论文部分内容阅读
摘要：近些年，随着科技的发展，信息化和智能化越来越致力于人们的生活和生产中。船舶行业也不另外。在早期，船舶自动化主要是机场设备自动化，再到发展为航行自动化、动力定位自动化、装卸货物自动化、故障定位自动化，基本上实现了整个船体的自动化。但在网络技术、数字技术的发展下，传统的机电式控制船舶的控制方式已经被逐步摒弃，网络化、智能化、数字化的控制方式是新的技术潮流。
关键词：船舶；电气自动化系统；发展前景
引言
当前，我国船舶工业的电气自动化水平与整体性能已经有了长足的发展与提升，很多设备采用引进、吸收、消化、自主创新的模式来与国外先进技术结合，并最终实现自主研发，总体水平已跻身于国际先进水平的行列。本文就是从船舶自动化技术的发展现状论述出发，就船舶电气自动化应用的发展前景与趋势进行了简要的探讨。
1船舶电气自动化技术的现状概述
二十一世纪以来，计算机辅助设计技术、通讯技术、电子信息技术的日益成熟给船舶自动化的实现奠定了基础。由电子计算机对船舶驾驶、机舱管理和货物装卸进行自主控制，进而实现机舱自动化、航行自动化和装卸货物自动化为一体的综合的电气自动化系统，是船舶自动化需要达到的要求。
综合性强的船舶电气自动化系统通常由若干个分控制系统、两个主控的工作母站和若干个工作分站组成。通常情况下，一个主控工作母站设置在机舱控制室内，在驾驶室设置另一个工作母站。两个主控的工作母站必须完全独立，分别控制，必要时可以两者协同控制船舶。这样的好处是一方面可以让两个工作母站互为备用，当其中一个发生故障时，可以及时启用另一个工作母站以保证船体的正常运行；另一方面两者协同控制也大大提高了整体船舶自动化的准确性。由高速信息传输技术组成的综合网络是两个工作母站和其余分控制系统间进行信心交换的渠道，在这个网络中可以根据不同船舶的需要（监控、控制、运输等）连接一定数目和种类的工作分站。而分控制系统将根据船舶的实际自动化程度和用途而定，例如主机遥控、自动网络导航、负载控制、天气预警等。目前电气自动化技术在船舶行业中的应用已经趋于成熟，国际上的著名船电产品公司（西门子、约克等）的技术处于世界前列。另外在控制和机舱的管理方面的自动化程度也得到了极为显著的提高，如燃油系统、动力系统管理、自主导航系统等，也实现了自动控制燃油消耗、船体内液面的检测、货物装卸以及安全防卫功能。值得一提的是，SMOSMAC55有整列的外端接口，可以实现其内部信息与其他电子计算机的互换，其船舶自主管理系统、无线通信系统可以通过无线电波与卫星进行联网，实现多端异地控制。
2船舶电气自动化应用的关键技术
自动化技术在船舶控制领域的应用的主要体现在几个关键的自动化技术上，一是电力电子技术在轴带发电机和电力推进系统中的应用；二是运用DCS控制理论和人工智能（AI）的机舱自动检测和报警系统和人工神经网络故障诊断专家系统；三是可编程控制器（PLC）在主机控制系统中的应用。
2.1电力电子技术的应用
电力电子技术在船舶电气自动化控制中的应用主要有两个方面，即轴带发电机和电力推进。轴带发电（S/G）是船舶运行中最重要的节能设施，其原理是轴带发电机在主机主轴驱动下，与主机同转速同步运转，并根据主机运行状况和海洋状况对轴带发电机进行控制；电力推进可分为直流传动和交流传动两种模式，随着交流变频调速技术的飞速发展，使得直流推进逐步被交流推进技术所取代，在交流电力推进中，当前最常见的是无换向交流电动机推进装置。
2.2自动监测报警系统
机舱自动检测报警系统是船舶自动化进程中最为核心也是最重要的部分，它的应用直接替代了轮机值班员对船舶主要设备运行情况的巡回检测过程，并拥有自动记录、打印、自动报警功能，当前最常见的机舱自动检测报警系统主要有常规仪表检测和计算机检测控制系统两类，而计算机检测技术不管是在技术上还是在功能上显然都优于传统的仪表检测，特别是DCS原理和人工智能的应用更使计算机检测技术的优势凸显无疑，结果自然是迅速发展而取传统检测方式而代之。
2.3.PLC的应用
可编程序控制器（PLC）作为新兴控制器件，以其强大的逻辑运算能力、方便的编程模式和简洁紧凑的结构已在诸多工业领域被广泛采用，当然其在船舶自动化控制中的应用也势在必行，但应该注意两个方面的问题，一是船舶用PLC应具有强大的环境适应性，要能在恶劣的海况下可靠运行，具有抗震、防潮、防水功能；二是要方便操作与维护。当前在船舶自动化系统中业已使用并取得良好效果的有起货机变速控制、电站自动化控制、风机水泵等辅助设备的自动控制等。
3船舶电气自动化系统的发展方向
