船舶電氣自動化控制安全性分析

周旭

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司油田作業公司，天津 300452）

0 引言

在船舶電氣自動化控制安全性領域中，現代船舶電氣自動化控制涉及眾多內容，主要涵蓋了信息傳輸系統、動力裝置控制系統、無線電控制系統以及動力傳動系統等，這些系統的優化設計應用能夠對整個船舶完成自動化控制目標，大大減輕相關人員的工作任務量，并全面提升船舶運行管理質量和水平。然而，船舶電氣自動化技術在實踐應用過程中也會面臨著安全性問題，需要相關研究人員及時采取對應的控制解決措施，全面提升船舶電氣自動化控制系統安全運行水平。

1 船舶電氣自動化控制發展概述

1.1 船舶電氣自動化綜合發展

計算機信息技術在現代船舶電氣自動化控制中起到了極為重要的作用，在計算機控制技術應用輔助下，能夠實現將不同電氣控制系統有機結合在一起，并在同一界面上實現對全部電子系統進行操作控制的目標，大大方便了船舶管理人員進行日常操作控制。船舶電氣自動化控制的設計應用能夠有效防止發生各種突發事故的發生，并且還可以避免由于傳統人工操作失誤因素導致的不良控制問題，最大限度提升現代船舶運行過程中的安全可靠性。

1.2 船舶電子自動網絡覆蓋

在傳統船舶運行控制管理模式中，船舶的導航運行都是基于人工操作各種電器部件進行控制的，一旦某個電器設備產生故障問題，相關工作人員無法及時排查出故障問題，這樣一來就會容易引發嚴重的船舶運行事故，造成企業人員的傷亡和財產損失現象。泰坦尼克號巨輪就是因為沒有配備先進完善的電子自動化控制系統，只能夠單一依賴于船舶上自帶的導航運行系統，當發現即將要撞上冰山上已經為時已晚，無法進行自動化控制，導致該船難事故的發生。而現代船舶通過引進應用電子自動化網絡控制系統，能夠實現自動安全導航路線的設定操作，及時發現前方是否有障礙物并快速調整改變航線，從而保障船上人員的生命安全[1]。現代船舶電子自動化網絡覆蓋還能夠提供海量數據信息的采集網絡，方便人們快速有效操作控制各項運行系統，為傳播安全穩定運行打下扎實的基礎條件。

2 船舶電氣自動化控制安全性問題分析

2.1 電磁安全問題

要想保障現代船舶電氣自動化控制作業順利的進行，就必須合理規范使用先進的電磁技術。然而船舶電磁安全問題會容易受到傳播實際運行的干擾影響，比如，當海上出行的船舶遇到復雜惡劣的自然天氣情況時，外界自然因素就會對船舶內部的電磁系統運行產生不利的干擾影響。與此同時，由于船舶內部空間體積較為有限，各個電子設備元件的安裝使用會處于一種緊密相臨的工作狀態，這樣就會增加電子干擾問題的發生概率，導致電磁安全問題的出現，影響到整個船舶的安全穩定運行。在以往眾多船舶實踐運行中，一旦船舶遭遇到了極為惡劣的天氣情況，那么就會容易對整個船舶電磁系統造成一定的損壞，同時還會引發一系列的電磁干擾問題。船舶燃油噴射控制中燃油量型號與油路控制信號都是在電氣自動化控制功能作用下得以實現的。如船舶在航行時遇到了電磁干擾，存在安全隱患，那么就會導致燃油量型號與油路控制信號出現失真情況，進而影響到實際噴油量的準確率，降低船舶電氣自動化控制質量效果。

2.2 系統設備錯誤率問題

在船舶自動化控制系統運行過程中，電氣自動化技術的應用優勢在于簡單方便、安全穩定，然而該項技術在應用中也會存在一定的錯誤率，其中系統設備的錯誤率有著難以逆轉與改變的情況，通常會出現于電氣設備安裝與運行環節中。雖然當前我國在船舶加工制造中對于各項電氣設備的安裝應用具有較高的安全性，即使電氣設備在工作中出現故障也能夠提前在設備調試時得到確認和解決，但是隨著這些電氣設備使用周期的不斷延長，也會導致電氣自動化系統設備錯誤率的上升[2]。由此可見，船舶電氣自動化控制的設備故障是難以完全避免的，需要有關部門安排專業檢修維護人員定期開展對系統設備的檢查養護工作。一旦發現設備存在安全隱患問題，就必須及時采取有效控制解決措施，避免由于船舶電氣自動化控制安全性的錯誤影響到整個系統的安全穩定運行，造成企業不必要的經濟效益損失。

