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[摘 要]随着我国船舶运输业的不断发展，船舶电气智能设计系统的作用愈发重要，对其关键技术也提出了更高的要求。本文以船舶电气智能设计系统的整体结构为发出点，对其关键技术及原型实现进行了研讨分析，并对智能船舶的发展前景进行了展望，希望对推动我国船舶运输业的可持续发展贡献力量。
[关键词]船舶；电气；智能设计；系统；关键技术；分析
中图分类号：R284 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）28-0031-01
船舶电气智能设计系统具有很强的专业性与复杂程度，对于方案设计、模型建设和设备优选等环节还具有较高的协调性要求。但我国目前的船舶设计仅限于在操作绘图软件方面有所造诣，且在操作软件的过程中，存在精确度不高和误差大的问题，难以保证设计质量和工作效率。在今后工作中，有必要针对船舶电气智能设计系统的关键技术及其原型实现进行一系列的探索与研究。
1.船舶电气智能设计系统的整体结构分析
1.1系统功能设计
首先，在设计阶段，可对设计资料进行科学管理与再设计，主要包含以下三方面工作：第一，寻找优质母型船，并将其优化成为目标船；第二，寻找与设计方案最为接近的体系图，并将其优化成为目标图；第三，寻找到指定型号设备的出厂文件及相关电气体系图；其次，在技术设计与生产设计阶段，要完成以下工作：用影响船舶电气性能的关键技术参数对技术设计进行限制；在各个主要的设计阶段，需要在系统运行界面上对相关设计办法、设计程序、检查规范进行指导；当主要的设计数据出现时，可自动对设计方案的安全性、经济性与相同性等方面进行校验，并清晰的给出推断结果及参考数据；可完成规律性较强的体系参数化绘图；在生产设计阶段，可对技术设计阶段所积累的成果进行有效运用，避免重复工作；完成轮机、舾装、总体与电气等每一个环节之间以及每一个系统、文档之间的数据统一及关联。
1.2结构框架设计
在船舶电气智能系统设计阶段，要对系统开发耗时和成本进行综合考量与分析。系统的整体架构设计方案需要借助计算机操作系统及专业的绘图软件来完成。船舶电气智能设计系统的整体架构如图1所示。
通过图1可以看出，船舶电气智能系统主要由资料库、数据库、主程序和操作界面几部分组合而成。其中，资料库的主要功能是存储设计图纸和设计文档，并对设计过程中所产生的图纸和文档进行有序保存；数据库由管理部分和项目部分组成。管理系统主要对部件参数和符号参数进行保存。项目部分主要是对设计系统信息和設备信息进行保存；主程序主要是计算书、材料报表的生成系统，也可以在小范围内参与项目及图纸的管理，它还有包含一些辅助模块和接口程序。
2.船舶电气智能设计系统的关键技术
2.1数字信息技术
数字信息技术的主要作用是将船舶设计过程中的限制条件和计算机无法识别的信息，按照一定的规则与定义将其翻译成计算机可以识别的语言，从而解决船舶电气智能系统设计中所遇到的数字化信息不兼容的问题。其工作方法为：在相关准则及定义的基础上，对设计中的相关条件和准则通过数字进行描述；再将这些数字信息运用到船舶电气化设计发中，为船舶建立起数字化模型，进而实现船舶电气设计的信息化与数字化。
2.2参数化方法
通过参数化方法，可以对电气体系图纸的使用参数实施量化，以便于辨别与之相关的功能模块叙述。使用参数化方法的主要原因有：船舶类别、装载、航区、自动化标志、电力推进、主机、主电源与大型机械设备等。参数化模块主要是指叙述体系功能的特点项，包括图面需要、绘图需要的各个方面。
3.船舶电气智能设计系统关键技术的原型实现
3.1设计模块的原型实现
设计模块的主要作用是通过对项目图纸和界面的有效管理，实现设计和绘图等功能。具体的说，图纸主要是针对设计方案和绘图进行的相关编辑工作，设计模块在图纸管理中的作用主要是管理和生成材料表及子系统。它有利于设计图纸和设备的数字化，进而实现该环节的自动化。在设计布置阶段，运用该项技术也可以实现设计对象和电气功能的数字化。为了实现该模块的自动化，使绘图质量与效率获得提升，需要对电气符号进行规范。在设计模块中，可采用图标驱动的方式进行绘图及数据编辑。最终生成有效的目标图，有助于设计工作的顺利完成。
3.2计算生成模块的原型实现
计算生成模块主要由电力负荷计算书和电压降计算书两部分组成。通过电压降计算书生成模块可实现相关电流、截面的准确预算，对短路温升和电压降进行有效校验。可将此模块的每一个步骤都可以视为一个工作环节，除短路温升之外的其他步骤都是最后结果的必备步骤，缺一不可。
