船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的保障技術(shù)分析

李輝輝 王威

【摘 要】隨著科技的不斷發(fā)展，船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化程度也越來越高，為了保障船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，需要加強(qiáng)對(duì)其可靠性技術(shù)的研究，船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性保障技術(shù)包括電力推進(jìn)技術(shù)、電磁干擾技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)、儲(chǔ)備冗余處理技術(shù)。本文對(duì)船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及系統(tǒng)的可靠性保障技術(shù)進(jìn)行了分析，以期為相關(guān)人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】船舶；電氣自動(dòng)化系統(tǒng)；可靠性保障技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)逐漸實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化，但是其在發(fā)展的過程中也面臨著一些問題，如船舶電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些故障，影響了船舶的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，因此相關(guān)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)船舶電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)的研究，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，并將可靠性的提升作為系統(tǒng)開發(fā)的重點(diǎn)，從而保障船舶能安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

一、船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性研究現(xiàn)狀

（一）網(wǎng)絡(luò)化

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了電氣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，目前，在船舶的廣泛應(yīng)用電子技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)等，通過信號(hào)線的分布與安裝，實(shí)現(xiàn)各大模塊和結(jié)構(gòu)之間的信息交流。在電氣系統(tǒng)中，往往使用雙層結(jié)構(gòu)的總線，分別用于進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集與整理、通過網(wǎng)絡(luò)冗余結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)信息的有效控制，保障了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。此外，技術(shù)人員還應(yīng)該加強(qiáng)控制網(wǎng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使機(jī)器操作代替人力，從而有效避免人為失誤，提升工作效率，保障船舶穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）綜合化

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)逐漸實(shí)現(xiàn)模塊化，具有更高的靈活性，其可以通過模塊之間的靈活組合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的良好發(fā)揮，例如操作界面的設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)菜單的整合等。因此，在自動(dòng)化的電氣系統(tǒng)中，相關(guān)的工作人員需要通過控制操作界面并發(fā)送指令，使得電氣系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行相關(guān)的程序，從而完成指定的操作。此外，由于市場需求不同，各類船舶的功能與質(zhì)量也大不相同，所以，船舶對(duì)電氣系統(tǒng)的可靠性要求也存在較大的差異，但是由于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合性特征能夠有效地預(yù)防系統(tǒng)功能的重復(fù)與冗余現(xiàn)象，因此，相關(guān)的技術(shù)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)保障技術(shù)的重視與研究，從而有效提升船舶運(yùn)行的安全性與可靠性。

（三）智能化

智能化應(yīng)用在船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，不僅提高了船舶的工作效率，而且提高了運(yùn)行質(zhì)量，降低了勞動(dòng)力。（1）智能技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，有效提升了系統(tǒng)的適用范圍，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加人性化；（2）智能技術(shù)的應(yīng)用簡化了眾多的復(fù)雜性操作，有效降低了操作人員的工作量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高難度程序的加工，提升了船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。

二、船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的保障技術(shù)

（一）電磁兼容保障技術(shù)

由于船舶電氣系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境條件較差，為了保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，就要用到電磁兼容保障技術(shù)，進(jìn)而提高船舶電氣的抗干擾性能。使船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)電磁干擾的條件是：（1）具備干擾源；（2）存在一定的傳輸媒介；（3）具備靈敏的接受模塊。利用電磁兼容技術(shù)主要是對(duì)造成干擾的條件進(jìn)行破壞，使電氣自動(dòng)化系統(tǒng)不受電磁干擾。采用電磁兼容技術(shù)的關(guān)鍵是選取適宜的元器件，以降低對(duì)電磁干擾信號(hào)的敏感程度。選取的元器件必須要滿足以下條件：（1）電氣干擾源的信號(hào)電平必須要超過船舶電氣的規(guī)定范圍；（2）電氣設(shè)備能夠響應(yīng)干擾源的主要信號(hào)頻率。

（二）容錯(cuò)技術(shù)

