船舶自動化實訓機艙教學實踐探討

操江能

摘 要：自動化機艙在現代船舶中應用越來越廣泛，建設自動化實訓機艙是輪機工程專業教學的必然選擇。本文探討了自動化實訓機艙的功能以及在教學、科研和培訓等方面的應用。

關鍵詞：自動化機艙;航海教育;實訓教學;控制系統

中圖分類號：U676.2? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）03-0060-02

隨著航海科技水平的發展，現代船舶對操縱的安全性、可靠性和運營的經濟性有著更高的要求。為了避免和防止船員判斷和操作失誤，減輕船員大量重復的體力勞動，確保船舶安全運行，自動化機艙在現代船舶中應用越來越廣泛，是未來船舶控制的發展方向。

1 自動化實訓機艙建設的意義

經過多年的建設，很多航海院校都已經建設有船舶輪機實訓機艙和輪機模擬器，取得了良好的教學效 果。隨著輪機自動化知識作為輪機員培訓的必修課程以來，自動化的理論和實踐教學成為不可缺少的教學環節，而現有的教學設施并不能完全滿足教學的要求。船舶輪機自動化實訓機艙的建設不僅可以讓學生在真實的環境下進行實際操作與評估訓練，還可以進行輪機工程專業教學、培訓與技術開發，以彌補輪機模擬器的不足，使其和輪機模擬器在功能上互補，形成較為完善的輪機自動化教學培訓系統和技術開發條件。因此，建設現代化的輪機自動化實訓機艙是各航海院校的必然選擇。

2 船舶自動化實訓機艙的功能

船舶自動化實訓機艙建設的理念是將真實的船舶工作環境搬到學校的實訓室，在空間布置和操控方式上，力求和真實的船舶機艙一致，以達到最好的教學培訓效果。武漢交通職業學院輪機自動化實訓機艙是在原有船舶機艙實訓室基礎上增加集控室以及相應的主機遙控監控系統、船舶電站監控系統、船舶動力管系監控系統等，組成一個完整的輪機實訓機艙。

2.1主機遙控監控系統

實訓機艙遵循船舶主機實際控制方式，由遙控操縱臺、遙控裝置、調速裝置、安全保護裝置以及遙控執行機構五大部分組成。

實訓機艙主機遙控系統采用可編程序控制器為控制核心的控制單元，主要硬件采用西門子PLC控制器，軟件分別是PLC控制軟件和組態軟件。數據的采集與通訊通過PLC硬件獲得，PLC控制軟件程序實現數據處理、邏輯判斷與控制執行等功能;組態軟件程序通過網絡直接訪問和修改PLC變量，實現數據、狀態的輸出、顯示和存儲等功能。兩者配合使用使得系統實現起來更加方便、更加人性化。整個系統將通過軟硬件結合的方式來滿足船舶機艙控制的需要。

主機遙控系統在駕駛室和集控室均能實現對實訓機艙柴油機的遠距離控制，其功能包括起動邏輯控制、換向邏輯控制、重復起動邏輯控制、主機運行中的換向與制動邏輯控制、轉速與負荷控制;駕駛臺操縱、集控室操縱和機旁操縱三種控制方式及操縱部位切換功能。還具備有主機出現安全故障和緊急情況時，能自動減速、自動停車、應急起動及應急加速和越控等功能。

船舶機艙監控報警系統可實現對主機、輔助設備、舵機、電站、燃油等機艙設備的監控，能準確可靠地監測到機艙內各設備的運行狀態及其參數，同時把實時數據儲存在數據庫中，并用實時曲線監控運行參數的實時狀態。主機監控系統可通過三個界面來觀察數據實時曲線的變化，三個轉換界面分別為轉速及增壓空氣曲線、壓力曲線和溫度曲線。在每個界面中可通過多選框來選擇具體參數，通過參數的實時走向來分析其參數的變化原因及對柴油機的影響，并對故障作出聲光報警、打印記錄和延伸報警等。

2.2船舶電站監控系統

船舶電站的監控系統由電站自動控制系統、自動監測報警系統和安全系統三個互相獨立又互相關聯的系統組成，實現對機艙發電設備和用電設備的監控。船舶電站自動控制系統能夠自動處理電站出現的一般故障、嚴重故障、電站功率的自動管理以及電壓、頻率的恒定和柴油發電機組的自動起動并車、解列等各項控制功能。

船舶電站自動監測報警系統能自動地實時監測電站各設備運行參數和運行狀態，這些設備包括機組原動機、發電機、配電系統的機械參數、電氣參數和運行狀態，監測量可以是模擬量，也可以是開關量。自動監測報警系統將監測量的監測結果實時與事先設定的限定值進行比較，當被測量越限時，將會發出相應的聲光報警信號，并設有相應的報警應答裝置。監測系統對監測結果進行打印、記錄、并對被測參數的越限情況進行登記。當電站控制系統和監測系統在運行過程中發生危及電站系統內各主要設備安全的嚴重故障時，自動化電站安全系統應能自動產生保護性動作，避免事故的進一步擴大，保護船員的人身安全。

