芻議船舶電氣智能設(shè)計系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

劉本峰 陳峰 邱哲譽

摘要：本文指出建立船舶電氣智能設(shè)計系統(tǒng)的必要性，分析船舶電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)建立前需要考慮的因素，闡述對該系統(tǒng)功能的基本要求，提出船舶電氣智能設(shè)計系統(tǒng)需要構(gòu)建的主要框架，并對船舶電氣智能設(shè)計系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行說明。

關(guān)鍵詞：船舶電氣;智能設(shè)計;關(guān)鍵技術(shù)

0? 引言

船舶是交通運輸中一種重要的運輸工具，在現(xiàn)在的船舶設(shè)計中，電氣設(shè)計是必不可少的一個部分。但是，船舶的電氣設(shè)計是一項對技術(shù)要求非常高的設(shè)計，不僅要求設(shè)計者具備優(yōu)秀的專業(yè)素養(yǎng)，而且要求設(shè)計者具有一定的經(jīng)驗積累和設(shè)計方面的創(chuàng)造性。建立船舶電氣智能設(shè)計系統(tǒng)，可以更好地進行船舶電氣設(shè)計。

1? 建立船舶電氣智能設(shè)計系統(tǒng)的必要性

在智能設(shè)計系統(tǒng)出現(xiàn)之前，我國的船舶電氣設(shè)計方面雖然也有一些設(shè)計軟件可以應(yīng)用，但是這些軟件在應(yīng)用時都不夠智能，一般只能使用這些設(shè)計軟件進行圖紙的繪制，依靠大量的人工操作才能完成，在技術(shù)上不夠先進，進行一項設(shè)計不僅流程十分繁瑣，而且對人力的需求過高，不能夠適應(yīng)當(dāng)前船舶發(fā)展需要。而船舶電氣智能設(shè)計系統(tǒng)改變了固有的設(shè)計方式，將設(shè)計、建模等一系列操作通過數(shù)字化手段進行有機整合，從而實現(xiàn)船舶電氣設(shè)計的智能化，釋放了人力捆綁，使設(shè)計更加高質(zhì)、高效。

2? 船舶電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)建立前需要考慮的因素

電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)使電氣設(shè)計變得更加現(xiàn)代化，提高了設(shè)計的可行性，并且可以減少人工成本的投入。但是，在建立設(shè)計系統(tǒng)之前，要求對設(shè)計的應(yīng)用對象進行更全面的了解，掌握設(shè)計中需要應(yīng)用的因素，以及設(shè)計對象對功能方面的個性化要求。這就要求在進行設(shè)計之前，必須全面了解與設(shè)備相關(guān)的環(huán)境變量，進行合理的區(qū)域劃分，安排好設(shè)備的安裝位置。在考慮船舶的綜合因素時，要對船體情況進行深入了解，明確船體的總體結(jié)構(gòu)和各部分的構(gòu)造特點，尤其是要對甲板的具體情況進行掌握，避免出現(xiàn)設(shè)計與實際情況不符的情況。除了要對設(shè)計對象進行了解，還必須了解電氣設(shè)備和電纜的屬性，如制作材料、使用特點和規(guī)格參數(shù)等信息。這些電氣器材的屬性都是電氣設(shè)計中的影響因素，因此必須要進行如實了解。在進行船舶電氣智能化設(shè)計時，還應(yīng)該建立科學(xué)的設(shè)計模塊，使設(shè)計工作條理分明，有序進行，保證電氣設(shè)計的效率和質(zhì)量。

