周旭

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司油田作業(yè)公司，天津 300452）

0 引言

在船舶電氣自動化控制安全性領(lǐng)域中，現(xiàn)代船舶電氣自動化控制涉及眾多內(nèi)容，主要涵蓋了信息傳輸系統(tǒng)、動力裝置控制系統(tǒng)、無線電控制系統(tǒng)以及動力傳動系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用能夠?qū)φ麄€船舶完成自動化控制目標(biāo)，大大減輕相關(guān)人員的工作任務(wù)量，并全面提升船舶運(yùn)行管理質(zhì)量和水平。然而，船舶電氣自動化技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用過程中也會面臨著安全性問題，需要相關(guān)研究人員及時采取對應(yīng)的控制解決措施，全面提升船舶電氣自動化控制系統(tǒng)安全運(yùn)行水平。

1 船舶電氣自動化控制發(fā)展概述

1.1 船舶電氣自動化綜合發(fā)展

計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在現(xiàn)代船舶電氣自動化控制中起到了極為重要的作用，在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用輔助下，能夠?qū)崿F(xiàn)將不同電氣控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起，并在同一界面上實(shí)現(xiàn)對全部電子系統(tǒng)進(jìn)行操作控制的目標(biāo)，大大方便了船舶管理人員進(jìn)行日常操作控制。船舶電氣自動化控制的設(shè)計(jì)應(yīng)用能夠有效防止發(fā)生各種突發(fā)事故的發(fā)生，并且還可以避免由于傳統(tǒng)人工操作失誤因素導(dǎo)致的不良控制問題，最大限度提升現(xiàn)代船舶運(yùn)行過程中的安全可靠性。

1.2 船舶電子自動網(wǎng)絡(luò)覆蓋

在傳統(tǒng)船舶運(yùn)行控制管理模式中，船舶的導(dǎo)航運(yùn)行都是基于人工操作各種電器部件進(jìn)行控制的，一旦某個電器設(shè)備產(chǎn)生故障問題，相關(guān)工作人員無法及時排查出故障問題，這樣一來就會容易引發(fā)嚴(yán)重的船舶運(yùn)行事故，造成企業(yè)人員的傷亡和財產(chǎn)損失現(xiàn)象。泰坦尼克號巨輪就是因?yàn)闆]有配備先進(jìn)完善的電子自動化控制系統(tǒng)，只能夠單一依賴于船舶上自帶的導(dǎo)航運(yùn)行系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)即將要撞上冰山上已經(jīng)為時已晚，無法進(jìn)行自動化控制，導(dǎo)致該船難事故的發(fā)生。而現(xiàn)代船舶通過引進(jìn)應(yīng)用電子自動化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動安全導(dǎo)航路線的設(shè)定操作，及時發(fā)現(xiàn)前方是否有障礙物并快速調(diào)整改變航線，從而保障船上人員的生命安全[1]。現(xiàn)代船舶電子自動化網(wǎng)絡(luò)覆蓋還能夠提供海量數(shù)據(jù)信息的采集網(wǎng)絡(luò)，方便人們快速有效操作控制各項(xiàng)運(yùn)行系統(tǒng)，為傳播安全穩(wěn)定運(yùn)行打下扎實(shí)的基礎(chǔ)條件。

2 船舶電氣自動化控制安全性問題分析

2.1 電磁安全問題

要想保障現(xiàn)代船舶電氣自動化控制作業(yè)順利的進(jìn)行，就必須合理規(guī)范使用先進(jìn)的電磁技術(shù)。然而船舶電磁安全問題會容易受到傳播實(shí)際運(yùn)行的干擾影響，比如，當(dāng)海上出行的船舶遇到復(fù)雜惡劣的自然天氣情況時，外界自然因素就會對船舶內(nèi)部的電磁系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生不利的干擾影響。與此同時，由于船舶內(nèi)部空間體積較為有限，各個電子設(shè)備元件的安裝使用會處于一種緊密相臨的工作狀態(tài)，這樣就會增加電子干擾問題的發(fā)生概率，導(dǎo)致電磁安全問題的出現(xiàn)，影響到整個船舶的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在以往眾多船舶實(shí)踐運(yùn)行中，一旦船舶遭遇到了極為惡劣的天氣情況，那么就會容易對整個船舶電磁系統(tǒng)造成一定的損壞，同時還會引發(fā)一系列的電磁干擾問題。船舶燃油噴射控制中燃油量型號與油路控制信號都是在電氣自動化控制功能作用下得以實(shí)現(xiàn)的。如船舶在航行時遇到了電磁干擾，存在安全隱患，那么就會導(dǎo)致燃油量型號與油路控制信號出現(xiàn)失真情況，進(jìn)而影響到實(shí)際噴油量的準(zhǔn)確率，降低船舶電氣自動化控制質(zhì)量效果。