容錯(cuò)技術(shù)是當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)數(shù)據(jù)、文件損壞或丟失時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將這些損壞或丟失的數(shù)據(jù)或文件進(jìn)行恢復(fù)，從而使系統(tǒng)正常運(yùn)行。容錯(cuò)技術(shù)具有監(jiān)測和控制功能。在船舶電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用容錯(cuò)技術(shù)，能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)能對(duì)故障進(jìn)行定位，然后進(jìn)行相應(yīng)的檢測，找出每個(gè)薄弱環(huán)節(jié)并逐個(gè)攻破，進(jìn)而使船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。在應(yīng)用容錯(cuò)技術(shù)的過程中，技術(shù)人員需要及時(shí)處理設(shè)備的故障，避免故障的進(jìn)一步拓展或惡化，保證不會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。一般情況下，故障的處理方式主要有三種，如表1所示。

（三）儲(chǔ)備冗余技術(shù)

儲(chǔ)備冗余技術(shù)主要是通過電氣系統(tǒng)的并聯(lián)結(jié)構(gòu)保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行，一般技術(shù)人員需要安裝三臺(tái)儲(chǔ)備機(jī)器才能滿足船舶的儲(chǔ)備需求，并且需要保證機(jī)器的主要設(shè)計(jì)和性能基本相同，這樣才能滿足備用的條件，從而最大程度地提升船舶電氣系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)際的船舶設(shè)計(jì)過程中，儲(chǔ)備系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)件往往是獨(dú)立且分離的，各個(gè)部件能夠獨(dú)立使用也能搭配使用，當(dāng)機(jī)器中的任意部件出現(xiàn)故障時(shí)，備用部件就會(huì)發(fā)揮作用自動(dòng)運(yùn)行，從而保證系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行。

（四）電力推進(jìn)技術(shù)

船舶電力推進(jìn)設(shè)備主要包括：電動(dòng)機(jī)、原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制調(diào)節(jié)設(shè)備等。該技術(shù)適用于各種規(guī)模的船舶，主要推進(jìn)系統(tǒng)包括：燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)系統(tǒng)、柴油機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)以及電力推進(jìn)系統(tǒng)等。實(shí)際的傳動(dòng)系統(tǒng)包括直流和交流傳動(dòng)系統(tǒng)，交流傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性較強(qiáng)，并且其適用范圍比較廣，因此需要優(yōu)化調(diào)速系統(tǒng)的選型，目前，交流變頻器調(diào)速系統(tǒng)呈現(xiàn)出高強(qiáng)、快速的發(fā)展勢(shì)頭，能夠深入、有效地應(yīng)用在船舶的電力推進(jìn)系統(tǒng)中。

（五）自動(dòng)化報(bào)警技術(shù)

機(jī)艙自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)在整個(gè)船舶系統(tǒng)內(nèi)部具有重要的地位，具有自動(dòng)化的信息記錄、存儲(chǔ)以及輸出等功能，例如：自動(dòng)、精準(zhǔn)地記錄各項(xiàng)設(shè)備的工作狀態(tài)，對(duì)應(yīng)形成數(shù)據(jù)記錄，并發(fā)出警報(bào)信號(hào)，這樣可以大大提高工作效率，保證整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。當(dāng)前，我國自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)在不斷進(jìn)步和更新，綜合監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)和運(yùn)用，能夠更為高效地找到并排除系統(tǒng)中存在的故障，也能對(duì)故障進(jìn)行科學(xué)地預(yù)測和判斷，從而維持系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，DCS自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的利用，能夠統(tǒng)一管控系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)信息，并通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來發(fā)出警報(bào)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

三、結(jié)束語

綜上所述，船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)是支持電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)，只有保證系統(tǒng)的高度穩(wěn)定、安全運(yùn)轉(zhuǎn)，才能最大程度上提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高系統(tǒng)自動(dòng)化水平，維持系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性，保證船舶的運(yùn)行、裝卸、管理以及監(jiān)控等程序都能夠高效完成，從而推動(dòng)船舶行業(yè)的發(fā)展。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠的研究，加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的研究，保障船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，提高船舶電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。

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