船舶电气自动化中几个重要技术的应用

孙恺

摘 要：随着科技发展水平的不断提升，船舶工业发展迅猛，其电子自动化技术也随之综合化和网络化，应用也愈加的广泛，不仅为航运的安全和稳定提供了保障，還极大程度的提升了船舶运输的经济效益。基于此，本文对船舶电气自动化中的几个重要技术应用展开分析，以期促进船舶电气自动化的进一步发展，取得重大突破。

关键词：船舶；电气自动化；重要技术；应用

引言：通过对国外先进船舶电气化技术的引用、吸收和消化，我国的船舶工业电气化水平已经有了显著性的提升，并达到了国内外的领先水平，为船舶电气自动化稳定、可靠、高效的运行提供保障。

一、船舶电气自动化的概念

传统的船舶运输主要是通过借助机电式的控制方式对船舶进行控制，但是随着计算机的发展，已经无法满足现阶段船舶运输的要求，而为了取代人工的直接管理和操控，提高船舶运输的效率、效益，船舶电气自动化通过自动化装置将计算机技术、信号处理技术和自动控制技术等融合在一起，利用有线网络技术、现场总线技术或者以太网网络技术对船舶运输进行机械化的规范操作、控制和监测，能够减少操作的误差，还能减轻人工的劳动强度，降低劳动力成本。不仅如此，船舶电气自动化技术还能对船舶运输中出现的异常情况进行及时的发现和处理，降低船舶运行的财物和人力风险，从而根本上提高船舶运输的效益。

二、船舶电气自动化的现状

相对国外技术先进水平而言，我国的船舶电气自动化技术实力仍然薄弱，未能全面满足船舶行业发展的要求，尤其是在一些重要关键技术上，缺乏政府相关部门的政策资金支持，未能形成规范和规模化的研究，我国船舶电气自动化产品技术自主研发能力不强，这也是船舶电气自动化相关配套创新能力低下的原因之一。

20世纪80年代之后，船舶自动化技术已经随着科学技术水平、数字化技术的发展得到了明显的改善，并在船舶行业得到了广泛的应用，从单一的船舶电气自动化设备想高度、综合集成等方向发展，实现了电气自动化在船舶领域的网络化和综合化。

三、船舶电气自动化中几个重要技术的应用

1.电力电子技术

电力电子技术又分为轴带推进技术和电力推进技术两种。由于燃料占据船舶运输一半左右的费用，因此，轴带发电技术的开发和应用便显得十分有必要。轴带发电技术主要是利用主轴驱动的转速变化获得稳定电压和电频的电力，控制轴带发电机，是船舶节能最为主要的装置之一。随着电子科技的迅猛发展，常用的恒频方式已经由机械和电气两种方式向晶闸管道逆变方式转变，不仅如此，增援推进的方式也在不断增加，还能在轴带发电主机发生故障的时候，借助电力的驱动，用较低的航行速度向港口运行，也进一步推动轴带发电系统的发展。为了增强轴带发电的节能效果，近年来，还研究开发了S/G和废气透平发电机组合的SSG系统，当船舶耗电过多的时候，S/G作为发电机通过将静止变频器连接到电网上发电，以供船舶电网使用；而当船舶消耗电力较小时，则又作为电动机吸取船舶电网里的电功率，以增强推进主机的效果。

电力推进技术又分为直流和交流传动两类。交流调速随着科技的进步也在飞速发展，直流和交流无转换器电动机推进系统是目前交流电力推进方式常用的系统，已经逐步取代了直流传动的电力推进技术。

2.CAN电站测控系统

CAN（Controller Area Network）电站测控系统是一种多主方式串行通信总线组成的电站测控系统，将控制台、发电机组和相关监测仪器等部件联系起来形成控制网络，在电力基础上对船舶进行自动控制。采用双绞线传输信号，传输的距离远，具有较高的位速率和抗电子干扰性，能够监测出船舶电气自动化中产生的任何错误，安全性高，整体减少船舶工作人员的工作量，成本较低，航运的效率和效益较高，是目前全球最为广泛应用的总线。