2.3 控制線路單一問題

易于操作是現代船舶電氣自動化控制中最為顯著的特征之一，相關操作人員還需通過船舶駕駛艙內部的總操作系統實現整個操作過程。然而，當船舶電氣自動化總操作系統中存在一些功能或者具體元器件發生故障問題時，那么就會致使電氣自動化控制系統無法正常穩定運行，使各項電氣設備進入一種沒有目標的工作狀態。除此之外，相關管理人員要正確認識到電氣自動化總操作系統一旦發生錯誤故障問題，其所帶來的影響危害是無法有效逆轉的。當前我國船舶電氣自動化控制中還存在著線路較為單一的問題，這樣會容易引發后續的斷路、短路等情況，造成船舶電氣自動化控制系統出現運行故障[3]。因而，相關工作人員要想提升電氣自動化控制系統的安全穩定性，就必須科學規范改善控制線路的布線方式，合理增加雙通道冗余功能，假如某一線路存在故障，還可以為系統提供其他備用線路進行安全穩定傳輸操作指令信號。

3 船舶電氣自動化控制安全性問題解決措施

3.1 創新運用抗電磁干擾技術

在現代船舶電氣自動化控制管理過程中，電磁干擾問題是一種客觀存在的物理現象，當該現象發生于船舶電氣自動化控制系統時，就會容易造成電氣設備出現運行性能降低、電子元器件損壞等問題，嚴重情況下還會產生錯誤的控制信號，導致船舶電氣自動化控制系統無法安全穩定運行。對此，為了最大限度提升船舶電氣自動化控制系統的安全運行水平，減少電磁輻射對線路的干擾，相關技術人員需要充分發揮出先進抗電磁干擾技術的作用。抗電磁干擾技術在船舶電氣自動化控制中的應用主要體現在以下幾點內容：①濾波技術。濾波實質是指信號中特定波段頻率濾除的操作，能夠科學有效抑制和防止電磁干擾。濾波分為了兩種，一種是經典濾波，一種現代濾波。相關技術人員需要根據船舶電氣自動化系統運行頻率，有針對性選擇濾波進行抑制電磁干擾信號。②接地技術。接地技術實質是指在系統與某個電位基準之間建立低電阻通路，其能夠幫助人們有效提升系統穩定性、電磁兼容性，起到良好的干擾信號屏蔽保護性作用，同時還可以保護人們的生命安全與財產安全。在船舶電氣自動化控制系統中，相關技術人員通常運用的是串接電阻接地、阻隔環路接地。③屏蔽接地。屏蔽接地實質是指在屏蔽體與地活著干擾源的金屬殼體之間展開良好的電氣連接，其中最常運用的是靜電屏蔽與交變電場屏蔽[4]。通過將屏蔽接地技術合理規范應用在船舶電氣自動化控制管理中，能夠幫助相關工作人員有效解決電磁干擾問題，基于切斷輻射干擾路徑，促使杜絕外界電磁對船舶自動化控制系統運行的信號源產生干擾，從而保障系統能夠安全穩定的持續運行。

3.2 提升系統設備元器件容錯能力

針對船舶電氣自動化控制系統設備錯誤率問題，相關工作人員需要注重提升它們的容錯能力，導致如出現故障可容忍錯誤。此時，相關工作人員需要科學高效運用到優化容錯技術，當系統設備出現故障問題時，該技術能夠自動對其展開分析判斷，并及時發出警報聲，啟動備用裝置，而出現故障的電氣裝備裝置則會停止運行。基于優化容錯技術的應用輔助下，能夠幫助工作人員及時檢測獲取到目標設備的故障發生具體原因，從而根據實際情況采取相對應的控制解決措施，避免系統設備在發生故障時還在持續影響，威脅到員工的生命安全和企業財產安全。以船舶發電機組設備故障為例，電氣自動化控制系統的處理形式體現在以下兩點內容：①優化容錯技術在電氣自動化控制系統中的應用，能夠保障船舶電站安全持續為電網提供高質量的電力，避免系統停止運行，影響到船舶行駛的安全性。②當發電機冷卻系統發生安全故障問題時，其會主動發出高溫警報，而備用機組則會投入啟動使用，并有效接收故障機組的負荷，這樣一來能夠為檢修維護人員爭取更多的工作時間。