3? 船舶電氣設(shè)計智能化系統(tǒng)功能的基本要求

船舶的電氣系統(tǒng)設(shè)計需要與時俱進，出于技術(shù)更新速度比較快的原因，和船舶發(fā)展的一些客觀需要，電氣設(shè)計很容易因為不適應(yīng)新的要求而只能被淘汰，被新的設(shè)計方案取而代之。而且不同的船舶在進行電氣設(shè)計時，也對電氣系統(tǒng)有不同的要求，所以在進行船舶電氣的設(shè)計時，必須要以最先進的技術(shù)理念為指導(dǎo)，根據(jù)船舶的具體情況和實際使用需要，做出最科學(xué)合理的設(shè)計。在進行船舶電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)的建立時，要確保系統(tǒng)能夠智能化地管理系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)信息，充分利用計算機軟件的功能輔助作用，不但能夠?qū)π畔⑦M行調(diào)取和分析，還要對數(shù)據(jù)進行精準(zhǔn)的計算，保證計算結(jié)果準(zhǔn)確無誤，并且在需要時交換一些需要調(diào)取的數(shù)據(jù)。這些功能都是船舶電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)的基本要求。

4? 船舶電氣智能設(shè)計系統(tǒng)的框架構(gòu)建

4.1 操作界面? 船舶電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)的操作界面由若干主界面組成，每個主界面之下又包含著一些具有特殊功能的子界面。系統(tǒng)的這些界面在系統(tǒng)運行中都擔(dān)負(fù)著不同的重任，有些負(fù)責(zé)創(chuàng)建系統(tǒng)設(shè)計所需要的模型，有的負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)之間的交換，有些負(fù)責(zé)創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化的符號和圖框，有些則負(fù)責(zé)設(shè)計圖的繪制，有些負(fù)責(zé)總結(jié)材料報表，還有一些界面負(fù)責(zé)進行圖紙或者項目的管理等。這些都是根據(jù)電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)的需要而創(chuàng)建的，每個部分都是系統(tǒng)不可缺少的部分，精準(zhǔn)定位需要進行操作的部分，使操作系統(tǒng)變得更加便捷。

4.2 主體程序? 在船舶電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)中，各種界面功能都是依靠相應(yīng)的程序才能實現(xiàn)的，如果沒有這些程序，操作界面就無法具備相應(yīng)的功能。這些程序的作用除了對操作界面的信息整理、繪圖和各種管理之外，還需要對設(shè)計模塊提供協(xié)助，因此，主體程序是電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)中非常重要的一個框架部分。

4.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息中心? 電氣設(shè)計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息中心存儲著設(shè)計所需要的所有信息，其中也包括圖紙和一些文檔之類的資料。在建立電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)時，需要為系統(tǒng)創(chuàng)建這樣的數(shù)據(jù)信息模塊，將應(yīng)用信息進行整合。在這一框架中，包含系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)設(shè)計時一旦用到某一項數(shù)據(jù)信息或資料，就需要從這一框架部分中進行調(diào)取或查閱，所以這一框架對系統(tǒng)而言有著非常重要的意義，可以說是系統(tǒng)建設(shè)的核心。

4.4 參數(shù)繪圖模塊? 電氣設(shè)計系統(tǒng)需要根據(jù)參數(shù)進行設(shè)計方案圖的相關(guān)繪制，例如，船舶的燈光照明系統(tǒng)分布情況，廣播系統(tǒng)的電路與控制設(shè)備關(guān)聯(lián)圖紙，電氣控制系統(tǒng)的圖表繪制等。這些就是參數(shù)繪圖模塊的主要作用。

5? 船舶電氣智能設(shè)計系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

5.1 船舶信息的數(shù)字化? 在船舶的電氣設(shè)計中，為保證電氣設(shè)計的準(zhǔn)確性，需要利用數(shù)字化手段，將設(shè)計中需要用到的各方面信息，比如作為設(shè)計對象的船體結(jié)構(gòu)、噸位、主要船體部分的材質(zhì)和各項數(shù)據(jù)等，進行數(shù)字化的處理，將所需要考慮的因素全部以數(shù)字化信息的方式呈現(xiàn)出來。然后將這些重要的信息進行統(tǒng)一整理和歸類，分門別類地進行分析和存儲，作為船舶電氣設(shè)計時的重要依據(jù)。對信息進行數(shù)字化的存儲，可以使設(shè)計者在對設(shè)計對象進行了解時更加客觀，在方案的設(shè)計時更加科學(xué)和符合應(yīng)用需求。數(shù)字化的信息是更加精準(zhǔn)和更加明確的信息，是對眾多信息的精準(zhǔn)提煉，具備更高的參考性，可以為電氣設(shè)計提供可靠的依據(jù)。對船舶信息進行數(shù)字化處理，可以全面呈現(xiàn)船舶的整體情況，尤其是可以呈現(xiàn)船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的特點，使設(shè)計可以有針對性地進行，提高設(shè)計的準(zhǔn)確性和適配性。通過對船舶信息的數(shù)字化處理，可以了解船舶在電氣施工和應(yīng)用方面的限制條件，以及船舶特性中與電氣使用密切相關(guān)的屬性特征，從而為電氣設(shè)計排除無效的應(yīng)用方案，篩選出可行的設(shè)計方向。

