毕业论文《关于船舶电气自动化发展趋势的探究》道浅谈船舶电气自动化发展趋势班级:轮机工程(2)班内容提要 :随着科学技术的发展，船舶机舱从有人值守到自动化机舱的经历了几十年的发展过程。

船舶电气自动化是实现机舱自动化、进而实现无人值班机舱的必要条件。

本文就与船舶安全和性能关系较大、技术进步较快和具有发展前景的船舶电气自动化及船舶电站自动化基本功能进行简要概述针对当前船舶电气自动化技术及自动化电站系统的发展现状，论述了船舶电气自动化发展的趋势(包括系统监控的综合化、网络化)并做出了船舶电气自动化领域的展望。

关键词:船舶电气、自动化、发展趋势1.船舶电气自动化概述及船舶电站自动化基本功能 1.1.船舶电气自动化概述船舶电气自动化指的是船舶电站的自动化，其伴随着通信技术、控制技术以及微处理术而不断发展。

电子技术的突飞猛进、集成电路的投入使用以及计算机网络的快速发展，这些良好的技术条件促使船舶电站控制得到了前所未有的新突破。

时间推进到 2l世纪，制造业、通讯技术以及计算机辅助设计的逐步成熟，船舶的机舱管理以及货物装卸等多方面都在充分地运用计算机技术。

其工作分站能够通过通信卫星与国际互联网进行互联，促进了船与船之问、岸与船之问的有机联系，加强了相互之间的对话，极大地促了信息的交流、咨询、设备的维护、资料备件的查询、船舶的管理以及资料的查阅等一系列业务活动，从而充分地提高了船舶航行的经济型、安全性与可靠性，为航运事业的良好发展奠定了强大的技术基础。

l 1.2.船舶电站自动化基本功能 1.发电机组依据电站运行情况和实际负荷需要，按预定的顺序自动起动备用机组并能自动投入、自动停机; 2.故障状态下自动解列、停机的控制; 3.发电机组之间的自动并车、电压及无功功率的自动调节、并联运行中功率的自动分配、转移与电网频率的自动调整，重载询问投入大负载时的自动询问装置; 4.船舶电站的综合保护(包括发电机组机电故障的自动处理与报警); 5.运行状态显示及故障监视(包括全船断电欠频监视)，系统给定参数的监视与修改。

2.船舶电气自动化技术及自动化电站系统发展现状 2.1.船舶电气自动化技术由于计算机与通信技术日益成熟，在驾驶、机舱管理和装货等方面实现了全盘计算机控制。

展望 21 世纪，船舶自动化技术将不断向全船综合自动化层次发展。

船舶综合自动化，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。

该系统通常由两个工作母站、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、泵阀控制、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一个综合网络系统，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、船与船之间对话，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 l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、丹麦约克船舶公司等国际著名的船电产品制造商已有较成熟的技术和相应的配套产品，并己实际应用于各类船舶。

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 SIMOS IMAC 55 就是这样分片操作、具有开放式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、动力管理、燃油系统、压舱系统等的泵和阀的控制，燃油消耗记录，舱内液面监测和油、水量计算，货物控制和监测，安全功能及保养功能。

SIMOS IMAC 55(德国 Siemens 公司的 SIMOS IMAC55 是一个全开放的模块化分布式网络型监视、控制和报警系统，其系统的构建均采用了工业际准组件，各个功能模块通过网线与设在不同位置的操作站一起形成一个船舶计算机网络)有整列的接口，可使资料与其它电脑或控制系统交换。

卫星通信系统通过卫星联网，具有多路终端的能力，可改进船舶管理。

21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。

2.2.自动化电站系统从技术上看，船舶电站自动化经历了单元分立式控制、集中式自动控制和集散式自动化系统几个过程。

单元自动化装置方面，自动并车装置，自动并车解列、自动负荷分配装置及 AVR 自动调压器等均已达到极高的可靠程度。

在单元器件自动化基础上，将它们组成电站自动化装置，使其成为完整的电站自动化系统。

八十年代以来，随着微机技术的发展，先后出现过微机集中式船舶电站自动化系统，分散式自动化系统和集散式自动化系统。

集中式系统便于集中控制，但故障的查找及维修较困难。

分散控制对设备模块分散控制，提高了系统的可靠性和可维护性，但与无人机舱集中管理的要求有一定矛盾。

目前船舶电站自动化正朝着集散型自动化系统方向发展。

它结合了集中和分散的优点，克服了各自的缺点。

美国的加州大学，日本长崎综合科技大学，德国的汉堡大学等都进行了卓有成效的研究。

自动化系统在国内外船舶中的应用也逐年增多，它的技术指标、可靠性指标更高，功能更强。

建立在网络通信基础上的集散型控制系统的出现，使电站自动化开始进入了一个全新时代。

l3.船舶电气自动化系统发展的趋势 3.1.系统监控的综合化由于电气设备已经日趋通用化、模块化、系列化，可以做到组态灵活;计算机所有功能选择均能通过屏幕软件按钮直接完成，为系统监控的综合化提供了必要的基础。

