船舶电气自动化系统的现状及发展

２００５年第４期广东造船２９

船舶电气自动化系统的现状及发展

陈念宁

（湛江海事局）

关键词：船舶信息技术电气自动化系统

一引言

进入２ｌ世纪后，我国船舶工业的电气自动化程度和技术水平有了很大的提高，不少设备通过引进、消化国外先进技术，亦已达到了国际先进水平。随着我国科技竞争力的提高，船舶的自动化程度将进一步发展，船舶自动化技术将有新的突破。本文就船舶电气设备领域中与船舶设备安全和性能关系较大的设备和系统的发展趋势进行探讨，以其关注这些问题的船电界人士予以更多的重视。

二船舶电气自动化技术的现状

由于计算机辅助设计、制造与通讯技术的日益成熟，电子计算机在驾驶、机舱管理和装货等方面已实现了全盘控制。展望２１世纪，舶舶自动化，是集机舱自动化、航行自动化、机械自动化、装载自动化等于一体的多功能综合系统，该系统通常由二个工作母站、若干个分控制系统及若干个工作分站组成，通常一个工作母站设在机舱控制室，另一个设在驾驶室。两个工作母站完全独立，可同时或单独操作，并互为备用。分控制系统将根据船舶的种类和自动化程度而定，如主机遥控、机舱监测报警、电站管理、泵浦控制、液位遥测和压载控制、冷藏集装箱监控、自动导航等。所有工作母站和分控制系统采用高速传输技术组成综合网络系统，在网络上根据需要连接一定数量的工作分站，以达到在船舶重要部位对各设备进行监测、控制和操纵等目的。同时，其工作分站可以作为一个窗口，与船舶对外通信设备联网，借助于数据传输、电子邮件等各种通信手段，执行岸与船、船与船之问对话，进行各种信息交流、咨询、设备维护、故障诊断、资料查阅、备件查询、船舶管理等业务活动，从而最大程度地提高船舶航行的安全性、可靠性和经济性。

目前德国西门子公司、挪威挪康公司、丹麦约克公司等国际著名的船电产品制造厂已有较成熟的技术和相应的配套产品，并已应用于各类船舶。最新的船舶自动化设备技术的发展趋势，是将程序控制分为小型的智能单位，就地操纵。如西门子公司的ＳＩＭＯＳＩＭＡＣ５５就是这样的分片操作，具有开放式的、能分布的、有监测报警和故障诊断控制的系统，它控制和监测无人机舱管理中所有重要的方面，如监测和报警、动力系统管理、燃油系统、压舱系统等的泵和阀的控制、关闭装置控制、备用泵自动操作燃油消耗记录、舱内液面监测和油、水量计

ＩＭＡＣ

３０广东造船２００５年第４期它电脑或控制系统交换，其主时钟系统、船舶管理系统、卫星通信系统通过卫星联网、多路终端的能力，可对船舶管理有很大的改进，使其多达１６操纵站都有同样的功能。我们深信，在２ｌ世纪将会有越来越多的新建船舶配套船舶综合自动化系统，用智能化的计算机进行全船智能管理，其运行可靠，能预先检测故障，确定预防保养和维修，保证安全、经济地操作。

三船舶电气自动化系统的发展趋势

１系统监控的综合化

由于电气设备日趋通用化、模块化、系列化，可以做到组态灵活。计算机技术的发展已达到人机界面设计规范、主菜单设置方便操作、分画面操作及转换灵活，所有功能选择均能通过屏幕软件按钮直接完成，这样为系统监控的综合化提供了必要的基础。当然，根据需求：５同仍存在着先进程度不同和性能要求不同的船舶，但是单机单控的系统必将逐步向综合监控的系统过渡，因为采用综合监控的形式，可以构成双重或多重冗余，对提高系统或全船整体的可靠性具有积极意义。

２系统的网络化

当前，数字化技术和总线技术应用已经相当成熟，尤其是总线，它实际上为各种信号线的集合，为模块相互之间、各种部件与模块之间提供标准的信号通道。现场总线是一种互联现场设备（或模块）与控制系统之间的双向数字通信网络。

