一方式，那么廣播系統(tǒng)也要滿足MED的要求。然而，目前尚無明確滿足MED要求的廣播系統(tǒng)。該問題的解決辦法是將廣播系統(tǒng)與火警系統(tǒng)獨立設(shè)置，單獨安裝火警報警警鈴，由火警系統(tǒng)獨立驅(qū)動。

3）放大器型號選取問題

若廣播系統(tǒng)為A和B雙系統(tǒng)的形式，相應(yīng)的放大器也要互相獨立，不能2個系統(tǒng)共用同一放大器。一般情況下，放大器的負(fù)荷不應(yīng)超過限值的 80%，極限情況下也不能超出限值90%。因此，在進(jìn)行放大器的選型時，應(yīng)在估計的廣播總功率的基礎(chǔ)上增加至少20%～30%的余量。

4）雙路廣播系統(tǒng)回路布置

雙路廣播系統(tǒng)的回路布置應(yīng)滿足交叉布置的原則，同一區(qū)域必須同時覆蓋，這樣能保證當(dāng)一路廣播出現(xiàn)問題的時候，另一路廣播依舊可正常工作。

5）聲壓等級確定

由于具體的聲壓等級需要在海試階段才能最終測出，而此時再對廣播系統(tǒng)進(jìn)行大的修改會造成巨大的返修施工工作量。因此，在設(shè)計之初就要重視聲壓等級的確定工作。

6）駕控室與集控室間的通信方式

根據(jù)規(guī)范要求，駕駛室與集控室之間應(yīng)具備至少2種相互獨立的通信方式。通常情況下，一種為車鐘系統(tǒng)，另一種為聲力電話或?qū)χv系統(tǒng)。

5 設(shè)計方案

根據(jù)上述分析，可給出船舶內(nèi)部通信系統(tǒng)的設(shè)計方案：廣播系統(tǒng)分為2個回路，2個回路的廣播功放彼此獨立。廣播回路分為4個區(qū)域，分別為住艙、辦公處所、機艙和室外區(qū)域。在駕控室設(shè)有控制站，在救生艇區(qū)域和消防控制站設(shè)有報警按鈕與對講機。廣播揚聲器的聲壓滿足船檢的要求。廣播機柜配有連接電話系統(tǒng)的接口，以保證電話喊話功能可正常使用。廣播系統(tǒng)與報警燈板系統(tǒng)之間配有靜默信號、脈沖信號和長觸點信號。

6 結(jié)論

設(shè)置合適的內(nèi)部通信系統(tǒng)，是船舶電氣設(shè)計重點任務(wù)之一。本文首先闡述了船舶內(nèi)部通信系統(tǒng)的設(shè)計范圍、基本要求和注意事項，進(jìn)而設(shè)計出既符合船級社要求又滿足船舶自身運行需要的設(shè)計方案。