船舶智能照明系統(tǒng)控制邏輯解析

劉日文

（中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司 上海200120）

引 言

在陸地家居以及工作設(shè)施智能化程度越來越發(fā)達(dá)的今天，船舶控制的智能化已漸行漸近，船舶系統(tǒng)中對于智能控制的需求也越來越多，而能夠?qū)崿F(xiàn)無人控制的船舶幾乎為零，所以對于船舶智能化的研究及應(yīng)用已成為必然。作為船舶主要系統(tǒng)——照明系統(tǒng)的智能化，也就預(yù)示著向智能船舶又近了一步。本文通過對照明控制邏輯的研究分析及人體溫度傳感器（PIR）的使用，實(shí)現(xiàn)了智能照明控制［1］。

智能化船舶就是使用遙控控制，傳感器等先進(jìn)信息化技術(shù)，保證了船舶航行操作上的便利性，行駛上的安全性，同時又可以最大限度節(jié)約能源的消耗，簡單的說，智能船舶就是為了讓船東“省錢、省力、省心”。

本文以某支線集裝箱船為基礎(chǔ)，開展了智能照明控制技術(shù)的解析，填補(bǔ)了國內(nèi)市場對于船舶照明智能控制的空白。

1 控制邏輯解析

1.1 雙控控制解析

所謂雙控控制，即兩種不同類型的控制回路（或者相同），可以互不影響控制總回路的閉合和斷?開。例如，其中一回路為中央控制系統(tǒng)（下文簡稱為“中控”），是脈沖形式的；而另外一回路為就地控制，是常開常閉觸點(diǎn)形式的。通過在分電箱內(nèi)部增加繼電器及接觸器可以實(shí)現(xiàn)雙控控制，以下為此控制回路邏輯分析（參見圖1）。

圖1 某項(xiàng)目照明分電箱內(nèi)部原理圖A

圖1中：XR（1、2）為中控控制端子；XR（3、4）為就地控制端子；KM1為照明燈具控制繼電器。

燈具回路的原始狀態(tài)為斷開狀態(tài)。在中控端，當(dāng)脈沖信號發(fā)出，分電箱內(nèi)部端子1、2 閉合，繼電器K1得電，其觸點(diǎn)改變狀態(tài)，由原始15號端子連接16號端子轉(zhuǎn)換為15號端子連接18號端子，接通電路，使繼電器KM1得電，燈具回路點(diǎn)亮。

此時，在就地控制開關(guān)端，當(dāng)就地開關(guān)改變狀態(tài)，分電箱內(nèi)部端子3、4閉合，使繼電器K2得電，其觸點(diǎn)改變狀態(tài)，由原始11號端子連接3號端子轉(zhuǎn)換為11號端子連接7號端子，此時KM1失電；反之同理。

1.2 轉(zhuǎn)換開關(guān)控制解析

夜航時，駕駛室內(nèi)部燈具要求全部關(guān)閉，而通往駕駛室走道的燈具需要全部打開，如此，船長從外部進(jìn)入駕駛室時便會產(chǎn)生強(qiáng)烈的照度差，而琥珀色燈具的使用則會降低這個照度差（因?yàn)殓晟珶艟叩纳{(diào)與夜晚相似，可最大程度降低照度差）。船長由自己的辦公室出來之前，啟動轉(zhuǎn)換開關(guān)，關(guān)閉正常燈具，打開琥珀色燈；到達(dá)駕駛室后，再次啟動在駕駛室內(nèi)的轉(zhuǎn)換開關(guān)，關(guān)閉琥珀色燈，打開正常LED燈具。

具體邏輯如下（參見下頁圖2、圖3）。

圖2 某項(xiàng)目照明分電箱內(nèi)部原理圖B

圖3 某項(xiàng)目照明分電箱內(nèi)部原理圖C

圖2和圖3中：繼電器KM13用于轉(zhuǎn)換控制；繼電器KM4用于正常燈具和應(yīng)急燈具；繼電器KM5用于琥珀燈。

狀態(tài)1：正常燈和應(yīng)急燈點(diǎn)亮，琥珀燈熄滅

閉合“轉(zhuǎn)換開關(guān)1”（即圖2中XR端子11和12），K1繼電器得電，K1觸點(diǎn)改變狀態(tài)（由端子10和端子2連接改為端子10和端子6連接），使繼電器KM13得電；KM13觸點(diǎn)改變狀態(tài)（改為閉合），使圖3中XR端子13和14閉合，繼電器KM4得電，正常燈和應(yīng)急燈亮起，同時KM4（常閉）觸點(diǎn)斷開，繼電器KM5失電，琥珀燈失電，熄滅［2］。

狀態(tài)2：正常燈和應(yīng)急燈熄滅，琥珀燈點(diǎn)亮

斷開“轉(zhuǎn)換開關(guān)1”（即圖2中XR端子11和12），K1繼電器失電，K1觸點(diǎn)改變狀態(tài)（由端子10和端子6連接改為端子10和端子2連接），使繼電器KM13失電；KM13觸點(diǎn)改變狀態(tài)，改為斷開，使圖3中XR端子13和端子14斷開，繼電器KM4失電，應(yīng)急燈熄滅，同時KM4（常閉）觸點(diǎn)恢復(fù)閉合狀態(tài)，繼電器KM5得電，琥珀燈得電，亮起。