现场总线通常采用双层网，第一层为数据采集与传送网，第二层为控制网。为保证系统的可靠性，控制网络可采用冗余结构。考虑到危险分散原则，按系统又分成若干子网，如推进系统、管道系统、电力监控系统等独立的子网。通过系统的网络化，功能上是集各子系统之众，从可靠性出发又是一个分布式系统；在数据采集和控制平台上，各分系统密切结合，但在系统结构上又是一个主动性极强的系统，在平台某系统局部受损时不影响独立工作；采用网络冗余和设备冗余设计及不间断后备电源，生存能力很强；具有图像控制功能，人机界面和对话效果良好。

网络系统的优势在于，采用数字化和高层次的自动化技术代替大量繁琐的人工操作，大大提高了工作效率，为把船员从环境恶劣的工作场合中解放出来创造了更好的前景。

四船舶电气自动化领域的展望

随着电力、电子、控制技术、通讯及信息技术等的不断发展及其在船舶上的广泛应用，船舶电气自动化程度将会大大地提高。机电一体化使学科界限互相交叉渗透，电力与电子、强电与弱电更难分难解。人工智能和模糊技术的应用使船舶电气自动化领域将更加宽广，必将会对造船和航运业带来重大变革。

新一代大功率半导体电力电子器件，在材料、理论、机理、制造工艺和应用技术等方面的研究开发，将取得突破性的进展，船舶设备将进一步向高可靠、节能型方向发展，对船舶电力推进和辅机电力拖动技术带来重大变革；可编程序控制器和单片机在我国将逐渐发展成为船舶控制中的一种普遍控制方式。随着电子技术、信息技术的飞速发展，计算机技术在船舶

２００５年第４期广东造船３１分散型微机监控系统一集散型（分布式）多级、多微机监控系统一网络型（智能式）计算机监控系统。而这些技术的发展，将会使船舶工业向着智能综合自动化、微机监视、智能控制、卫星通讯导航、全球定位系统、船岸信息直接交流、全船自动化领域延伸得更深入。

随着船舶电气化程度的提高，作为传输信息和能量的电缆品种会增多，对船用电缆的要求愈来愈高。船用电缆的安全可靠性，对船舶的正常航行和生命安全有着重大影响，世界各国对船用电缆的阻燃防火性能和安全等方面的要求将不断提高，进入新的世纪，随着高新技术的发展，电缆制造新工艺和新材料的应用将会有重大突破，如利用高能高压电子加速器对电缆绝缘进行辐照，产生交联，使其分子结构由原来互相独立的链状结构变成三维网状结构，增加了分子间的作用力。经过辐照交联，可以提高电缆的耐温性、阻燃防火性和机械强度，大大延长电缆的寿命。

出于经济性和可靠性的考虑，在今后１０—２０年柴油发动机作为船舶原动机具有无可争议的地位。然而，当石油面临枯竭，环境污染、生态受到破坏，使柴油发动机的地位受到了冲击，２１世纪人们有可能通过技术上的突破而获得绿色能源，如太阳能不仅丰富而且无污染；氢是另一种新能源，它作为潜在的热源，也可以作为太阳能电池的储能部件，通过电解的方式来达到储能的目的；燃料电池采用可逆式氢电池来发电以及氢电解装置；超导电磁推进等。但上述能源进入到船舶上的实际应用，尚需要进行大量的研究和试验，还要有一个相当长的时间，且初始投资高昂。

帮弛孓留她孓苔啦爵笞弛孓牙毡￥牙砭器苔醵￥留电莽笞的零留啦莽牙弛潞留电￥芬现孓笞啦潭棼的潞努弛≠弛摹容屹薄ａ翠牙弛零零；摹

我会接收一批新会员

经２００５年１１月３日广东造船工程学会秘书处扩大会议审议，接收下列单位和个人为我会会员：

团体会员：广州市海穗船舶液压设备有限公司

个人会员：中船集团第六０３２研究院：王林棣姜

汪惠林

广船国际：李红梅陈岳涛（秘书处）华刘嫒王云王文飞

船舶电气自动化系统的现状及发展

作者：

作者单位：

刊名：

英文刊名：

年，卷(期)：

引用次数：陈念宁， Chen Nian-ning湛江海事局广东造船GUANGDONG SHIPBUILDING2005，(4)0次

相似文献(10条)

1.会议论文 王素兰 信息技术在船舶建造管理中的应用 2004

本文记述了渤船重工有限责任公司企业信息化的历史和现状,论述了公司企业信息化进一步发展的方向.船舶企业信息化必须与转换造船模式相结合,要以实现企业资源计划整合为重点,协调CAD与ERP的集成与发展,充分应用信息技术改造传统造船企业,带动船舶企业的跨越式发展.

