周志玉

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工程船舶船岸支持一體化系統(tǒng)研究

周志玉

(江蘇省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，南京 210007)

本文在已構(gòu)建的裝備保障系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研發(fā)了工程船舶船岸支持一體化系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工程船舶的關(guān)鍵裝備保障、全船監(jiān)控和船岸遠(yuǎn)程支持功能，大大提高了工程船舶的信息化、自動化和智能化。

工程船舶 船岸支持一體化系統(tǒng) 監(jiān)控系統(tǒng)

1 工程船船岸支持一體化系統(tǒng)的構(gòu)成

工程船舶船岸一體化系統(tǒng)，是構(gòu)建于裝備保障系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)之上，面向?qū)嶋H應(yīng)用，涵蓋了用戶從信息監(jiān)控，到發(fā)現(xiàn)故障，到判定故障，到故障維修，到備品備件管理的各種應(yīng)用過程。該系統(tǒng)可以看作是針對用戶應(yīng)用層面的功能融合，是提高工程船舶信息化、自動化和智能化的主流趨勢。

裝備保障系統(tǒng)通過信息化技術(shù)，將工程船舶各種裝備進(jìn)行分解、再組合，并融入計(jì)劃、維修、管理等信息，為艦船提供了豐富的基礎(chǔ)信息和保障信息資源。

工程船舶監(jiān)控系統(tǒng)通過傳感器、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用軟件等技術(shù)采集分布全船的各個(gè)系統(tǒng)中主要及關(guān)鍵設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過各種驅(qū)動裝置發(fā)出控制指令對船舶主要控制設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，將全船各種實(shí)時(shí)監(jiān)測信息和控制指令進(jìn)行信息的融合，實(shí)現(xiàn)對信息的轉(zhuǎn)換、運(yùn)算、存儲、整合、通訊、顯示等功能。為船舶提供了豐富的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)以及圖形化的人機(jī)界面。

本文所設(shè)計(jì)的船岸一體化系統(tǒng)將裝備保障系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合。在信息層面上，就是將兩套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行共享，將用戶界面進(jìn)行有機(jī)融合：利用裝備保障系統(tǒng)將用戶的經(jīng)驗(yàn)信息化、設(shè)備技術(shù)資料信息化、維修管理的過程信息化；利用監(jiān)控系統(tǒng)，將全船各個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息化、圖形化。用戶在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，對于出現(xiàn)的各種故障，不但能夠通過圖形化的人機(jī)界面進(jìn)行監(jiān)測，還能夠獲得與設(shè)備相關(guān)的文字、圖紙、圖片等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行故障判斷，并獲得維修信息。如此，從用戶角度出發(fā)可實(shí)現(xiàn)從設(shè)備監(jiān)測、故障出現(xiàn)、故障判定、設(shè)備維修全過程的信息化操作。

同時(shí)，二者的結(jié)合將為培訓(xùn)工作帶來了極大的便利。一名新船員可通過監(jiān)控系統(tǒng)去掌握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備組成，通過使用能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，通過故障去獲取裝備保障系統(tǒng)相關(guān)信息，學(xué)習(xí)掌握船舶設(shè)備的故障判定方法和維修保養(yǎng)技能，大大降低對用戶的技術(shù)水平要求。

綜上所述，裝備保障系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合會帶來如下好處：

1） 系統(tǒng)高度集成；

2） 信息的高度耦合；

3） 船舶裝備的監(jiān)測、診斷、維修過程一體化；

4） 易于開展培訓(xùn)工作，人員技能瓶頸降低；

5） 縮短維修周期，提高施工效率。

2 系統(tǒng)集成

1）集成化的人機(jī)界面操作。用戶通過操作統(tǒng)一的人機(jī)界面，既可進(jìn)行監(jiān)控操作，也可進(jìn)行保障信息查詢，獲取相關(guān)技術(shù)資料、維修信息。