2.3機艙動力管系監控系統

船舶實訓機艙布置了各種管路，將各個設備有機地聯系起來，組成船舶機艙動力管系。機艙動力管系監控系統包括淡水系統、海水系統、滑油系統、壓縮空氣系統、燃油系統的運行參數、報警數據列表以及各油柜和動力管系的運行狀態、參數、報警等，并把實時數據儲存在數據庫中，實時液位監控各參數的實時狀態。通過觀察各狀態參數和報警狀態，來分析確認系統是否正常運行，故障時予以停機修理、維護保養。通過監控軟件，可以實現對機艙整體的遠程監控，實時調控機艙各大動力管系，通過對參數對比及報警內容的分析，最大可能地保護系統安全，提高系統的可操作性。

3 自動化實訓機艙教學實踐

當前船舶電氣自動化程度越來越高，對輪機專業學員的教學實踐提出更高的要求，船舶自動化實訓機艙的建立對輪機專業的教學提供了一個很好的平臺。

3.1教學實踐平臺

輪機自動化知識是輪機工程專業的核心課程，在理論教學和實踐教學上都有較高的要求。船舶自動化實訓機艙可以將理論教學和實踐教學有機地結合起來，將教室移到實訓機艙，一邊講授機艙設備的工作原理和操作管理，一邊進行現場操作演示，這樣可以大大加深學生對理論知識的理解，教學效果也將明顯提高。自動控制系統是對船舶設備的控制，是動力設備的組成部分，可作為輪機工程專業所有專業課程現場教學的實訓實施。自動化實訓教學環節更可以讓學生在自動化實訓機艙設備上操作訓練學習，完成諸如主機運轉控制、巡回檢測及警報故障等實操評估項目的教學。新的《海船船員培訓大綱（2016）》要求加強對船員在實踐方面的教學，船舶自動化實訓機艙是滿足教學大綱實踐的不可或缺的教學設施。

3.2綜合訓練平臺

現有的大多數航海類院校都建有輪機模擬器，通過鼠標和鍵盤來模擬操縱機器設備，并通過顯示屏和展示板來呈現船舶設備的運行。輪機模擬器雖然可以給沒有上過船的學生建立起一個完整的機艙概念，但并不能給學生一個真實的機艙感受，而自動化實訓機艙是在原有的船舶機艙的基礎上建立一個具有控制和監控功能的集控中心，組合成一個完整的輪機機艙，具有真實的船舶機艙幾乎一樣的功能，極大地增強了學生對專業的認知感。另外，輪機工程專業先后按學科將專業知識分為5門課程和7門課程組織教學，但就專業知識體系來講，船舶輪機是一個相互關聯的整體學科，相關設備之間相輔相成，不可分割。因此，在完成相應的專業課教學之后，船舶自動化實訓機艙可以讓學生建立一個完整的知識體系和整體性的機艙概念，教學效果也將大大提高。

3.3船員培訓考試評估基地

近幾年，隨著世界經濟形勢萎靡不振，航運業也迎來了寒冬，船員需求減少，航海教育也進入了調整期。自動化實訓機艙的建設將大大增強我校的辦學實力，一方面可以滿足我校船員考試的評估工作，另一方面還可以與社會船員服務機構開展校企合作，充分利用我校的教學資源，組織社會船員進行各類船員培訓，擴大我校行業知名度，將我校建成中部地區海船船員考試評估基地。

3.4 教師提升和科研活動平臺

隨著科技的發展，船舶自動化技術也在不斷發展，作為教學一線的教師，也需要不斷地學習最新的專業知識，跟上船舶自動化技術的步伐。船舶自動化機艙一方面為教師提供了一個提升自我的學習機會。教師可參與到自動化機艙的建設中去，不僅可以使建設的自動化實訓機艙更好地服務教學，還可以鍛煉教師的業務能力。另一方面，教師還可以利用實訓機艙開展自動控制方面的科研工作，并可作為輪機工程專業的綜合科研平臺，進行各項專題科研活動。

4 結語

船舶機艙的自動化是當今船舶發展的大趨勢。作為培養高級輪機管理人員的航海院校，迫切需要建設一座與實船相似的輪機自動化實訓機艙，使學生能夠在真實的環境和氣氛中進行訓練。自動化實訓機艙的建設為我們老師提升專業技能和開展教學、科研活動提供了一個好的平臺，將極大地改善船員培訓教育的辦學條件。

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