2.学位论文 刘国颖 青岛北海船舶重工有限责任公司信息化建设方案 2003

青岛北海船舶重工有限责任公司,旧称北海船厂,隶属于中国船舶重工有限责任公司,是国内较大的造修船基地之一.随着企业的不断发展,信息量急剧地增长,而信息化带动工业化发展,因此,为使企业在激烈的国际船舶行业竞争中立于不败之地,保持企业的可持续发展,企业必须加强信息化建设.该文对船舶行业及青岛北船重工的信息化现状进行了分析,运用信息技术系统规划的方法制订青岛北船重工信息总体集成系统(BH-CIMS)方案,并对系统中的青岛北船重工修船企业资源计划系统(BHSR-ERP)进行系统分析与设计.该文共分三大部分.第一部分是引言,介绍青岛北船重工基本情况及船舶行业信息化现状,并对青岛北船重工企业信息化现状进行分析,提出企业信息化总需求.第二部分是青岛北船重工信息技术系统规划,按照信息系统规划方法通过组织目标与信息技术的整合、识别具体过程、识别具体信息,制定企业信息技术系统规划—青岛北船重工信息总体集成系统(BH-CIMS)方案.第三部分是主业修船BHSR-ERP系统分析、设计,对BH-CIMS中的重要组成部分青岛北船重工修船企业资源计划系统(BHSR-ERP)进行系统分析与设计.BH-CIMS的应用对北海船舶重工有限责任公司的进一步发展有着重要的意义.

3.会议论文 柴全顺 现代信息技术在船舶通信导航领域中的应用 2003

主要论述了现代信息技术在目前和将来的船舶通信导航领域中的应用,目的是使读者放开视野、开拓思路,在读者的头脑中对船舶通信导航领域的发展趋势有一个崭新的认识,为日后的船舶信息化建设过程把握好明确的方向,起到"抛砖引玉"的作用.

4.会议论文 吴有生. 崔维成 新世纪初叶船舶科学技术的发展方向与对策 2003

20世纪末的新动向表明,船型技术正经历着一场频频更新的变革,将从根本上改变21世纪国际经济大循环中海上运输的面貌;船舶制造技术也正进入一个用信息化技术全面提升管理效率和质量的新时期,使船舶工业的技术含量发生了重大的变化.同时,21世纪将是一个海洋的世纪,海洋资源开发与利用将成为世界军事经济竞争的一个炽热的领域.显然,船舶技术与船舶工业的发展正呈现一个前所未有的历史机遇,也必然面临严重的挑战.虽然我国船舶工业的产量已稳居世界第三位,但我国的船舶科学技术与船舶工业的整体水平与世界上前两位日、韩尚有相当的差距.发展船舶科学,突破自主技术开发的瓶颈,用信息化技术改造更新船舶制造技术,大幅度提升我国船舶工业的效率和竞争力,在10年或更多一些时间内使我国船舶工业的综合实力赶上日、韩,是21世纪初叶我国船舶科学技术与船舶工业发展应有的战略目标.为探讨实现这一战略目标的途径,本文重点围绕船舶科学、船舶设计技术、船舶制造技术、管理技术和信息技术等相关的问题,粗略地概括世界船型技术和船舶力学的现状与发展方向、世界船舶制造技术与船舶工业发展的特点,同时对我国船舶科学技术研究的现状、我国船舶工业的竞争力与存在的问题进行了初步的远非全面的分析,对新世纪初我国船舶科学技术的发展方向与对策提出了一些不成熟的建议.目的仅在于抛砖引玉,以引发更深入的讨论.

5.学位论文 丁晓梅 船舶机舱管路教学系统的开发与应用 2006

交通运输规划与管理是一门多学科交叉的新兴学科，主要研究交通规律，对人们认识和研究交通运输发展规律，对交通运输宏观调控和微观管理的科学性、先进性具有重要作用。作为交通运输的子系统造船业的发展也越来越引起人们的关注。为了提高船舶的设计质量，本文在对传统的教学方法进行了分析的基础上，应用计算机发展的最新成果，为达到理想的教学效果，使《船舶机舱管路系统》教学更形象化，变二维教学为三维教学，同时为有效提高学生的课程设计时间，减少繁琐的计算过程和收集产品资料的时间，构建了船舶机舱管路教学系统，并用软件予以实现。 本论文分为七个部分。第一部分对国内、外船舶CAD的发展情况作一概述，分析了传统船舶管路教学的状况，提出了将计算机技术运用于船舶管路教学，开发一套合适的教学系统的思路。第二部分提出了开发与应用的基本思想与要求，并设计了开发的流程图。第三部分对该教学系统进行了全面的分析和研究，并对该系统五大功能模块的作用、特点进行阐述。第四部分在对有关开发工具进行综合比较之后，确定该系统的主要开发工具。第五部分详细叙述了运用