2）船舶裝備的圖形化顯示。為用戶提供全船裝備的樹形結(jié)構(gòu)視圖和位置結(jié)構(gòu)視圖。位置結(jié)構(gòu)視圖提供船舶側(cè)視圖、俯視圖等顯示方式，用戶通過選擇裝備保障系統(tǒng)中的配置項(xiàng)來決定顯示的內(nèi)容。該視圖可動態(tài)顯示出船舶各個(gè)設(shè)備及其所屬設(shè)備、傳感器的位置分布，顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。當(dāng)某個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，在樹形結(jié)構(gòu)視圖和位置結(jié)構(gòu)視圖中會發(fā)出實(shí)時(shí)報(bào)警，提示用戶。用戶通過操作樹形結(jié)構(gòu)視圖和位置結(jié)構(gòu)視圖可便捷的獲取相關(guān)故障信息、維修信息、生成報(bào)表。

3）故障判定。建立故障判定樹功能，設(shè)定系統(tǒng)及設(shè)備的故障判定規(guī)則，根據(jù)判定規(guī)則實(shí)現(xiàn)故障在人機(jī)界面中的實(shí)時(shí)顯示。

4）設(shè)備運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)。實(shí)時(shí)監(jiān)測船舶主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)運(yùn)行時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)與計(jì)劃維修的聯(lián)動。為用戶提供實(shí)時(shí)的設(shè)備保養(yǎng)及計(jì)劃維修信息。

5）設(shè)備歷史曲線記錄及查詢。實(shí)時(shí)監(jiān)測并記錄船舶主要設(shè)備的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，形成設(shè)備的數(shù)據(jù)曲線供用戶分析。

6）歷史數(shù)據(jù)再現(xiàn)。當(dāng)遇到復(fù)雜的故障，需要再現(xiàn)故障前后的系統(tǒng)狀況時(shí)，用戶可針對任意設(shè)備、系統(tǒng)進(jìn)行任意時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)回放，再現(xiàn)故障過程，進(jìn)行故障原因分析。為此系統(tǒng)提供了功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)記錄回放功能，可記錄船舶全生命周期過程中的所有數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，記錄容量不超過1GB/月。

7）船岸信息一體化。通過WCDMA、GPRS、衛(wèi)星等通訊鏈路將船臺端信息與陸地上的企業(yè)網(wǎng)連接為一體，實(shí)現(xiàn)船岸之間的信息共享。用戶不論在船上還是在陸地，通過授權(quán)后可實(shí)時(shí)監(jiān)測船舶動態(tài)、監(jiān)控系統(tǒng)信息、保障系統(tǒng)信息，進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1，數(shù)據(jù)流程見圖2.

3 系統(tǒng)功能

船岸監(jiān)控保障一體化系統(tǒng)軟件是新興技術(shù)產(chǎn)物，它結(jié)合了裝備保障、綜合平臺[1]、遠(yuǎn)程診斷、船岸一體化等先進(jìn)理念，是信息化高度集成的代表，它融合了最先進(jìn)的信息融合技術(shù)及保障技術(shù)，是本公司十幾年來在船舶行業(yè)不斷發(fā)展和沉淀的技術(shù)結(jié)晶。系統(tǒng)軟件主要界面如圖3。

基于遠(yuǎn)程傳輸?shù)拇侗O(jiān)控保障一體化系統(tǒng)。不論是在船臺，還是在陸地，只要能夠接入Internet，經(jīng)過授權(quán)，用戶就可通過操作統(tǒng)一的人機(jī)界面，既進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測，還可進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，更重要的是，在主要傳感器出現(xiàn)問題需要維修時(shí)，可通過監(jiān)控保障一體化系統(tǒng)軟件，定位故障位置，查找可能的故障原因，獲得維修支持，實(shí)現(xiàn)船岸監(jiān)控保障一體化。主要功能：