当然，根据需求不同仍旧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，对提高系统或者全船整体可靠性是有积极意义的。

列举几个不同类型综合化监控系统的情况系统名称综合自动化综合通信系统综合后勤支持系统船内通信:自动电结构管理:岗位结构话，声力电话等;广管理、财务管理、审播通信:全船广播，计管理;维修保养计扬声通信，集中管理划管理:维修保养制通信;报警通信:全度、维修文件及标主机遥控、机舱监测船通用报警，机舱组准、维修保养计划、报警电站管理、辅机综合监控或管理内合报警，火灾探测报实施细则等;供货及监控、压载控制、航容警。

呼叫系统:无线备件管理:全船设行自动化、装载自动电，电视;其它:数备、零件及备件的配化、损管监控。

字终端，电视摄像，置与管理;数据库: 子母钟，旅客信息系结构管理、维修计统，娱乐系统等。

划、零备件配置、可靠性数据库;日常后勤管理。

综合后勤支持系统应用被称为软调科变分散、独立布置为减少人力资源，使复学的管理科学，在制功能齐全，操作使用杂的系统能简单安度上和物质上保证目的与效果方便的集中监控，可全运行，紧急情况时对装船设备进行定以满足各类船舶的可缩短行动的时间。

时的维修保养，提高不同需求。

了设备的可靠性，保障了航行的安全。

l 3.2.系统的网络化进入 20 世纪 90 年代后，随着现场总线技术的不断完善，在新造船舶中，越来越多地采用现场总线作为各个子系统的内部控制网网络，上层网络采用局域网，形成全分布式的网络型监控系统。

当前，数字化技术和总线技术应用已经相当成熟。

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。

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子网。

通过系统的网络化，功能上集各子系统之众，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。

这里就以 KONGSBERG 公司的 DataChief(简称 DC C20)系统为例简单地介绍网络型监控系统的结构和功能特点。

DC C20 的结构组成:DC C20 采用CANController Area Network现场总线和以太网(Ethernet)相结合的网络结构形式，DPU):DPU(Distributed 系统的结构组成及其布局如下图所示。

l 分布式处理单元(Processing Unit)是采用模块化设计、具有通信功能的智能化远程 I/O 单元，如图中 RDi-32、RDi-16、RAo-16、RAo-8 等分布在机舱各处，一方面作为传感器和执行器的 I/O 接口，直接与传感器和执行器相连，另一方面通过 CAN 总线与上层网络相连，从而实现上层网络对机舱设备的监视和控制。

连接 DPU 和上层网络的采用双冗余结构，即具有两套 CAN 总线，这两套 CAN 总线总是互为CAN 总线热备份，当主用网络出现故障时，备用网络自动切入工作，充分保证系统工作的可靠性。

远程操作站(ROS)(Remote Operator Station):由 PC 机、操作控制面板 OCP(或普通 PC 机键盘)、鼠标、显示屏和打印机组成，PC 机采用 Windows NT 或 WindowsXP 操作系统。

ROS 通常设置在集控室、驾驶室和甲板舱室，常见的配置是集控室 2 台，驾驶室和轮机长房间各 1 台。

其中，集控室的 2 台是必备的，其他场所为可选安装。

各ROS 均配置双网卡，形成双冗余的 Ethernet 网络(Ethernet 1 和 Ethernet 2)。

集控室的 2 台 ROS 还兼有系统网关 SGW(System Gate Way)的功能(不同网络类型及不同网 l段之间需要有一个专门设施来转换网络之间不同的通信协议或在不同数据格式之间进行数据翻译，这一设施称为网关)，使得局域网中的各个 ROS 能够通过系统网关 SGW 与CAN 总线相连。

ROS 一方面可以接受各个 DPU 单元送出的机舱现场信息，另一方面还能向 DPU 发送操作指令、控制参数和程序包(加载)。

值班呼叫系统(WCS):按照无人机舱的基本设计原则在驾驶室和轮机员舱室及公共场所设有延伸报警装置。

驾驶室的延伸报警装置称为 WBU，而舱室及公共场所的延伸报警装置则称为 WCU。

WBU 和 WCU 通过 CAN 总线(CAN Bus 3)与 ROS 进行通信连接，形成值班呼叫系统 WCS(Watch Calling System)。