2.2 系統(tǒng)設(shè)備錯誤率問題

在船舶自動化控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢在于簡單方便、安全穩(wěn)定，然而該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用中也會存在一定的錯誤率，其中系統(tǒng)設(shè)備的錯誤率有著難以逆轉(zhuǎn)與改變的情況，通常會出現(xiàn)于電氣設(shè)備安裝與運(yùn)行環(huán)節(jié)中。雖然當(dāng)前我國在船舶加工制造中對于各項(xiàng)電氣設(shè)備的安裝應(yīng)用具有較高的安全性，即使電氣設(shè)備在工作中出現(xiàn)故障也能夠提前在設(shè)備調(diào)試時得到確認(rèn)和解決，但是隨著這些電氣設(shè)備使用周期的不斷延長，也會導(dǎo)致電氣自動化系統(tǒng)設(shè)備錯誤率的上升[2]。由此可見，船舶電氣自動化控制的設(shè)備故障是難以完全避免的，需要有關(guān)部門安排專業(yè)檢修維護(hù)人員定期開展對系統(tǒng)設(shè)備的檢查養(yǎng)護(hù)工作。一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在安全隱患問題，就必須及時采取有效控制解決措施，避免由于船舶電氣自動化控制安全性的錯誤影響到整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，造成企業(yè)不必要的經(jīng)濟(jì)效益損失。

2.3 控制線路單一問題

易于操作是現(xiàn)代船舶電氣自動化控制中最為顯著的特征之一，相關(guān)操作人員還需通過船舶駕駛艙內(nèi)部的總操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個操作過程。然而，當(dāng)船舶電氣自動化總操作系統(tǒng)中存在一些功能或者具體元器件發(fā)生故障問題時，那么就會致使電氣自動化控制系統(tǒng)無法正常穩(wěn)定運(yùn)行，使各項(xiàng)電氣設(shè)備進(jìn)入一種沒有目標(biāo)的工作狀態(tài)。除此之外，相關(guān)管理人員要正確認(rèn)識到電氣自動化總操作系統(tǒng)一旦發(fā)生錯誤故障問題，其所帶來的影響危害是無法有效逆轉(zhuǎn)的。當(dāng)前我國船舶電氣自動化控制中還存在著線路較為單一的問題，這樣會容易引發(fā)后續(xù)的斷路、短路等情況，造成船舶電氣自動化控制系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障[3]。因而，相關(guān)工作人員要想提升電氣自動化控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，就必須科學(xué)規(guī)范改善控制線路的布線方式，合理增加雙通道冗余功能，假如某一線路存在故障，還可以為系統(tǒng)提供其他備用線路進(jìn)行安全穩(wěn)定傳輸操作指令信號。

3 船舶電氣自動化控制安全性問題解決措施

3.1 創(chuàng)新運(yùn)用抗電磁干擾技術(shù)

