艦船機艙自動化發展趨勢探究

慕明遠

（91194 部隊，遼寧 大連 116000）

改革開放以后，我國經濟貿易得到了飛速的發展，運輸業也得到了顯著的發展，而在其中，船舶運輸的作用日益凸顯，而發展成為我國大型貨物運輸以及遠洋運輸中的一種重要方式。基于這樣的發展環境，我國的造船業也越來越活躍，各大船舶制造企業開始對其進行改造與升級，船舶自動化發展的水平日趨穩定提高，特別是對于船舶機艙的優化更是非常的顯著。作為船舶中對機器進行裝置的場所，船舶機艙將機艙中的動力系統和各類相關的輔助系統所進行的監測、控制和報警集合為一個系統，使得船員對船舶進行操作的難度有效降低，也極大地促進了艦船系統運行可靠性和穩定性的提高。

1 艦船機艙自動化的含義和發展

1.1 艦船機艙自動化的含義

艦船機艙自動化，指的是艦船機艙的自動化系統在其工作的過程中，通過將現代化的技術運用到艦船的機艙中而實現自動化管理的目的。作為艦船當中重要的構成部分，艦船機艙主要包括艦船電站的風機、鍋爐、各種油泵以及相關參數等的監測和監控工作，還包括對泵、發電機以及螺旋槳等所做出的實時控制。機艙監控是艦船控制系統中的核心，而艦船機艙則為艦船航行中提供了全部的動力支撐。

1.2 艦船機艙自動化的發展

最初，機艙自動化系統是通過繼電器的應用來完成對其進行控制的目的，而伴隨著計算機技術的飛速發展和運用的普遍性，在機艙自動化系統中不斷地運用了計算機和嵌入式技術，使機艙自動化的集成度越發的顯著。

20 世紀50、60 年代以前，艦船機艙自動化開始興起，在那個時期，機艙中僅有個別的設備實現了單機自動控制。之后，艦船自動化技術發展開始步入了快速發展的階段，船舶的可靠性指數越來越高，自動化系統的作用更是越來越完善，使其在艦船中較大層面上發揮了所具有的重要功能。這一階段主要屬于分布式計算機控制和模擬控制系統階段。爾后，現代艦船在其電機以及電力系統的控制方面提出了愈來愈高的要求，需要艦船機艙自動化系統具有較高的可靠與穩定性。因此，很多國家的航運系統都創建了艦船操縱與管理中心，發展集成操作系統，構建了船岸一體化網絡，對船隊控制系統進行開發而產生網絡型艦船集中控制系統，這是當前全球先進機艙自動化技術的體現。

2 艦船機艙自動化發展的整體技術要求和機艙自動化現狀

船舶機艙是為船舶航行提供運行動力的地方，在這里幾乎集中了船舶上所有的動力裝置，因此，機艙的自動化程度越高，船舶運行質量越高。

2.1 艦船機艙自動化發展的整體技術要求

就機艙自動化發展的整體技術而言，應該滿足以下幾個方面的條件。

第一，要具備較為完善的自檢與自我診斷的能力。

第二，應該便于設計、使用、管理與培訓。

第三，應該使用系列統一的微機控制，所使用的電子元件要盡量為質量較高的元器件，規模化的集成電路，模塊化的結構，方便進行修改的軟件，根據相應的需要使用方便進行于更換、維護以及擴展的硬件，比如，轉速以及螺距等較為關鍵的參數，應該使用雙傳感器，應該與國家與軍用的規范和艦船環境標準的要求相適應，使用不間斷的質量較高的電源；應該確保軟件固定化，采用硬件對軟件加以支持；為了便于對報警設定值、控制程序曲線等進行調整和修改，要選擇有人機對話插座的中心站以及分站。

2.2 艦船機艙自動化技術現狀

20 世紀80 年代，無人值班機艙就已發展得較為成熟，而后的10 余年間，機艙自動化僅僅更新了一些器件，為其功能方面做出較為顯著的改變。而20 世紀90 年代之后，機艙自動化朝著網絡化發展，并取得了較為顯著的效果，機艙自動化系統采取的是分布式計算機系統，對于計算機網絡技術發展十分的依賴。