3.3知识管理模块和辅助模块的原型实现
知识管理模块也被称之为知识学习模块，可通过录入学习与资料学习这两种方法实现这一模块的功能。知识管理模块还可以通过程序分析的方式对程序的相关规则进行自动研究学习。这样一来，既可以增长知识，又可以修正问题。辅助模块主要是利用数据交换和电气符号对相产图纸和图框进行编辑。在数据交换板块当中，辅助性模块可将数据嵌入到相关数据库当中，系统再根据这些数据自动生成表格，并将表格保存在系统数据库之中；最终，再参照相关规则建立起符号库。
4.智能船舶的发展前景
就船舶运输业的整体发展而言，由市场个体差异化需求所带来的定制化要求越来越高。为满足这一要求，需要加速完成数据之间的良好交换与挖掘。这就需要市场需求与运营企业、制造企业的要求以及系统设计工作形成一个生命共同体。在协同配合，相互促进的过程中创造出新的价值，这些新的价值可以加速提升市场的反应能力，促进船舶运输业的整体发展。以航运企业为例，通过这种市场反应机制，可以匹配出最适合的船舶和最合理的航路，确保各项服务充足满足输送要求。船舶制造企业也可以根据市场的快速反应机制，加快完善船舶设计工作，为企业发展提供更多有价值的信息；同时，这些新价值还可以降低运营成本，因为在没有全球服务网络的支撑下，船队根本无法走出国门，但要在全球分布多个服务网络，又需要很高的运营成本。这就需要借助大数据技术，实现船上体系的自动化，最大限度的降低成本，从而对船队运营，油料备品运用等环节进行更好的管理。例如我国船队到索马里执行护航工作，由于不知道会用到哪些备件，约有80%的备件会原封不动地带回来。这种情况，不论是对生产企业，还是购买企业，无疑会造成大量的资金积压。如果能对备件的使用状况进行及时、准确的掌握，就会大幅降低运营成本。
结束语
传统船舶的精密程度和自动化水平相对较低，已经无法满足当代船舶运输业的发展需求。船舶电气智能设计系统的运用，极大的推动了这一行业的快速发展。本文从船舶电气智能系统的功能与构架出发，对数字信息技术与参数化方法等关键技术进行了系统分析，并就原型实现进行了一些思索。希望能加快推进我国船舶智能化的发展速度。
参考文献
[1]李赟.船舶电气智能设计系统关键技术研究及原型实现[J].中国水运（下半月），2015（12）.
[2]于忠鑫，白民权，等.船舶电气智能设计系统关键技术研究及原型实现[J].科技创新与应用，2015（08）.
[3]赵亮，张铭.船舶电气智能设计数字化信息模型分析[J].科技创新导报，2015（09）.
[关键词]船舶；电气；智能设计；系统；关键技术；分析
中图分类号：R284 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）28-0031-01
船舶电气智能设计系统具有很强的专业性与复杂程度，对于方案设计、模型建设和设备优选等环节还具有较高的协调性要求。但我国目前的船舶设计仅限于在操作绘图软件方面有所造诣，且在操作软件的过程中，存在精确度不高和误差大的问题，难以保证设计质量和工作效率。在今后工作中，有必要针对船舶电气智能设计系统的关键技术及其原型实现进行一系列的探索与研究。
1.船舶电气智能设计系统的整体结构分析
1.1系统功能设计
首先，在设计阶段，可对设计资料进行科学管理与再设计，主要包含以下三方面工作：第一，寻找优质母型船，并将其优化成为目标船；第二，寻找与设计方案最为接近的体系图，并将其优化成为目标图；第三，寻找到指定型号设备的出厂文件及相关电气体系图；其次，在技术设计与生产设计阶段，要完成以下工作：用影响船舶电气性能的关键技术参数对技术设计进行限制；在各个主要的设计阶段，需要在系统运行界面上对相关设计办法、设计程序、检查规范进行指导；当主要的设计数据出现时，可自动对设计方案的安全性、经济性与相同性等方面进行校验，并清晰的给出推断结果及参考数据；可完成规律性较强的体系参数化绘图；在生产设计阶段，可对技术设计阶段所积累的成果进行有效运用，避免重复工作；完成轮机、舾装、总体与电气等每一个环节之间以及每一个系统、文档之间的数据统一及关联。
1.2结构框架设计
在船舶电气智能系统设计阶段，要对系统开发耗时和成本进行综合考量与分析。系统的整体架构设计方案需要借助计算机操作系统及专业的绘图软件来完成。船舶电气智能设计系统的整体架构如图1所示。
通过图1可以看出，船舶电气智能系统主要由资料库、数据库、主程序和操作界面几部分组合而成。其中，资料库的主要功能是存储设计图纸和设计文档，并对设计过程中所产生的图纸和文档进行有序保存；数据库由管理部分和项目部分组成。管理系统主要对部件参数和符号参数进行保存。项目部分主要是对设计系统信息和設备信息进行保存；主程序主要是计算书、材料报表的生成系统，也可以在小范围内参与项目及图纸的管理，它还有包含一些辅助模块和接口程序。
