廖勇

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電氣自動(dòng)化技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是在船舶制造業(yè)中，電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)揮著極為重要的作用，為我國(guó)船舶制造業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的推動(dòng)力。船舶在航行或作業(yè)中，由于一些因素的影響使得電氣自動(dòng)化設(shè)備常常出現(xiàn)一些故障或技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)船舶產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展造成了一定的阻礙。本文主要針對(duì)船舶電氣自動(dòng)化及其設(shè)備故障排除方法作出分析，首先介紹船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成，再分析船舶電氣自動(dòng)化發(fā)展，最后針對(duì)船舶電氣自動(dòng)化設(shè)備的相關(guān)故障排除方法進(jìn)行簡(jiǎn)要的討論。

關(guān)鍵詞：船舶;電氣自動(dòng)化;設(shè)備故障;故障排除

全球經(jīng)濟(jì)一體化和世界各國(guó)之間貿(mào)易往來(lái)的增多，推動(dòng)了海上貿(mào)易市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大和良好發(fā)展，而船舶作為海上貿(mào)易的重要交通運(yùn)輸工具發(fā)揮著不可替代的作用，為滿足市場(chǎng)發(fā)展的需求，船舶制造業(yè)不再局限于傳統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)和技術(shù)的應(yīng)用，開(kāi)始引入自動(dòng)化技術(shù)，使得船舶設(shè)備和系統(tǒng)的整體功能和性能得到了大幅度的提升。受科技研發(fā)水平的局限和多種因素的影響，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備雖然有效提升了船舶內(nèi)部的管理和運(yùn)行水平，但也時(shí)常出現(xiàn)一些故障和問(wèn)題，這就要求相關(guān)技術(shù)部門(mén)必須根據(jù)船舶電氣自動(dòng)化設(shè)備的結(jié)構(gòu)分析造成故障的原因，并采取有效的排除方法，以確保船舶電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的質(zhì)量，為船舶電氣自動(dòng)化的持續(xù)發(fā)展提供不竭的動(dòng)力。

一、船舶電氣自動(dòng)化相關(guān)構(gòu)成

總體來(lái)講，綜合性較強(qiáng)的船舶電氣自動(dòng)化通常是由多個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)控制完成，主要包括兩個(gè)主控的工作母站和幾個(gè)輔助控制的工作子站，駕駛艙需設(shè)定一個(gè)控制母站，機(jī)艙控制室設(shè)置一個(gè)控制母站，兩個(gè)母站完全獨(dú)立但相輔相成，當(dāng)其中一個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)母站出現(xiàn)故障或運(yùn)行問(wèn)題時(shí)，則另一個(gè)備用母站則可以直接切入運(yùn)行，以保證船舶的正常運(yùn)行，兩個(gè)母站同時(shí)運(yùn)行也可以使船舶的安全性更高、性能更強(qiáng)。其它電氣自動(dòng)化子站可以根據(jù)實(shí)際用途、使用功能分別與不同的母站連接，也可以按照不同要求設(shè)置不同的通道數(shù)目和連接順序等等。而分控系統(tǒng)則是根據(jù)船舶的實(shí)際自動(dòng)化程度與用途來(lái)進(jìn)行確定或設(shè)計(jì)，例如主機(jī)遙控、自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航、天氣或海況預(yù)警、負(fù)載控制等等[1]。

二、船舶電氣自動(dòng)化整體發(fā)展

相比于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家船舶電氣自動(dòng)化整體發(fā)展水平，我國(guó)船舶制造業(yè)雖然已經(jīng)發(fā)展很長(zhǎng)一段時(shí)間，從自動(dòng)化技術(shù)研究水平和所掌握的技術(shù)先進(jìn)性角度來(lái)說(shuō)，其整體發(fā)展時(shí)間相對(duì)較短，但通過(guò)不斷的努力研究，借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)相對(duì)已經(jīng)越發(fā)成熟，尤其本世紀(jì)以來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助發(fā)展和嵌入應(yīng)用，為船舶電氣自動(dòng)化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，通過(guò)電子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了船舶的自動(dòng)化駕駛，船艙管理、貨物管理的自動(dòng)化控制，進(jìn)而完成了一系列電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的配備和完善，這也是船舶自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際要求。目前我國(guó)的船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，雖然與國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在一定差距，但距離正不斷縮小。

國(guó)際上船舶電氣自動(dòng)化早已十分成熟且先進(jìn)，例如著名的船舶電氣產(chǎn)品公司中西門(mén)子與約克的技術(shù)一直處于世界前列，德國(guó)西門(mén)子公司所設(shè)計(jì)的SMOS MAC系列將程序分解成為多個(gè)小型只控制單位，并進(jìn)行分片操作，如此就能夠?qū)崿F(xiàn)船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)放化，可以進(jìn)行故障的自行檢測(cè)和預(yù)警以及診斷，此外，在控制和機(jī)艙管理方面的自動(dòng)化水平也大幅度提升，如動(dòng)力系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、自主導(dǎo)航系統(tǒng)等等都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，尤其在燃油消耗、船體內(nèi)液面檢測(cè)、貨物裝卸和安全防衛(wèi)等方面的功能較為突出。需要重點(diǎn)提出的是，SMOS MAC55設(shè)計(jì)了整列的外端接口，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)信息與其他電子設(shè)備的互換，船舶自主管理系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)都能夠與衛(wèi)星聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多端異地控制。

三、船舶電氣自動(dòng)化設(shè)備故障的排除方法

船舶是目前海上運(yùn)輸?shù)囊环N主要交通工具，在國(guó)際物流貿(mào)易中有著十分重要的作用，船舶電氣自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，其最主要的問(wèn)題就在于運(yùn)行穩(wěn)定性。在產(chǎn)生系統(tǒng)故障時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員需要針對(duì)產(chǎn)生故障的位置進(jìn)行快速的定位和分析，再采取針對(duì)性的措施進(jìn)行及時(shí)排除[2]。

