工程船舶船岸支持一體化系統研究

周志玉

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工程船舶船岸支持一體化系統研究

周志玉

(江蘇省產品質量監督檢驗研究院，南京 210007)

本文在已構建的裝備保障系統和監控系統的基礎上，研發了工程船舶船岸支持一體化系統。該系統實現了工程船舶的關鍵裝備保障、全船監控和船岸遠程支持功能，大大提高了工程船舶的信息化、自動化和智能化。

工程船舶 船岸支持一體化系統 監控系統

1 工程船船岸支持一體化系統的構成

工程船舶船岸一體化系統，是構建于裝備保障系統和監控系統之上，面向實際應用，涵蓋了用戶從信息監控，到發現故障，到判定故障，到故障維修，到備品備件管理的各種應用過程。該系統可以看作是針對用戶應用層面的功能融合，是提高工程船舶信息化、自動化和智能化的主流趨勢。

裝備保障系統通過信息化技術，將工程船舶各種裝備進行分解、再組合，并融入計劃、維修、管理等信息，為艦船提供了豐富的基礎信息和保障信息資源。

工程船舶監控系統通過傳感器、現場總線、工業以太網、計算機、數據庫、應用軟件等技術采集分布全船的各個系統中主要及關鍵設備的實時數據，并通過各種驅動裝置發出控制指令對船舶主要控制設備進行實時控制，將全船各種實時監測信息和控制指令進行信息的融合，實現對信息的轉換、運算、存儲、整合、通訊、顯示等功能。為船舶提供了豐富的實時數據、歷史數據以及圖形化的人機界面。

本文所設計的船岸一體化系統將裝備保障系統與監控系統進行有效結合。在信息層面上，就是將兩套系統的數據進行共享，將用戶界面進行有機融合：利用裝備保障系統將用戶的經驗信息化、設備技術資料信息化、維修管理的過程信息化；利用監控系統，將全船各個系統的實時數據信息化、圖形化。用戶在系統運行過程中，對于出現的各種故障，不但能夠通過圖形化的人機界面進行監測，還能夠獲得與設備相關的文字、圖紙、圖片等技術參數進行故障判斷，并獲得維修信息。如此，從用戶角度出發可實現從設備監測、故障出現、故障判定、設備維修全過程的信息化操作。

同時，二者的結合將為培訓工作帶來了極大的便利。一名新船員可通過監控系統去掌握系統結構和設備組成，通過使用能夠及時發現故障，通過故障去獲取裝備保障系統相關信息，學習掌握船舶設備的故障判定方法和維修保養技能，大大降低對用戶的技術水平要求。

綜上所述，裝備保障系統與監控系統相結合會帶來如下好處：

1） 系統高度集成；

2） 信息的高度耦合；

3） 船舶裝備的監測、診斷、維修過程一體化；

4） 易于開展培訓工作，人員技能瓶頸降低；

5） 縮短維修周期，提高施工效率。

2 系統集成

1）集成化的人機界面操作。用戶通過操作統一的人機界面，既可進行監控操作，也可進行保障信息查詢，獲取相關技術資料、維修信息。

2）船舶裝備的圖形化顯示。為用戶提供全船裝備的樹形結構視圖和位置結構視圖。位置結構視圖提供船舶側視圖、俯視圖等顯示方式，用戶通過選擇裝備保障系統中的配置項來決定顯示的內容。該視圖可動態顯示出船舶各個設備及其所屬設備、傳感器的位置分布，顯示設備的運行狀態、故障狀態、實時數據。當某個設備出現故障時，在樹形結構視圖和位置結構視圖中會發出實時報警，提示用戶。用戶通過操作樹形結構視圖和位置結構視圖可便捷的獲取相關故障信息、維修信息、生成報表。

3）故障判定。建立故障判定樹功能，設定系統及設備的故障判定規則，根據判定規則實現故障在人機界面中的實時顯示。

4）設備運行時間統計。實時監測船舶主要設備的運行狀態，統計運行時間，并實現與計劃維修的聯動。為用戶提供實時的設備保養及計劃維修信息。

5）設備歷史曲線記錄及查詢。實時監測并記錄船舶主要設備的關鍵數據，形成設備的數據曲線供用戶分析。

6）歷史數據再現。當遇到復雜的故障，需要再現故障前后的系統狀況時，用戶可針對任意設備、系統進行任意時間段的歷史數據回放，再現故障過程，進行故障原因分析。為此系統提供了功能強大的數據記錄回放功能，可記錄船舶全生命周期過程中的所有數據，系統采用了先進的數據壓縮技術，記錄容量不超過1GB/月。

7）船岸信息一體化。通過WCDMA、GPRS、衛星等通訊鏈路將船臺端信息與陸地上的企業網連接為一體，實現船岸之間的信息共享。用戶不論在船上還是在陸地，通過授權后可實時監測船舶動態、監控系統信息、保障系統信息，進行遠程診斷。

系統結構見圖1，數據流程見圖2.