以上轉(zhuǎn)換方式的改變，主要依靠KM13的狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)，而KM13的狀態(tài)主要依靠觸點(diǎn)K1和K2來改變。根據(jù)圖2和圖3中K1和K2的原理顯示：轉(zhuǎn)換開關(guān)1和轉(zhuǎn)換開關(guān)2任意一方動作，都可以改變KM13的狀態(tài)。例如，轉(zhuǎn)換開關(guān)1（即XR端子11和13）閉合，K1繼電器得電，K1觸點(diǎn)改變狀態(tài)，KM13繼電器得電；此時，如果轉(zhuǎn)換開關(guān)2（即XR端子13和14）閉合，K2繼電器得電，K2觸點(diǎn)改變狀態(tài)，KM13繼電器斷電；反之，則同樣原理。

1.3 中控脈沖控制解析

“中控”即為船舶監(jiān)測控制系統(tǒng)，監(jiān)測控制系統(tǒng)對于船上所有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控控制［3］。本項(xiàng)目采取全船監(jiān)測控制系統(tǒng)工作站聯(lián)網(wǎng)形式，即分別在集控室、駕控室、船舶控制室設(shè)置工作站，并且在任意一個工作站都可以控制和監(jiān)測全船的所有設(shè)備。對于本船的照明設(shè)備，采取的是脈沖形式的中控控制，根據(jù)脈沖信號的周期性特性，可以在使用過程中節(jié)省一部分的電能。具體控制邏輯如圖4所示。

圖4 控制邏輯簡圖

圖4中R6和R3為控制燈具回路的繼電器。當(dāng)中控脈沖信號給出，（R1）—（R2-1）—（R6-1）回路通電，繼電器R1得電，觸點(diǎn)R1-1閉合、R1-2斷 開、R1-3閉 合，（R6） —（R2-3） —（R1-3）回路通電，繼電器R6得電，觸點(diǎn)R6-1斷開、R6-2閉合、R6-3閉合，脈沖結(jié)束；這時，各元件狀態(tài)是：繼電器R1失電，觸點(diǎn)R1-1斷開、R1-2閉合、R1-3斷開，（R6）— （R2-3） — （R1-3）回路斷電，（R6）— （R2-3） — （R6-3） 回路通電，并且自鎖，繼電器R6得電，燈具保持亮起［4］。各元件狀態(tài)為：觸點(diǎn)R6-1斷開、R6-2閉合、R6-3閉合，觸點(diǎn)R1-1斷開、R1-2閉合、R1-3斷開；當(dāng)中控脈沖信號再次給出時，（R2）—（R1-2）—（R6-2）回路通電，繼電器R2得電，觸點(diǎn)R2-1斷開、R2-2閉合、R2-3斷開，脈沖結(jié)束。各元件狀態(tài)為：繼電器R6失電，觸點(diǎn)R6-1閉合、R6-2斷開、R6-3斷開，繼電器R2失電，觸點(diǎn)R2-1閉合、R2-2斷開、R2-3閉合，繼電器R6失電，燈具熄滅；隨后，各元件狀態(tài)恢復(fù)原有狀態(tài)［5］。

1.4 PIR控制解析

PIR傳感器是“人體熱度傳感器”。其通過在一定范圍內(nèi)檢測到人體運(yùn)動發(fā)出的紅外線，觸發(fā)開關(guān)信號接通回路，點(diǎn)亮所在房間內(nèi)的照明燈具，并且在一定時間內(nèi)保持回路接通，類似產(chǎn)品諸如樓房樓道停車場的感應(yīng)器等，但是PIR傳感器的產(chǎn)品特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同類產(chǎn)品。

船舶行業(yè)中使用的PIR傳感器具有覆蓋范圍廣，可以手動調(diào)節(jié)傳感器感應(yīng)程度、通電時間等特點(diǎn)。其覆蓋范圍一般可達(dá)半徑6 m、高3 m的空間，主要應(yīng)用于生活區(qū)域的一些公共處所，如公共衛(wèi)生間、儲物室、會議室等，可保證船員在以上房間時燈具自動點(diǎn)亮，而在離開后一定時間內(nèi)自動關(guān)閉燈具。這些設(shè)置可以根據(jù)船員的居住習(xí)慣設(shè)置，也可以根據(jù)出廠設(shè)置設(shè)定，這樣既可以節(jié)省電力，也可以讓船員住得舒適、便捷。

2 結(jié) 語

本文通過對“雙控控制”、“中控控制”、“轉(zhuǎn)換開關(guān)”以及PIR傳感器控制的控制方式，展現(xiàn)出本項(xiàng)目在符合規(guī)范、規(guī)則的前提下新穎的設(shè)計(jì)邏輯，但這也只是智能船舶的冰山一角。真正的智能船舶應(yīng)是完美自動化系統(tǒng)的化身，通過各個小系統(tǒng)下的每一個控制邏輯，實(shí)現(xiàn)更便捷的操作方式。相信在不久的將來，隨著無線傳輸?shù)陌l(fā)展，遙控船舶也將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。操作者只需拿著一個平板電腦，就可以隨時掌握船舶航行的狀況、軌跡甚至主機(jī)的工況等。

時代在更新、技術(shù)在發(fā)展，“智能”船舶即將逐漸取替原有船舶，設(shè)計(jì)出更“智能”的船舶已經(jīng)是時代的需要。