在現(xiàn)代船舶電氣自動化控制管理過程中，電磁干擾問題是一種客觀存在的物理現(xiàn)象，當(dāng)該現(xiàn)象發(fā)生于船舶電氣自動化控制系統(tǒng)時，就會容易造成電氣設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行性能降低、電子元器件損壞等問題，嚴(yán)重情況下還會產(chǎn)生錯誤的控制信號，導(dǎo)致船舶電氣自動化控制系統(tǒng)無法安全穩(wěn)定運(yùn)行。對此，為了最大限度提升船舶電氣自動化控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平，減少電磁輻射對線路的干擾，相關(guān)技術(shù)人員需要充分發(fā)揮出先進(jìn)抗電磁干擾技術(shù)的作用?？闺姶鸥蓴_技術(shù)在船舶電氣自動化控制中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)內(nèi)容：①濾波技術(shù)。濾波實(shí)質(zhì)是指信號中特定波段頻率濾除的操作，能夠科學(xué)有效抑制和防止電磁干擾。濾波分為了兩種，一種是經(jīng)典濾波，一種現(xiàn)代濾波。相關(guān)技術(shù)人員需要根據(jù)船舶電氣自動化系統(tǒng)運(yùn)行頻率，有針對性選擇濾波進(jìn)行抑制電磁干擾信號。②接地技術(shù)。接地技術(shù)實(shí)質(zhì)是指在系統(tǒng)與某個電位基準(zhǔn)之間建立低電阻通路，其能夠幫助人們有效提升系統(tǒng)穩(wěn)定性、電磁兼容性，起到良好的干擾信號屏蔽保護(hù)性作用，同時還可以保護(hù)人們的生命安全與財產(chǎn)安全。在船舶電氣自動化控制系統(tǒng)中，相關(guān)技術(shù)人員通常運(yùn)用的是串接電阻接地、阻隔環(huán)路接地。③屏蔽接地。屏蔽接地實(shí)質(zhì)是指在屏蔽體與地活著干擾源的金屬殼體之間展開良好的電氣連接，其中最常運(yùn)用的是靜電屏蔽與交變電場屏蔽[4]。通過將屏蔽接地技術(shù)合理規(guī)范應(yīng)用在船舶電氣自動化控制管理中，能夠幫助相關(guān)工作人員有效解決電磁干擾問題，基于切斷輻射干擾路徑，促使杜絕外界電磁對船舶自動化控制系統(tǒng)運(yùn)行的信號源產(chǎn)生干擾，從而保障系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的持續(xù)運(yùn)行。

3.2 提升系統(tǒng)設(shè)備元器件容錯能力

針對船舶電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)備錯誤率問題，相關(guān)工作人員需要注重提升它們的容錯能力，導(dǎo)致如出現(xiàn)故障可容忍錯誤。此時，相關(guān)工作人員需要科學(xué)高效運(yùn)用到優(yōu)化容錯技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障問題時，該技術(shù)能夠自動對其展開分析判斷，并及時發(fā)出警報聲，啟動備用裝置，而出現(xiàn)故障的電氣裝備裝置則會停止運(yùn)行?；趦?yōu)化容錯技術(shù)的應(yīng)用輔助下，能夠幫助工作人員及時檢測獲取到目標(biāo)設(shè)備的故障發(fā)生具體原因，從而根據(jù)實(shí)際情況采取相對應(yīng)的控制解決措施，避免系統(tǒng)設(shè)備在發(fā)生故障時還在持續(xù)影響，威脅到員工的生命安全和企業(yè)財產(chǎn)安全。以船舶發(fā)電機(jī)組設(shè)備故障為例，電氣自動化控制系統(tǒng)的處理形式體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)內(nèi)容：①優(yōu)化容錯技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠保障船舶電站安全持續(xù)為電網(wǎng)提供高質(zhì)量的電力，避免系統(tǒng)停止運(yùn)行，影響到船舶行駛的安全性。②當(dāng)發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)發(fā)生安全故障問題時，其會主動發(fā)出高溫警報，而備用機(jī)組則會投入啟動使用，并有效接收故障機(jī)組的負(fù)荷，這樣一來能夠?yàn)闄z修維護(hù)人員爭取更多的工作時間。

3.3 優(yōu)化改善控制網(wǎng)絡(luò)布線方式

相對于陸地電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，船舶電氣自動化控制系統(tǒng)的線路設(shè)置存在著結(jié)構(gòu)單一的明顯問題，而線路單一會容易引發(fā)線路短路、斷路以及接觸不良等情況，導(dǎo)致船舶電氣自動化控制系統(tǒng)在工作中存在安全隱患。對此，相關(guān)工作人員要想全面提升船舶電氣自動化控制系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，就必須科學(xué)優(yōu)化改善電氣自動化控制線路的布線方式，結(jié)合實(shí)際需求情況合理增加雙通道冗余功能，這樣即便是某條線路發(fā)生安全故障問題，也不會影響到其他備用線路進(jìn)行正常作業(yè)。值得注意的是，相關(guān)工作人員需要根據(jù)實(shí)際情況合理采用不同的控制網(wǎng)絡(luò)布線方式[5]。比如，對于超過100m 的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行布線，相關(guān)工作人員需要科學(xué)規(guī)范使用單模光纖網(wǎng)絡(luò)布線方式，這樣能夠最大限度提升網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊的安全可靠性，保障系統(tǒng)信號能夠快速穩(wěn)定地傳播。對于數(shù)據(jù)傳播工作，則可以合理運(yùn)用光纖銅線分布式布線，亦或者是CTA6 及以上規(guī)格的以太網(wǎng)絡(luò)布線。