首先，电力系统综合化。如今电力设备已经逐步走向系列化、模块化，实现电力系统的综合化的好处就是能够灵活控制整个系统。计算机软件的发展为船舶电气自动化系统的综合化提供了基础，各种功能可以通过界面进行选择。当然，综合化的过程中免不了出现一些冗杂、无用的操作，因此设计人员需要对这些不必要的操作进行简化，根据船舶的性能需求实现综合化，这样能够保证全船整体的安全可靠性和建造的经济性。
其次，船舶电气自动化要向系统的网络化这方面靠拢，现场总线技术和数字化技术为电气自动化系统实现网络化提供了基础。各种信号线集合成了现场总线，它成为控制模块之间、电力设备与模块之间信息交互的通道，是一种基于互联网的现场设备与各个分控制系统之间双向数字通信的综合网络。双层网络是现场总线常见的结构，即第一层实现数据采集和数据传送，第二层实现控制。通常控制网络采用冗余结构，以保证系统的稳定性、可靠性。另外又可以将整个船体的电力自动化网络系统分解成管道系统、自动监控系统、导航系统、定位系统、动力系统等若干独立的子网，以避免某处出现故障影响整个船舶运行的情况发生。电力系统网络化的优势在于，采用数字化和信息化的自动控制技术方便了整个船体的操控，减少了人工管理的投入，提高了工作效率，未来甚至可能出现一个人单独操控整个船体运行的局面。
4船舶电气自动化的发展前景
航运作为我国的主要运输方式之一，其拥有着广阔的发展前景。电子电力技術、智能控制技术等的发展必将继续提高电气自动化在船舶行业中的应用程度。如PLC技术应用到电气自动化中，一方面可以使设备运行的安全性提升，另一方面可以根据实际的运转需要设置参数，避免了能源不必要的浪费，使得设备的运行效率得到提高。另外新材料、新科技的出现也为船舶行业引领了新的方向，未来电力设备的运行效率和使用寿命必将提升。
结语
总之，以上就是我个人见解。自动遥控系统、远程监控系统和电站控制系统是船舶电气自动化系统的三个主要组成部分，我国虽然能够自主生产以上各大系统，但与欧美等发达国家还存在着一定差距，具体表现在我国自主研发的电力产品精度不够高，使用寿命较低等。因此我国各船舶企业还需要在提升产品标准性、实用性以及后期产品维护等方面加大投资力度，以实现我国船舶电气自动化发展现代化、国际化的目的。除自动化电力设备研发外，船舶企业还应该实现整船信息化管理。
参考文献：
[1]黄丞.船舶电气自动化的发展及其设计要点[J].湖南农机，2013（01）：67-68.
[2]王欣.船舶电气自动化的发展初探[J].科技信息，2010（21）：561.
[3]蒋文强，朱明晶.浅谈船舶电气自动化的发展及其设备故障的排除[J].科技传播，2011（08）：89-78.
关键词：船舶；电气自动化系统；发展前景
引言
当前，我国船舶工业的电气自动化水平与整体性能已经有了长足的发展与提升，很多设备采用引进、吸收、消化、自主创新的模式来与国外先进技术结合，并最终实现自主研发，总体水平已跻身于国际先进水平的行列。本文就是从船舶自动化技术的发展现状论述出发，就船舶电气自动化应用的发展前景与趋势进行了简要的探讨。
1船舶电气自动化技术的现状概述
二十一世纪以来，计算机辅助设计技术、通讯技术、电子信息技术的日益成熟给船舶自动化的实现奠定了基础。由电子计算机对船舶驾驶、机舱管理和货物装卸进行自主控制，进而实现机舱自动化、航行自动化和装卸货物自动化为一体的综合的电气自动化系统，是船舶自动化需要达到的要求。
综合性强的船舶电气自动化系统通常由若干个分控制系统、两个主控的工作母站和若干个工作分站组成。通常情况下，一个主控工作母站设置在机舱控制室内，在驾驶室设置另一个工作母站。两个主控的工作母站必须完全独立，分别控制，必要时可以两者协同控制船舶。这样的好处是一方面可以让两个工作母站互为备用，当其中一个发生故障时，可以及时启用另一个工作母站以保证船体的正常运行；另一方面两者协同控制也大大提高了整体船舶自动化的准确性。由高速信息传输技术组成的综合网络是两个工作母站和其余分控制系统间进行信心交换的渠道，在这个网络中可以根据不同船舶的需要（监控、控制、运输等）连接一定数目和种类的工作分站。而分控制系统将根据船舶的实际自动化程度和用途而定，例如主机遥控、自动网络导航、负载控制、天气预警等。目前电气自动化技术在船舶行业中的应用已经趋于成熟，国际上的著名船电产品公司（西门子、约克等）的技术处于世界前列。另外在控制和机舱的管理方面的自动化程度也得到了极为显著的提高，如燃油系统、动力系统管理、自主导航系统等，也实现了自动控制燃油消耗、船体内液面的检测、货物装卸以及安全防卫功能。值得一提的是，SMOSMAC55有整列的外端接口，可以实现其内部信息与其他电子计算机的互换，其船舶自主管理系统、无线通信系统可以通过无线电波与卫星进行联网，实现多端异地控制。