第一，故障檢測(cè)。

故障排除前需要進(jìn)行故障數(shù)據(jù)信息的獲取，船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是屬于數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，利用線路之間的有效耦合、連接是不同設(shè)備得以正常接收與傳輸信息，在作出相應(yīng)的控制動(dòng)作，如此就能夠?qū)崿F(xiàn)各設(shè)備的自動(dòng)化控制。船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中較為常見(jiàn)的故障為電路接觸問(wèn)題或電路短路問(wèn)題，因此，電氣自動(dòng)化在故障排除中重要的一點(diǎn)是進(jìn)行電路故障的定位、定義，這也是船舶自動(dòng)化系統(tǒng)故障排除的基本要求。船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)故障檢測(cè)需要通過(guò)一定的流程，故障數(shù)據(jù)源的獲取是整個(gè)故障排除流程的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)源的合理性也直接決定著故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性以及效率，通?？梢酝ㄟ^(guò)仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)的模擬，實(shí)現(xiàn)船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)作基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取，再將其轉(zhuǎn)化為原始的CSDF文件后提取相關(guān)數(shù)據(jù)，并作出處理，為故障排除提供參考依據(jù)。如使用二分K均值聚類(lèi)方法，在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)特征合集中進(jìn)行故障合并，可得出類(lèi)故障數(shù)據(jù)集，以此為基礎(chǔ)依據(jù)編寫(xiě)船舶電氣自動(dòng)化故障檢測(cè)程序，以聚類(lèi)法與重建法來(lái)實(shí)現(xiàn)故障程序、檢測(cè)程序的編寫(xiě)，用于確定對(duì)船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)故障的檢測(cè)，而且也可以為故障排除提供一定的理論保障。

第二，故障位置的準(zhǔn)確定位。

運(yùn)用計(jì)算程序能夠診斷出船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)故障理論距離，并初步判斷出樣本是否存在故障，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行故障的識(shí)別和檢測(cè)，同時(shí)還需要實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的準(zhǔn)確定位，如此方才能夠?qū)收匣謴?fù)提供準(zhǔn)確的詳細(xì)信息依據(jù)。通過(guò)對(duì)故障橫向坐標(biāo)與縱向坐標(biāo)位置的計(jì)算，分別確定故障類(lèi)分布中心的具體坐標(biāo)位置后，再利用程序計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障位置的精確定位。

第三，故障排除與恢復(fù)。

在進(jìn)行故障檢測(cè)、診斷和具體定位后，根據(jù)獲取的故障信息與故障位置信息可以為故障的排除提供充足的參考數(shù)據(jù)，再以此為依據(jù)進(jìn)行故障排除與恢復(fù)技術(shù)方法的選擇，一般來(lái)講，船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)故障的排除方法直接決定著故障恢復(fù)的效率和排除后運(yùn)行的穩(wěn)定性，由于船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)較為復(fù)雜，所以其系統(tǒng)故障的排除與恢復(fù)過(guò)程也較為繁瑣，因此，系統(tǒng)故障的排除需要考慮多個(gè)目標(biāo)、多種不同客觀因素的約束和影響。例如船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中有著大量的電氣自動(dòng)化設(shè)備，如分段開(kāi)關(guān)、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，如果系統(tǒng)中發(fā)生故障，其故障排除求解空間會(huì)較為寬泛。在進(jìn)行了故障類(lèi)型檢測(cè)和計(jì)算后再作出精準(zhǔn)定位，再以具體故障類(lèi)型通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)故障排除技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行故障恢復(fù)，如需要進(jìn)行人工手動(dòng)排除則要根據(jù)故障類(lèi)型選擇合適的排除技術(shù)方法，一般可以根據(jù)故障實(shí)際，結(jié)合船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的模塊化設(shè)定進(jìn)行“替換部件”方法來(lái)實(shí)現(xiàn)故障的排除。

總結(jié)來(lái)講，首先是進(jìn)行故障檢測(cè)，并進(jìn)行故障定位，再將最終計(jì)算出的數(shù)據(jù)內(nèi)容傳輸至系統(tǒng)平臺(tái)作出具體計(jì)算，根據(jù)故障定位數(shù)據(jù)將故障位置周邊開(kāi)關(guān)關(guān)閉后使故障得以隔離，其次是故障隔離后電路會(huì)處于失電狀態(tài)，此時(shí)通過(guò)故障信息深度分析后采用替換法進(jìn)行故障源替代，或采用差分進(jìn)化算法恢復(fù)故障，再重新接通電路，以達(dá)到快速排除船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)故障并恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

結(jié)束語(yǔ)：

結(jié)合上述文章內(nèi)容所述，自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展速度不斷提升，并在我國(guó)各行業(yè)當(dāng)中都得到了廣泛的應(yīng)用，而船舶行業(yè)要想實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化設(shè)備功能的全面發(fā)揮和保證其設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，就需要掌握電氣自動(dòng)化設(shè)備的構(gòu)成并做到對(duì)船舶電氣自動(dòng)化設(shè)備故障的及時(shí)排除，如此才能夠保證船舶運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊洋. 船舶電氣自動(dòng)化的發(fā)展及其設(shè)備故障的排除[J]. 船舶標(biāo)準(zhǔn)化工程師， 2018， 051（005）：37-39.

[2] 陳鵬， 陳黎雄. 船舶電氣自動(dòng)化的發(fā)展及其設(shè)備故障的排除探討[J]. 華東科技：綜合， 2020（2）：1.