AutoCAD、Excel和Words制作教学系统的图形库、公式库、资料库，并在对数据库分析的基础上，设计出本系统的数据库结构。第六部分详细叙述了运用C++ Builder的ADO技术实现与数据库的连接以及系统各功能模块的实现方法。第七部分介绍了本教学系统在教学中与学生设计中的具体应用。 本文应用交通运输规划与管理学科的理念，尝试对交通运输中最基本的微观环节——船舶机舱管路课程教学进行优化，以期对交通运输事业有所贡献。

6.期刊论文 沈金方 船舶生命周期信息系统 -船舶2001(2)

信息技术在传统产业的广泛应用,将会大大的提高传统产业的劳动生产率和产品质量.为传统产业的发展开创出新的道路.这一事实已为许多人所理解和接受.然而,在传统产业中要能真正发挥信息技术的作用还需传统产业和信息产业合作,进行大量的艰苦的基础准备工作,传统工业在生产方式、生产组织管理和人员构成及技术素质方面也还需作革命性的变革.本文就信息技术在造船工业中应用的一个重要方面--船舶生命周期信息系统的开发作一初步的探讨.

7.学位论文 韩述春 地理信息技术和神经网络算法在滑行艇设计中的应用研究 2003

该文从地理信息系统的知识表达和数据收集出发,对影响滑行艇阻力的各个因素进行了逐一的分析、描述,揭示了它们之间的关系和备因素相互之间的联系.在此基础上,又引入了RBF神经网络算法弥补了地理信息系统在数据处理方面的不足.比较详细地介绍了RBF网络的设计和训练方法,运用k—值聚类方法确定中心点和正交最小二乘法确定隐层节点数的混合学习方法,自组织学习选取RBF中心点,RBF中心通过自组织学习确定其位置,而输出层的线性权值则通过有监督的学习规则计算.RBF神经网络算法结构简单,训练快捷,收敛速度快.在多变量、大样本输入的条件下,网络的收敛速度和逼近精度有了很大的提高.该文系统地研究了应用地理信息系统和RBF神经网络算法建立滑行艇数值图谱的方法和过程,建立了DTMB系列62滑行艇阻力估算数值图谱,达到了预期的效果,并具有很好的工程精度和实用价值.

8.期刊论文 孟宪尧. 白广来. 刘维来. 张金波 数据融合技术与船舶自动化的发展 -世界海运2002,26(2)

数据融合技术是近年来快速发展的一种自动化信息技术,已引起世界各国的广泛重视.由于数据融合技术充分综合和利用了多源信息的作用,在目标识别、态势评估等方面, 有巨大的应用潜力.数据融合技术可以极大地推进船舶自动化的发展,进行数据融合技术的研究具有特别重要的意义.

9.会议论文 李鹏宇 浅谈AIS技术对航标发展的影响 2008

航标是帮助船舶安全、经济和便利航行而设置的视觉的、音响的和无线电的有信息服务作用的设施。航标的作用是帮助船舶安全航行、经济航行、便利航行和保护环境、防止污染。航标系统是海上交通安全保障体系的重要组成部分，航标信息是船舶重要的助航信息。对航标的有效监控和管理，确保航标信息的准确性和可靠性，为满足船舶安全航行需求提供更好的服务是非常重要的，本文介绍了船舶自动识别系统(AIS)工作原理，阐述了AIS系统

10.期刊论文 陈柏平 船舶自动化系统领域发展趋势初探 -中国水运（下半月）2008,8(9)

迈进新世纪后,根据航运业的发展和船舶对电气自动化要求的提高,为船舶自动化技术的发展提供了前所未有的机遇.本文对国内外造船界十分关注的船舶综合自动化系统在新世纪的发展动向作了简单的论述.

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gdzc200504008.aspx

下载时间：2010年4月8日