2.船舶电气智能设计系统的关键技术
2.1数字信息技术
数字信息技术的主要作用是将船舶设计过程中的限制条件和计算机无法识别的信息，按照一定的规则与定义将其翻译成计算机可以识别的语言，从而解决船舶电气智能系统设计中所遇到的数字化信息不兼容的问题。其工作方法为：在相关准则及定义的基础上，对设计中的相关条件和准则通过数字进行描述；再将这些数字信息运用到船舶电气化设计发中，为船舶建立起数字化模型，进而实现船舶电气设计的信息化与数字化。
2.2参数化方法
通过参数化方法，可以对电气体系图纸的使用参数实施量化，以便于辨别与之相关的功能模块叙述。使用参数化方法的主要原因有：船舶类别、装载、航区、自动化标志、电力推进、主机、主电源与大型机械设备等。参数化模块主要是指叙述体系功能的特点项，包括图面需要、绘图需要的各个方面。
3.船舶电气智能设计系统关键技术的原型实现
3.1设计模块的原型实现
设计模块的主要作用是通过对项目图纸和界面的有效管理，实现设计和绘图等功能。具体的说，图纸主要是针对设计方案和绘图进行的相关编辑工作，设计模块在图纸管理中的作用主要是管理和生成材料表及子系统。它有利于设计图纸和设备的数字化，进而实现该环节的自动化。在设计布置阶段，运用该项技术也可以实现设计对象和电气功能的数字化。为了实现该模块的自动化，使绘图质量与效率获得提升，需要对电气符号进行规范。在设计模块中，可采用图标驱动的方式进行绘图及数据编辑。最终生成有效的目标图，有助于设计工作的顺利完成。
3.2计算生成模块的原型实现
计算生成模块主要由电力负荷计算书和电压降计算书两部分组成。通过电压降计算书生成模块可实现相关电流、截面的准确预算，对短路温升和电压降进行有效校验。可将此模块的每一个步骤都可以视为一个工作环节，除短路温升之外的其他步骤都是最后结果的必备步骤，缺一不可。
3.3知识管理模块和辅助模块的原型实现
知识管理模块也被称之为知识学习模块，可通过录入学习与资料学习这两种方法实现这一模块的功能。知识管理模块还可以通过程序分析的方式对程序的相关规则进行自动研究学习。这样一来，既可以增长知识，又可以修正问题。辅助模块主要是利用数据交换和电气符号对相产图纸和图框进行编辑。在数据交换板块当中，辅助性模块可将数据嵌入到相关数据库当中，系统再根据这些数据自动生成表格，并将表格保存在系统数据库之中；最终，再参照相关规则建立起符号库。
4.智能船舶的发展前景
就船舶运输业的整体发展而言，由市场个体差异化需求所带来的定制化要求越来越高。为满足这一要求，需要加速完成数据之间的良好交换与挖掘。这就需要市场需求与运营企业、制造企业的要求以及系统设计工作形成一个生命共同体。在协同配合，相互促进的过程中创造出新的价值，这些新的价值可以加速提升市场的反应能力，促进船舶运输业的整体发展。以航运企业为例，通过这种市场反应机制，可以匹配出最适合的船舶和最合理的航路，确保各项服务充足满足输送要求。船舶制造企业也可以根据市场的快速反应机制，加快完善船舶设计工作，为企业发展提供更多有价值的信息；同时，这些新价值还可以降低运营成本，因为在没有全球服务网络的支撑下，船队根本无法走出国门，但要在全球分布多个服务网络，又需要很高的运营成本。这就需要借助大数据技术，实现船上体系的自动化，最大限度的降低成本，从而对船队运营，油料备品运用等环节进行更好的管理。例如我国船队到索马里执行护航工作，由于不知道会用到哪些备件，约有80%的备件会原封不动地带回来。这种情况，不论是对生产企业，还是购买企业，无疑会造成大量的资金积压。如果能对备件的使用状况进行及时、准确的掌握，就会大幅降低运营成本。
结束语
传统船舶的精密程度和自动化水平相对较低，已经无法满足当代船舶运输业的发展需求。船舶电气智能设计系统的运用，极大的推动了这一行业的快速发展。本文从船舶电气智能系统的功能与构架出发，对数字信息技术与参数化方法等关键技术进行了系统分析，并就原型实现进行了一些思索。希望能加快推进我国船舶智能化的发展速度。
参考文献
[1]李赟.船舶电气智能设计系统关键技术研究及原型实现[J].中国水运（下半月），2015（12）.
[2]于忠鑫，白民权，等.船舶电气智能设计系统关键技术研究及原型实现[J].科技创新与应用，2015（08）.
[3]赵亮，张铭.船舶电气智能设计数字化信息模型分析[J].科技创新导报，2015（09）.