3.3 優化改善控制網絡布線方式

相對于陸地電氣自動化控制系統設計而言，船舶電氣自動化控制系統的線路設置存在著結構單一的明顯問題，而線路單一會容易引發線路短路、斷路以及接觸不良等情況，導致船舶電氣自動化控制系統在工作中存在安全隱患。對此，相關工作人員要想全面提升船舶電氣自動化控制系統運行的安全穩定性，就必須科學優化改善電氣自動化控制線路的布線方式，結合實際需求情況合理增加雙通道冗余功能，這樣即便是某條線路發生安全故障問題，也不會影響到其他備用線路進行正常作業。值得注意的是，相關工作人員需要根據實際情況合理采用不同的控制網絡布線方式[5]。比如，對于超過100m 的大規模網絡系統進行布線，相關工作人員需要科學規范使用單模光纖網絡布線方式，這樣能夠最大限度提升網絡數據通訊的安全可靠性，保障系統信號能夠快速穩定地傳播。對于數據傳播工作，則可以合理運用光纖銅線分布式布線，亦或者是CTA6 及以上規格的以太網絡布線。

3.4 科學完善數據信號傳輸介質

伴隨著我國計算機互聯網技術的不斷創新發展，原始數據傳輸介質已經無法滿足現代數據信息傳輸工作發展要求，當前應用較為廣泛的數據傳輸介質主要包括了無線網絡、光纖、紅外、微波等，不同的數據傳輸介質會有著不同的數據傳輸能力，相關工作人員需要結合傳播電氣自動化控制系統的運行要求，合理選擇應用各種數據信號傳輸介質，以此來達到網絡數據高效穩定傳輸、成本控制在能夠承受范圍內的工作目的。比如，在信號控制電纜設計過程中，相關工作人員要認識到電力電纜選用的重要性，為了能夠有效隔離屏蔽電磁干擾，需要采用鎧裝保護方式。在選擇自動監控系統信號控制電纜方面，則要針對信號強弱的實際情況，來選擇獨立或公用的屏蔽電纜，或者為了能夠最大限度發揮出電纜屏蔽效應，可以綜合采用這兩種屏蔽電纜。

3.5 大力推進智能化進程

在如今競爭積累的全球市場發展環境下，我國船舶行業要想提升自身的全球競爭力，就必須注重大力推進船舶制造加工的智能化發展進程，合理引進應用各類先進技術，全面提升船舶電氣自動化控制水平。比如，船舶企業可以通過合理采用CPS 技術，充分發揮出該項技術在船舶智能化發展的促進作用。CPS 全稱信息物理系統，其作為一個綜合計算、網絡以及物理環境的復位復雜系統，能夠實現大規模工程系統的動態化控制、實時感知以及全方位信息服務，具有極為廣泛和重要的應用前景。通過將該項技術創新應用在船舶電氣自動化控制領域中，能夠賦予系統防御性修復、檢測預防以及系統復原等功能，從而大大提升船舶自動化控制操作系統的安全可靠性。在CPS 技術應用輔助下，其能夠有效檢測到船舶在行駛過程中是否存在著任何障礙物，及時調整改變行駛路線，讓船舶進行障礙物躲避，防止發生行駛安全事故。除此之外，CPS 技術還具備了較好的優化容錯功能，即便是電氣自動化控制系統設備產生錯誤時，系統正常穩定運行也能夠得到安全可靠保障。相關工作人員通過構建出先進完善的CPS 系統模型，還可以完成對船舶行駛過程中各種突發情況的自動化分析處理工作，結合實際問題采取對應的解決措施，并將相關處理結果傳輸至工作人員，這樣無疑能夠最大限度提升實際問題的解決工作效率。

4 結語

針對電子自動化控制中的各項安全性問題，相關工作人員需要及時采取有效的解決措施，且判斷船舶電氣自動化的使用可靠性，保障船舶能夠正常穩定工作。船舶電氣自動化控制系統中線路設計、電磁設備、容錯系統等均與船舶電氣自動化控制有著緊密的關系。基于此，相關工作人員要綜合采用先進的技術，提高對這些問題的解決質量和效率，有效消除掉任何存在的安全隱患，充分保障船舶運行的安全可靠性。