船舶電氣智能設計系統關鍵技術研究及原型實現

于忠鑫　胡勇　白民權

摘 要：隨著人們對船舶需求的提升，現代船舶電氣系統也愈來愈復雜，設計精度要求愈來愈高，所以一定要引進高科技來幫助實現船舶的電氣設計。

關鍵詞：船舶電氣智能；系統設計；關鍵技術分析

引言

目前國內很多船舶設計軟件在電氣設計方面只具有繪圖功能，而船舶電氣系統設計是一個需要多個專業協作的復雜過程，牽涉到很多設計方案的確定、分析模型的建設、每一種設備的評價選優等問題，單靠人工的操作不但消耗很多的時間而且工作精度不高，嚴重影響設計的效率以及質量。

1 船舶電氣系統設計

1.1 系統設計

功能需求分析：（1）在設計方案階段，可以完成對設計資料的科學管理和再設計，關鍵包含以下三個方面：尋找優質的母型船并收優化成為目標船；尋找最接近設計方案的體系圖并吸收優化成為目標圖；尋找某型號設備的出廠文件或有關電氣體系圖。（2）在技術設計階段以及生產設計階段，要完成：用方案設計判斷的影響船舶電氣性能的關鍵參數限制技術設計；在各個主要的設計階段可以在體系運行界面上給出相關設計辦法、設計程序、檢查規范的指導；在各個主要的設計數據出現時，可以自動對其在安全性、經濟性和與設計方案的相同性等方面實施校驗并給出清楚的推斷效果與參考數據；可以完成對規律性比較強的體系參數化繪圖；生產設計階段可以有效運用技術設計階段積累的成果，盡量防止反復工作；完成數據的統一以及關聯，包含輪機、舾裝、總體與電氣等每一個專業之間和電氣每一個系統、文檔之間。

1.2 結構框架設計

考慮到船舶每一個電氣體系規律性不相同，新高性能電氣控制體系的更新換代，還有軟件的發展能力，體系在完成常規計算機幫助設計功能和文件管理、計算書生成、自動校驗、數據交換等智能化功能的基本上，針對規律性比較強的電力一次體系、照明體系等加設了其參數繪圖模塊.同時，思考到軟件開發的周期以及費用，體系使用調用第三方繪圖軟件與Windows運用環節的技術方案，其體系構造框架如圖1所示。體系包含操作界面、主環節、參數繪圖模塊、數據庫、資料庫五個部分。

（1）操作界面：包含工程管理、圖紙管理、計算書生成、材料報表生成、電氣繪圖、規范圖框生成、規范符號生成、三維模型生成、數據交換和輔助10個主界面.其中電氣繪圖又包含頁面管理、設計部署、參數繪圖、對象編輯四個子界面；計算書生成包含電力負荷計算書以及電壓降計算書。（2）主環節：包含工程、圖紙管理，計算書、材料報表生成，電氣繪圖，幫助設計模塊（圖紙規范圖框生成、設備三維模型以及規范符號生成、數據交換、輔助）還有接口環節，其構造如圖2所示。（3）數據庫：包含管理數據庫以及工程數據庫.管理數據庫保管部件參數、規范圖框、規范符號、典型模板等公用信息以及全部工程的參數信息；各個工程都有自己的工程數據庫，用于保存其全部電氣體系、電氣設備和資料信息。（4）資料庫：存儲全部船舶電氣設計經過中牽涉、出現的圖紙以及文檔文件。（5）參數繪圖模塊：現在包含電力一次體系圖、廣播體系圖、照明體系圖和照明布置圖四個部分。

2 船舶電氣智能設計系統關鍵技術分析

2.1 信息數字化技術

在船舶電氣智能設計系統中的信息數字化技術，關鍵是把設計中涉及到的對象實施有關的數字化信息解決，就是依據有關定義準則，把限制條件以及屬性使用有關的數字取代詳細的信息，之后對船舶電氣設計中需要設計的對象使用有關的數字描述，建設船舶電氣數字化模型。數字化經過中關鍵使用面向對象辦法學，把船舶看作從每一種“對象”結構的全體，之后依據有關的限制條件對每一個對象的歸類、設計和定義屬性、辦法以及響應的事件，讓其可以滿足計算機的識別與解決功能。

圖標驅動：為了把繪圖效率與設計質量提高，統一以及規范化電氣符號以整潔圖面，在船舶電氣繪圖經過中，使用圖標驅動機制.就是經過點擊各設備符號框架圖標相符的，并選取其相應的部件，編輯設備的具體信息進而實現這設備原理或部署設計的辦法。

2.2 參數化辦法

在船舶電氣設計中，相對常用一點的辦法就是查詢改正母型船。但是這種辦法在尋找經過中需要實施很多的信息處理，本文針對這個特點使用了參數化辦法。參數化辦法關鍵是對電氣體系圖紙使用參數實施量化以及辨別與有關功能模塊的敘述。關鍵實施參數化的原因有船舶類別、裝載、航區、自動化標志、電力推進、主機、主電源與大型機械設備等。參數化模塊關鍵是指敘述體系功能的特點項，包含圖面需要表達、繪圖需要的每一個方面。

3 智能船舶的美好未來

就船舶而言，市場個體差別性帶來市場的定制化要求愈來愈高，需要迅速成規模，這個過程中需要完成數據之間良好的交換分析與挖掘。這就需要把市場的要求以及運營企業的要求、制造企業的要求、設計的工作變成一個協作總體。工業4.0在船舶上的完成是定制和規模化的結合，也是現在和將來的結合，建造新要求的經過中完成新的價值。這些新的價值第一是能夠大大加強市場反應能力。以航運企業為例，市場反應能夠匹配出最合理的船舶和最適當的航路，適應最合適的輸送要求。制造企業能夠最適當的船舶滿足要求，最合理的補給要求，根據市場的快速反應，完善船舶設計。新價值還會帶來運營本錢的降低。沒有全球服務的網絡，船隊走不出國門。而假如在全球分布許多服務網絡，又需要很高的成本。但是在大數據的基礎上，船上體系實施自動化，完成互聯之后能夠最大程度把成本降低。船隊的運營，油料備品的運用，能夠更好地聯系在一起。舉例來說，例如我們國家的船隊到索馬里護航，大概有80%的備件原封不動地帶回來，由于不知道哪些備件會用到，這對備件的生產企業以及購買企業，都有大量的資金積壓。而假如對備件運用狀況時時掌握，完成岸基的遠程控制，能夠大大降低成本。

4 結束語

目前本體系已在很多船的設計中獲得了應用，對設計辦法的指導與對設計結果的自動校驗還有參數繪圖以及自動生成計算書、材料表等功能上表現優秀，隨著中國科技的日新月異，計算機技術的迅速發展，國內的船舶電氣智能化設計將會進步更大，步入真正的智能化階段，設計成本和設計周期將大大的縮短。

參考文獻

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