何曉東 李 陽(yáng) 任有路

(1.大連中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司 116113 ；2.大連船舶重工集團(tuán)船務(wù)工程有限公司 116318 ；3.大船電氣有限責(zé)任公司)

船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠保障技術(shù)是復(fù)雜的應(yīng)用程序，在執(zhí)行過(guò)程中聯(lián)系著許多重要的環(huán)節(jié)，因此，保證船舶自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中是必要的。也正因?yàn)槿绱?，在?shí)際運(yùn)行過(guò)程中，要采取各種技術(shù)手段，減少不應(yīng)發(fā)生的人為故障，提高穩(wěn)定性。

1 船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀分析

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與通訊技術(shù)的快速發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)在船舶行駛、裝貨、機(jī)艙管理等方面得到了全盤(pán)應(yīng)用，逐步實(shí)現(xiàn)了船舶電氣自動(dòng)化控制。船舶電氣自動(dòng)化是集航行自動(dòng)化、機(jī)械自動(dòng)化、機(jī)艙自動(dòng)化、機(jī)械自動(dòng)化等多功能于一體的綜合系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，一般由兩個(gè)工作母站以及若干個(gè)工作分站和控制系統(tǒng)構(gòu)成。兩個(gè)工作母站分別設(shè)置在機(jī)艙控制室和駕駛室，是兩個(gè)完全獨(dú)立的控制系統(tǒng)，既可以單獨(dú)操作，也可以同時(shí)操作、互為備用。若船舶類(lèi)型和自動(dòng)化程度不同，則其電氣自動(dòng)化的分控制系統(tǒng)也略有不同，但總體上來(lái)講主要包括電站管理、主機(jī)遙控、泵浦控制、機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警、液位遙控和壓載控制、自動(dòng)導(dǎo)航、冷藏集裝箱監(jiān)控等系統(tǒng)。運(yùn)用高速傳輸技術(shù)將工作母站與分控制系統(tǒng)組成綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并根據(jù)實(shí)際需要在網(wǎng)絡(luò)上連接若干工作分站，從而通過(guò)工作分站達(dá)到對(duì)船舶重要部位設(shè)備的操縱、控制和檢測(cè)。此外，工作分站可視為獨(dú)立窗口，在接入船舶對(duì)外通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，利用電子郵件、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确绞?，?shí)現(xiàn)船與船、船與岸之間的對(duì)話(huà)，進(jìn)行信息交流、故障診斷、備件查詢(xún)、設(shè)備維護(hù)、船舶管理、資料查閱等業(yè)務(wù)。由此可以看出，船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)不僅能夠強(qiáng)化船舶設(shè)備管理、控制，還能夠確保船舶航行始終處于安全、可靠的狀態(tài)。

當(dāng)前，一些國(guó)際著名的船電產(chǎn)品制造商已經(jīng)擁有較為成熟的船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)和相應(yīng)配套產(chǎn)品，能夠?qū)㈦姎庾詣?dòng)化程序控制劃分為小型智能單位，實(shí)現(xiàn)就地操縱，使系統(tǒng)擁有更為強(qiáng)大、全面的功能。如，船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可用于無(wú)人機(jī)艙管理的監(jiān)測(cè)和控制，能夠?qū)?dòng)力系統(tǒng)、壓艙系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)等的泵、閥以及關(guān)閉裝置進(jìn)行控制，并且還具備艙內(nèi)液面監(jiān)測(cè)、燃油消耗記錄、水量計(jì)算、貨物監(jiān)測(cè)、保養(yǎng)維護(hù)、安全控制等功能，實(shí)現(xiàn)船舶電氣設(shè)備的智能化管理，提高船舶電氣設(shè)備操作的可靠性和安全性。

2 船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的基本認(rèn)知

隨著科技時(shí)代的到來(lái)，通訊技術(shù)和應(yīng)用軟件的不斷更新升級(jí)，船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)同樣也在迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)化處理信息并且做出應(yīng)急處理措施。船舶的自動(dòng)化具有兩個(gè)突出的特點(diǎn)：

2.1 電子信息化。伴隨著電子設(shè)備地不斷開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)化，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的更新升級(jí)，還有電氣設(shè)備的完善的通訊措施，船舶自動(dòng)化程度不斷提高。幾乎只需操作鼠標(biāo)或者幾個(gè)簡(jiǎn)單的操作就可以操作整個(gè)機(jī)械設(shè)備，保證信息的流暢性和可控性。再加上船舶自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合性因素增多，避免重復(fù)的操作工序，簡(jiǎn)化操作流程，進(jìn)而提高自動(dòng)化程度。

2.2 網(wǎng)絡(luò)可控化。進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代后，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)信息處理技術(shù)不斷進(jìn)步，電氣設(shè)備的各個(gè)部件之間通過(guò)信號(hào)通道互相交換信息，并根據(jù)指令完成工作步驟。系統(tǒng)傳輸信號(hào)的中樞是系統(tǒng)總線(xiàn)，鏈接各個(gè)控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性就要采取冗余結(jié)構(gòu)并且分布式布置。自動(dòng)化系統(tǒng)還可以將指令分布給閑置的執(zhí)行元器件，保證充分利用資源，代替手工勞作，提高工作效率。