利用數(shù)字化信息處理手段，將船舶的整體信息和細(xì)節(jié)信息進行全面處理，不僅可以通過數(shù)字信息對船舶進行了解，而且可以利用這些數(shù)字化的信息為船舶建立模型。建立模型也是對船舶進行數(shù)字化信息處理的最主要目的。為船舶建立數(shù)字化的電氣模型，以模型為基礎(chǔ)展開電氣設(shè)計，既可以從全局上對船舶的結(jié)構(gòu)進行宏觀把握，也可以在需要時對數(shù)字化模型進行智能分解，查看每一個細(xì)節(jié)部分的結(jié)構(gòu)。這就像是將船舶制作成一個虛擬的樂高玩具或者是立體拼圖，可以在設(shè)計者需要的時候?qū)⑵洳鸾獬刹煌牟糠郑瑢⒚恳粋€部分的全貌展現(xiàn)出來，也可以在看完細(xì)節(jié)后隨時將這些部分重新組合起來，重新構(gòu)建成一個完美無缺的整體。只是與立體拼圖不同的是，這個“立體拼圖”是虛擬化的，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，但是將其“分解”和“組合”的過程也更加便捷。利用信息數(shù)字化手段，為船舶建立電氣智能設(shè)計系統(tǒng)，使設(shè)計過程更加直觀，設(shè)計視角更加全面。應(yīng)用這種現(xiàn)代化的技術(shù)，既可以做到對電氣設(shè)計的全局把握，又能兼顧每個設(shè)計細(xì)節(jié)，是船舶電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)中應(yīng)用到的最重要的先進技術(shù)之一。

5.2 功能模塊的參數(shù)化? 利用參數(shù)化的方法建立電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)所需要的功能模塊，也是船舶電氣智能化設(shè)計中常用的手段。在建立船舶電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)時，需要建立許多具有不同功能的模塊。表達(dá)圖片的具體情況，設(shè)計中進行繪圖時所需要應(yīng)用的信息，都與參數(shù)化模塊的功能有關(guān)。簡言之，參數(shù)化模塊主要是對電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)中的不同模塊進行功能特征方面的描述。利用參數(shù)化的方法，可以量化電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計圖紙，使圖紙的信息以參數(shù)的方式表現(xiàn)出來，以及進行必要的圖紙識別。例如，當(dāng)我們進行船舶的電氣設(shè)計時，很多時候需要對載駁船的信息進行了解或修改。載駁船本身包含的信息非常繁雜，想要對這些信息進行處理，會是一項比較大的工程。但是，我們可以通過參數(shù)化的手段，對這些信息進行處理，使我們所需的船舶信息以更加明確的方式，呈現(xiàn)在我們眼前。

6? 結(jié)論

經(jīng)濟發(fā)展對船舶的運輸能力提出了更高的要求，船舶的電氣系統(tǒng)也必須要適應(yīng)船舶的發(fā)展需要，進行更加智能化的設(shè)計。傳統(tǒng)的船舶電氣設(shè)計具有一定的局限性，操作起來不但效率低，而且準(zhǔn)確性差。建立電氣智能化設(shè)計系統(tǒng)，可以幫助設(shè)計者有效開展船舶電氣設(shè)計工作，提升船舶電氣設(shè)計水平。

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