3 系統功能

船岸監控保障一體化系統軟件是新興技術產物，它結合了裝備保障、綜合平臺[1]、遠程診斷、船岸一體化等先進理念，是信息化高度集成的代表，它融合了最先進的信息融合技術及保障技術，是本公司十幾年來在船舶行業不斷發展和沉淀的技術結晶。系統軟件主要界面如圖3。

基于遠程傳輸的船岸監控保障一體化系統。不論是在船臺，還是在陸地，只要能夠接入Internet，經過授權，用戶就可通過操作統一的人機界面，既進行系統監測，還可進行遠程診斷，更重要的是，在主要傳感器出現問題需要維修時，可通過監控保障一體化系統軟件，定位故障位置，查找可能的故障原因，獲得維修支持，實現船岸監控保障一體化。主要功能：

1） 實時數據監測；

2） 傳感器故障的自動診斷；

3） 傳感器安裝位置的三維定位顯示；

4） 故障原因判定；

5） 技術資料查詢；

6） 維修報表生成；

7） 運行時間統計；

8） 歷史數據再現。

3.1 傳感器診斷、維修、管控一體化

為系統主要傳感器建立診斷模型，自動判斷可能的故障，自動生成維修單、維修報表、統計信息。

3.2 船舶裝備的圖形化顯示

為用戶提供工程船舶主要系統裝備及傳感器的樹形結構視圖和位置結構視圖。位置結構視圖提供船舶側視圖、俯視圖等顯示方式，用戶通過選擇裝備保障系統中的配置項來決定顯示的內容。該視圖可動態顯示出船舶各個設備及其所屬設備、傳感器的位置分布，顯示設備的運行狀態、故障狀態、實時數據。當某個設備出現故障時，在樹形結構視圖和位置結構視圖中會發出實時報警，提示用戶。用戶通過操作樹形結構視圖和位置結構視圖可便捷的獲取相關故障信息、維修信息、生成報表。傳感器相關保障界面見圖4。

3.3 故障判定

建立故障判定樹功能，設定系統及設備的故障判定規則，根據判定規則實現故障在人機界面中的實時顯示。

3.4 設備運行時間統計

實時監測船舶主要設備的運行狀態，統計運行時間，并實現與計劃維修的聯動。為用戶提供實時的設備保養及計劃維修信息。

3.5 設備歷史曲線查詢

與歷史數據記錄軟件結合，獲取設備的歷史曲線供用戶分析。

3.6 歷史數據再現

與歷史數據記錄軟件結合[2]，當遇到復雜的故障，需要再現故障前后的系統狀況時，用戶可針對任意設備、系統進行任意時間段的歷史數據回放，再現故障過程，進行故障原因分析。

3.7 船岸信息一體化

基于遠程傳輸軟件，將船臺端信息與陸地上的企業網連接為一體，實現船岸之間的監控、保障信息的共享。用戶不論在船上還是在陸地，通過授權后可實時監測船舶動態、監控系統信息、保障系統信息，進行遠程診斷。

4 結論

工程船舶船岸支持一體化系統將通過裝備保障系統和全船監控系統采集的船臺信息與岸基的企業網連為一體，實現了保障和監控信息的共享，構建了遠程支持體系，對有效提高工程船舶信息化、自動化和智能化具有重要的現實意義。

[1] 俞孟蕻, 陳紅衛, 王欣. 耙吸挖泥船集成平臺管理系統研究[J]. 船舶工程, 2004, 26(4):52-55.

[2] 趙旭, 俞孟蕻. 綜合艦橋SCADA系統實時數據庫研究[J]. 船舶工程, 2008,30(4):68-71.

Research on Ship-shore Support Integration System of Engineering Task Ship

Zhou Zhiyu

(Jiangsu Academy of Product Quality Supervision & Inspection, Nanjing 210007, China)

TP273

A

1003-4862（2013）10-0053-03

2013-02-25

周志玉（1965-），女，高級工程師。研究方向：船舶機電一體化。