1） 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測；

2） 傳感器故障的自動診斷；

3） 傳感器安裝位置的三維定位顯示；

4） 故障原因判定；

5） 技術(shù)資料查詢；

6） 維修報(bào)表生成；

7） 運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)；

8） 歷史數(shù)據(jù)再現(xiàn)。

3.1 傳感器診斷、維修、管控一體化

為系統(tǒng)主要傳感器建立診斷模型，自動判斷可能的故障，自動生成維修單、維修報(bào)表、統(tǒng)計(jì)信息。

3.2 船舶裝備的圖形化顯示

為用戶提供工程船舶主要系統(tǒng)裝備及傳感器的樹形結(jié)構(gòu)視圖和位置結(jié)構(gòu)視圖。位置結(jié)構(gòu)視圖提供船舶側(cè)視圖、俯視圖等顯示方式，用戶通過選擇裝備保障系統(tǒng)中的配置項(xiàng)來決定顯示的內(nèi)容。該視圖可動態(tài)顯示出船舶各個(gè)設(shè)備及其所屬設(shè)備、傳感器的位置分布，顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。當(dāng)某個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，在樹形結(jié)構(gòu)視圖和位置結(jié)構(gòu)視圖中會發(fā)出實(shí)時(shí)報(bào)警，提示用戶。用戶通過操作樹形結(jié)構(gòu)視圖和位置結(jié)構(gòu)視圖可便捷的獲取相關(guān)故障信息、維修信息、生成報(bào)表。傳感器相關(guān)保障界面見圖4。

3.3 故障判定

建立故障判定樹功能，設(shè)定系統(tǒng)及設(shè)備的故障判定規(guī)則，根據(jù)判定規(guī)則實(shí)現(xiàn)故障在人機(jī)界面中的實(shí)時(shí)顯示。

3.4 設(shè)備運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)

實(shí)時(shí)監(jiān)測船舶主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)運(yùn)行時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)與計(jì)劃維修的聯(lián)動。為用戶提供實(shí)時(shí)的設(shè)備保養(yǎng)及計(jì)劃維修信息。

3.5 設(shè)備歷史曲線查詢

與歷史數(shù)據(jù)記錄軟件結(jié)合，獲取設(shè)備的歷史曲線供用戶分析。

3.6 歷史數(shù)據(jù)再現(xiàn)

與歷史數(shù)據(jù)記錄軟件結(jié)合[2]，當(dāng)遇到復(fù)雜的故障，需要再現(xiàn)故障前后的系統(tǒng)狀況時(shí)，用戶可針對任意設(shè)備、系統(tǒng)進(jìn)行任意時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)回放，再現(xiàn)故障過程，進(jìn)行故障原因分析。

3.7 船岸信息一體化

基于遠(yuǎn)程傳輸軟件，將船臺端信息與陸地上的企業(yè)網(wǎng)連接為一體，實(shí)現(xiàn)船岸之間的監(jiān)控、保障信息的共享。用戶不論在船上還是在陸地，通過授權(quán)后可實(shí)時(shí)監(jiān)測船舶動態(tài)、監(jiān)控系統(tǒng)信息、保障系統(tǒng)信息，進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。

4 結(jié)論

工程船舶船岸支持一體化系統(tǒng)將通過裝備保障系統(tǒng)和全船監(jiān)控系統(tǒng)采集的船臺信息與岸基的企業(yè)網(wǎng)連為一體，實(shí)現(xiàn)了保障和監(jiān)控信息的共享，構(gòu)建了遠(yuǎn)程支持體系，對有效提高工程船舶信息化、自動化和智能化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 俞孟蕻, 陳紅衛(wèi), 王欣. 耙吸挖泥船集成平臺管理系統(tǒng)研究[J]. 船舶工程, 2004, 26(4):52-55.

[2] 趙旭, 俞孟蕻. 綜合艦橋SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫研究[J]. 船舶工程, 2008,30(4):68-71.

Research on Ship-shore Support Integration System of Engineering Task Ship

Zhou Zhiyu

(Jiangsu Academy of Product Quality Supervision & Inspection, Nanjing 210007, China)

TP273

A

1003-4862（2013）10-0053-03

2013-02-25

周志玉（1965-），女，高級工程師。研究方向：船舶機(jī)電一體化。