3.4 科學(xué)完善數(shù)據(jù)信號傳輸介質(zhì)

伴隨著我國計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，原始數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代數(shù)據(jù)信息傳輸工作發(fā)展要求，當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)主要包括了無線網(wǎng)絡(luò)、光纖、紅外、微波等，不同的數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)會有著不同的數(shù)據(jù)傳輸能力，相關(guān)工作人員需要結(jié)合傳播電氣自動化控制系統(tǒng)的運(yùn)行要求，合理選擇應(yīng)用各種數(shù)據(jù)信號傳輸介質(zhì)，以此來達(dá)到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)高效穩(wěn)定傳輸、成本控制在能夠承受范圍內(nèi)的工作目的。比如，在信號控制電纜設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)工作人員要認(rèn)識到電力電纜選用的重要性，為了能夠有效隔離屏蔽電磁干擾，需要采用鎧裝保護(hù)方式。在選擇自動監(jiān)控系統(tǒng)信號控制電纜方面，則要針對信號強(qiáng)弱的實(shí)際情況，來選擇獨(dú)立或公用的屏蔽電纜，或者為了能夠最大限度發(fā)揮出電纜屏蔽效應(yīng)，可以綜合采用這兩種屏蔽電纜。

3.5 大力推進(jìn)智能化進(jìn)程

在如今競爭積累的全球市場發(fā)展環(huán)境下，我國船舶行業(yè)要想提升自身的全球競爭力，就必須注重大力推進(jìn)船舶制造加工的智能化發(fā)展進(jìn)程，合理引進(jìn)應(yīng)用各類先進(jìn)技術(shù)，全面提升船舶電氣自動化控制水平。比如，船舶企業(yè)可以通過合理采用CPS 技術(shù)，充分發(fā)揮出該項(xiàng)技術(shù)在船舶智能化發(fā)展的促進(jìn)作用。CPS 全稱信息物理系統(tǒng)，其作為一個綜合計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)以及物理環(huán)境的復(fù)位復(fù)雜系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模工程系統(tǒng)的動態(tài)化控制、實(shí)時感知以及全方位信息服務(wù)，具有極為廣泛和重要的應(yīng)用前景。通過將該項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用在船舶電氣自動化控制領(lǐng)域中，能夠賦予系統(tǒng)防御性修復(fù)、檢測預(yù)防以及系統(tǒng)復(fù)原等功能，從而大大提升船舶自動化控制操作系統(tǒng)的安全可靠性。在CPS 技術(shù)應(yīng)用輔助下，其能夠有效檢測到船舶在行駛過程中是否存在著任何障礙物，及時調(diào)整改變行駛路線，讓船舶進(jìn)行障礙物躲避，防止發(fā)生行駛安全事故。除此之外，CPS 技術(shù)還具備了較好的優(yōu)化容錯功能，即便是電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生錯誤時，系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行也能夠得到安全可靠保障。相關(guān)工作人員通過構(gòu)建出先進(jìn)完善的CPS 系統(tǒng)模型，還可以完成對船舶行駛過程中各種突發(fā)情況的自動化分析處理工作，結(jié)合實(shí)際問題采取對應(yīng)的解決措施，并將相關(guān)處理結(jié)果傳輸至工作人員，這樣無疑能夠最大限度提升實(shí)際問題的解決工作效率。

4 結(jié)語

針對電子自動化控制中的各項(xiàng)安全性問題，相關(guān)工作人員需要及時采取有效的解決措施，且判斷船舶電氣自動化的使用可靠性，保障船舶能夠正常穩(wěn)定工作。船舶電氣自動化控制系統(tǒng)中線路設(shè)計(jì)、電磁設(shè)備、容錯系統(tǒng)等均與船舶電氣自動化控制有著緊密的關(guān)系?；诖?，相關(guān)工作人員要綜合采用先進(jìn)的技術(shù)，提高對這些問題的解決質(zhì)量和效率，有效消除掉任何存在的安全隱患，充分保障船舶運(yùn)行的安全可靠性。