基于此，機艙自動化系統采取了現場總線技術，這是由于在工業自動化控制方面，現場總線技術得到了較為良好的運用，同時，還產生了基于分布式計算機與現場總線控制系統相混合的機艙自動化。

就柴油機故障和診斷，以及對工況所做出的分析與檢測系統層面所作出的相關研究，盡管存在各種類型的產品，然而，具有較大的技術難度、較為復雜的系統，難以看到較為實用的產品。

隨著人工智能技術以及專家系統的運用，相關的研究則得到了迅速的發展。就系統軟件的構成來看，主要包括由軟硬件所構成的艦船機艙檢測報警系統、監控機運行所需的監控軟件模塊，智能節點模塊內部，以及采集與處理程序模塊。就硬件構成來看，則包括主服務器、通信電纜、打印機以及眼睛報警板和專用鍵盤等。

3 艦船機艙監控自動化發展趨勢

隨著計算機網絡技術的飛速發展，云計算的出現，艦船機艙自動化開始朝著云計算監控網絡化方向發展。作為艦船控制系統中的中心部分，艦船機艙監控系統指的是對艦船機艙進行監控管理，艦船機艙為整個艦船的航行中必須的空調系統、控制系統以及照明和電力系統等所有動力等所需的所有能量，而在現代化的艦船管理中，機艙的自動化監控系統也得到了十分廣泛的運用。通常來看，控制過程以及動力設備參數主要所依靠自動調整系統；但是，主輪機系統，則是進行動力供應；而監控預警系統以及機艙電力設備控制系統則是艦船機艙通常用途中必須具備的系統單元。由于上述幾個系統是否能夠協調運行對于艦船能夠安全穩定航行具有十分重要的影響，所以以上幾個系統對于機艙自動化監控來說是必須的。

但是，我們依然可以看到，基于云計算網絡的艦船機艙監控系統在其運行中也依然具有一些技術方面的問題需要在以后的發展中進行改進，比如，關于云計算服務端軟件所進行開發的成本上比較高，但是，在應用上確實相對匱乏；船岸通信系統在數據傳輸的穩定以及延時性上提出了較高的要求，然而，成本也相應提高；機艙各項子系統中擁有巨大的數據量，同時，數據的采集變量也會非常多，都會給現場總線傳輸速度帶來較大的挑戰。

通過對艦船機艙需求所做出的分析，給艦船機艙智能化監控系統的發展奠定了一種全新的發展思路，即基于當前所開發設計的云計算網絡的機艙狀態監控系統，提高整個監控體系對數據進行處理的能力以及提高其傳輸的速度，對云計算監控系統進行充分的優化，使船員的工作負擔能夠在最大程度上得以減輕；對監控所獲得的大數據進行充分的挖掘，使其能夠針對機艙故障實現自動診斷處理并做到實時預報警，而使事故出現的概率降低，提高故障排除的速度。另外，隨著計算機以及通信技術的深入發展，艦船機艙自動化系統會更為智能化，這對于艦船航運事業的發展會具有較大的推動作用。

4 結語

作為艦船發展中十分重要的發展趨向，艦船自動化使得艦船機艙的全面自動化得以實現，這不但可以使艦船工作人員的強度得以降低，還能夠極大地促進艦船作戰能力的提高，對于艦船航行具有十分重要的價值。就艦船機艙自動化未來的發展趨勢來看：

第一，出于對全船進行統一協調指揮的目的，促進自動化控制水平的提高，艦船中主要的系統以及未來艦船自動化將聯機聯網，通過數據傳輸對信息進行傳遞，實現統一的設置與控制，達到高度精準的電子化與計算機化。

第二，對于各種系統的性能進行有效的改善與提升，讓一系列十分復雜的控制功能實現自適應與智能化。

第三，作為一種新型的信號傳輸方式，光纖通信和其所具備的較為良好的信號傳輸特點以及自動化控制系統中的信號傳輸光纖化都是需要考慮其中的，從而推動艦船機艙自動化的更快發展。