2船舶电气自动化应用的关键技术
自动化技术在船舶控制领域的应用的主要体现在几个关键的自动化技术上，一是电力电子技术在轴带发电机和电力推进系统中的应用；二是运用DCS控制理论和人工智能（AI）的机舱自动检测和报警系统和人工神经网络故障诊断专家系统；三是可编程控制器（PLC）在主机控制系统中的应用。
2.1电力电子技术的应用
电力电子技术在船舶电气自动化控制中的应用主要有两个方面，即轴带发电机和电力推进。轴带发电（S/G）是船舶运行中最重要的节能设施，其原理是轴带发电机在主机主轴驱动下，与主机同转速同步运转，并根据主机运行状况和海洋状况对轴带发电机进行控制；电力推进可分为直流传动和交流传动两种模式，随着交流变频调速技术的飞速发展，使得直流推进逐步被交流推进技术所取代，在交流电力推进中，当前最常见的是无换向交流电动机推进装置。
2.2自动监测报警系统
机舱自动检测报警系统是船舶自动化进程中最为核心也是最重要的部分，它的应用直接替代了轮机值班员对船舶主要设备运行情况的巡回检测过程，并拥有自动记录、打印、自动报警功能，当前最常见的机舱自动检测报警系统主要有常规仪表检测和计算机检测控制系统两类，而计算机检测技术不管是在技术上还是在功能上显然都优于传统的仪表检测，特别是DCS原理和人工智能的应用更使计算机检测技术的优势凸显无疑，结果自然是迅速发展而取传统检测方式而代之。
2.3.PLC的应用
可编程序控制器（PLC）作为新兴控制器件，以其强大的逻辑运算能力、方便的编程模式和简洁紧凑的结构已在诸多工业领域被广泛采用，当然其在船舶自动化控制中的应用也势在必行，但应该注意两个方面的问题，一是船舶用PLC应具有强大的环境适应性，要能在恶劣的海况下可靠运行，具有抗震、防潮、防水功能；二是要方便操作与维护。当前在船舶自动化系统中业已使用并取得良好效果的有起货机变速控制、电站自动化控制、风机水泵等辅助设备的自动控制等。
3船舶电气自动化系统的发展方向
首先，电力系统综合化。如今电力设备已经逐步走向系列化、模块化，实现电力系统的综合化的好处就是能够灵活控制整个系统。计算机软件的发展为船舶电气自动化系统的综合化提供了基础，各种功能可以通过界面进行选择。当然，综合化的过程中免不了出现一些冗杂、无用的操作，因此设计人员需要对这些不必要的操作进行简化，根据船舶的性能需求实现综合化，这样能够保证全船整体的安全可靠性和建造的经济性。
其次，船舶电气自动化要向系统的网络化这方面靠拢，现场总线技术和数字化技术为电气自动化系统实现网络化提供了基础。各种信号线集合成了现场总线，它成为控制模块之间、电力设备与模块之间信息交互的通道，是一种基于互联网的现场设备与各个分控制系统之间双向数字通信的综合网络。双层网络是现场总线常见的结构，即第一层实现数据采集和数据传送，第二层实现控制。通常控制网络采用冗余结构，以保证系统的稳定性、可靠性。另外又可以将整个船体的电力自动化网络系统分解成管道系统、自动监控系统、导航系统、定位系统、动力系统等若干独立的子网，以避免某处出现故障影响整个船舶运行的情况发生。电力系统网络化的优势在于，采用数字化和信息化的自动控制技术方便了整个船体的操控，减少了人工管理的投入，提高了工作效率，未来甚至可能出现一个人单独操控整个船体运行的局面。
4船舶电气自动化的发展前景
航运作为我国的主要运输方式之一，其拥有着广阔的发展前景。电子电力技術、智能控制技术等的发展必将继续提高电气自动化在船舶行业中的应用程度。如PLC技术应用到电气自动化中，一方面可以使设备运行的安全性提升，另一方面可以根据实际的运转需要设置参数，避免了能源不必要的浪费，使得设备的运行效率得到提高。另外新材料、新科技的出现也为船舶行业引领了新的方向，未来电力设备的运行效率和使用寿命必将提升。
结语
总之，以上就是我个人见解。自动遥控系统、远程监控系统和电站控制系统是船舶电气自动化系统的三个主要组成部分，我国虽然能够自主生产以上各大系统，但与欧美等发达国家还存在着一定差距，具体表现在我国自主研发的电力产品精度不够高，使用寿命较低等。因此我国各船舶企业还需要在提升产品标准性、实用性以及后期产品维护等方面加大投资力度，以实现我国船舶电气自动化发展现代化、国际化的目的。除自动化电力设备研发外，船舶企业还应该实现整船信息化管理。
参考文献：
[1]黄丞.船舶电气自动化的发展及其设计要点[J].湖南农机，2013（01）：67-68.
[2]王欣.船舶电气自动化的发展初探[J].科技信息，2010（21）：561.
[3]蒋文强，朱明晶.浅谈船舶电气自动化的发展及其设备故障的排除[J].科技传播，2011（08）：89-78.