3 船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性研究

在保證船舶正常運(yùn)行的工作狀態(tài)的同時(shí)，各個(gè)國(guó)家更加注重自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性。研究有效可行的保障技術(shù)手段，減少船舶發(fā)生事故的幾率，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，下面就是針對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)的應(yīng)用分析。

3.1 電磁干擾屏蔽技術(shù)。通過(guò)電磁兼容的技術(shù)手段，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行防電磁干擾設(shè)計(jì)，或者切斷電磁干擾途徑，避免因電磁干擾影響自動(dòng)化系統(tǒng)的正常工作。具體可以通過(guò)隔絕干擾源，抑制干擾產(chǎn)生，切斷干擾信號(hào)的傳輸路徑等方法實(shí)現(xiàn)屏蔽功能。具體的實(shí)踐說(shuō)明，交流電源產(chǎn)生電磁干擾信號(hào)，因此要從源頭上解決這一問(wèn)題，提供獨(dú)立的供電設(shè)備，設(shè)置防干擾濾波裝置，隔離交流變壓器，濾過(guò)高頻干擾信號(hào)。船舶在運(yùn)行過(guò)程中，由于元器件的頻繁開(kāi)閉，會(huì)產(chǎn)生電弧，進(jìn)而產(chǎn)生電磁干擾。為此，可以設(shè)置RC吸收電磁裝置，根據(jù)電容的穩(wěn)壓原理，電壓不會(huì)極具突變，從而避免因突然產(chǎn)生瞬時(shí)電流，而抑制干擾信號(hào)。除此之外，電容還能夠消除電弧，通過(guò)電容和高電阻組成的防電磁干擾信號(hào)設(shè)備。但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于傳輸線(xiàn)路較長(zhǎng)，傳輸條件不容樂(lè)觀，因此要在信號(hào)的傳輸過(guò)程中，減少電磁干擾的增強(qiáng)和擴(kuò)散。針對(duì)這一特征，就要減少電信號(hào)的傳輸作用，利用光電耦合器代替電信號(hào)的控制方式，發(fā)揮隔絕優(yōu)勢(shì)作用，將輸入線(xiàn)路和輸出線(xiàn)路分開(kāi)，避免電信號(hào)相互干擾。

3.2 電磁容錯(cuò)技術(shù)，主要是指系統(tǒng)對(duì)故障的處理能力。當(dāng)船舶在運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠迅速做出預(yù)判斷，自行設(shè)置保護(hù)措施，將控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)斷開(kāi)，自動(dòng)化隔離系統(tǒng)指令。在發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)故障形式采取不同的措施。當(dāng)遇到小范圍的故障時(shí)，開(kāi)啟備用機(jī)組，減少工作負(fù)荷，一旦遇到嚴(yán)重的事故，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)信號(hào)，阻斷傳輸信號(hào)，在完全修復(fù)機(jī)組之后，才會(huì)重新開(kāi)啟電氣設(shè)備，以此防護(hù)措施，保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性能。

系統(tǒng)的設(shè)備冗余設(shè)計(jì)，就是指并聯(lián)一系列功能相同的機(jī)組設(shè)備，在發(fā)生故障時(shí)，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀態(tài)。目前，船舶自動(dòng)化系統(tǒng)一般設(shè)置 3組功能相同，可單獨(dú)完成控制指令等功能。在正常的工作狀態(tài)下，儲(chǔ)備系統(tǒng)不發(fā)揮主要作用，在遇到故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)組，使用備用機(jī)組控制系統(tǒng)，執(zhí)行相同的工作任務(wù)。還有電力推進(jìn)的技術(shù)革新，采用兩種推進(jìn)系統(tǒng)，直流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)，通過(guò)變頻器將實(shí)現(xiàn)滯留和交流的相互同步互換，能夠?qū)崿F(xiàn)在不同的海域調(diào)整不同的轉(zhuǎn)速；直流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)交流信號(hào)間的轉(zhuǎn)換，通過(guò)變頻器組成交流調(diào)速系統(tǒng)機(jī)制，這種調(diào)速方式更加實(shí)用，廣泛應(yīng)用于小型船舶和交流傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域中，保證船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮著重要的作用。

4 結(jié) 語(yǔ)

船舶電氣自動(dòng)化可靠性的研究，對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)的研究起著重要的作用，提高船舶自動(dòng)化程度可以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也同樣促進(jìn)了船舶事業(yè)的發(fā)展。目前，各個(gè)國(guó)家都在進(jìn)行系統(tǒng)可靠性研究實(shí)驗(yàn)，而且投入相當(dāng)比重的資金和技術(shù)人才，但是我國(guó)的技術(shù)研究遲緩，因此在進(jìn)行技術(shù)研究時(shí)，要做好相關(guān)的技術(shù)檢測(cè)措施，避免發(fā)生人員傷亡事故。爭(zhēng)取通過(guò)不斷地努力，能夠穩(wěn)中求進(jìn)，譜寫(xiě)電氣系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的新篇章。

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