3.自动化系统保障技术

自动化系统的可靠性保障技术主要分为电磁干扰兼容屏蔽设计、容错保障设计和储备冗余处理技术三种，以保障船舶电气自动化工作的可靠开展。目前，国外这方面的技术已经相当成熟，但是我国却还刚开始进行研究，应用也不够广泛。

电磁兼容技术是EEA-22船舶电站中采用的设计，为的是能够提升控制系统抗干扰的能力。受环境的影响，船舶机械设备的作业环境都相对恶劣，容易受到海水的腐蚀和污染，尤其是电磁的污染程度更深，因此，必须进行电磁兼容设计。电磁干扰兼容屏蔽技术主要是通过对船舶电气自动化系统进行防干扰设计，切断电磁干扰的途径或者是破坏干扰的电磁源，从源头上解决电磁干扰的问题又或者是破坏干扰源的传输介质或接受单元。

容错技术，简而言之就是系统对船舶电气自动化系统故障的容忍能力或者技术，能够对船舶电气自动化系统进行监测、诊断、判断、定位和处理船舶的故障、故障性质和位置，并对故障进行自动的隔离。容错技术需要的时间段，判断准确，能够有效的规避船舶电气自动化系统故障对船舶运输带来的风险。

储备冗余处理是船舶电气自动化中非常重要的技术之一，为了提高船舶电气自动化系统的稳定、安全和可靠性能，储备冗余处理利用并联单元的方式对其进行设置。通常情况下，船舶电气自动化的正常运行必须要具备3台储备机组，既能使这几个机组独立工作，又能互相备用，保障了船舶电气自动化运行的安全、高效和经济。

4.机舱自动监测报警技术

机场自动监测报警技术是船舶电气自动化不可或缺的技术之一，可以精确的取代值班轮机员巡回监测机舱电站、辅机和主机的运行参数，并进行打印、显示、自动记录和报警。常规仪表和微机控制是木向前常用的船舶机舱自动监测报警系统，并且常规仪表控制已经逐渐被微机控制所取代。

为了实现船舶综合化、网络化和自动化的要求，机舱自动监测报警技术还应充分应用DSC自动监测系统，以有机结合计算机、通讯和控制技术来统一管理监测系统所收集的情报数据，并进行分送显示预警；其次，充分应用人工智能（AI）手段尤其是ANN（人工神经网络），以期能够自动发现、预报、诊断和排除故障，在船舶电气自动化中发挥重要作用。

5.PCL技术

近年来，PCL（可编程序控制器）技术是船舶电气自动化发展的新方向之一，PCL控制器虽然硬件结构比较简单，编程比较方便，比较容易进行安装和维护，但是却具有较强的逻辑运算能力和抗干扰能力，能够在恶劣的海洋状况下进行可靠的工作。PCL控制器主机遥控作为船舶电气自动化的核心组成部分，采用的是气电控制方式，必须要具有大量的逻辑控制和运算，以使PCL控制器在船舶电气自动化中应用。PCL根据集中控制室或者驾驶台发给中央控制单元的主令信息在工况和速度检测得到主机状况基础上输出船舶电气自动化主机运行如启动、转换和制动等的信号，不仅如此，还能根据工况显示的内容进行故障报警，并进行应急保护。

四、总结

船舶电气自动化是交叉、渗透和综合应用技术的结果，是将来船舶行业发展的必然趋势和主要方向。目前，船舶电气自动化已经在大型洋货轮、渡轮和客轮上广泛应用，在今后的工作中，还应继续对船舶自动化技术进行创新和完善，并建立相应的配套设施，以全面建立实现船舶智能化的管理模式，为船舶运输提供安全、稳定、可靠的保障。

参考文献：

[1] 李建宇，船舶电气自动化关键技术研究，工业技术；2016年10月25日；

[2] 白永昕、彭成，船舶电气自动化中几个重要技术的应用，世界海运，2005年6月；

[3] 阮丽蓉，船舶电气自动化技术存在问题及措施，Ship&Marine;，2015（02）；

[4] 赵海英，浅析船舶电气自动化中几个重要技术的应用，中国科技期刊数据库，2016（12）；