船舶電氣自動化控制安全性問題探析

盧時俊

（大連中遠海運重工有限公司，遼寧大連116113）

0 引言

任何一件事情都存在兩面性，船舶自從應用了電氣自動化以后，成功地提高了運行以及監測方面的效率，航行途中的安全性也有了較大幅度的提高，為船上的人員和財產安全帶來保障。自從進入了新紀元，我國船舶在電子自動化技術方面有了較大的提高，并且自動化的系統也逐步覆蓋到了一些比較大型的船舶當中，并且推進了船舶電氣自動化功能在通訊導航系統中的應用，進一步加深了船舶數據系統與岸基數據系統的鏈接和信息交換、自動控制等功能。由此，上述過程都能夠使自動化控制得到充分利用。同時，這些年我國科學技術不斷發展，船舶自動化控制也逐步加強，并向著綜合化、網絡化的方向發展。因此，本文主要結合近些年船舶在電氣自動化控制方面的工作經驗，從不同的角度探討關于自動化控制相關的安全性方面的問題。

1 概述

自1980年開始，中國在自動化方面的技術就有著較快的發展和提高，緊接著便在船舶領域進行了重要的應用。關于船舶在電子自動化控制方面包含了多套系統，具體有：電控系統、電子渦輪機，船舶無人值守，海圖監測，機艙自動化報警等電子控制方面的系統。此外，船舶電氣自動化控制中還有駕駛室中的電子控制系統。由此船舶自動化也更具科學性。但如果自動化系統中，一旦存在問題，就有可能讓系統癱瘓。所以如何才能夠讓船上的電氣自動化控制在一個安全的范圍內，是非常重要的問題。自動化控制的意義就是由一個系統來支配并且管理多個不同的電子元件，并且在一定的環境情況下執行各種各樣的操作。總的來說，船舶電氣自動化方面的結構是很復雜的，并且在船舶安全的運行方面也有著很大的作用，因此，全面評估船舶電氣自動化的安全性非常重要。下面具體分析關于船舶電氣自動控制方面的研究和情況。

1.1 船舶電氣自動化的綜合發展

我國船舶電氣化的綜合發展與計算機技術有著密切聯系，在計算機控制技術下可以使船舶內部的電氣控制整合在一起，并借助該界面對電子系統加以控制。這一綜合控制過程能夠防止出現事件難以控制的情況，并且一些電子元件過多也會導致一些重復、多操作、未操作的問題。如果運用以往的操作步驟就可以在很大程度上提升船舶運行的穩定性與安全性。

1.2 船舶電子自動化的網絡覆蓋

以往我國船舶電子自動化未得到廣泛地運用，這時船舶的導航控制往往是由船上的一系列控制系統獨自工作，以完成航線的指引，而船上各個電氣系統的控制也是由人工完成具體的操作。這時，如果電氣自動化控制中存在一些問題，就會較難解決，還會引發一系列慘劇。比如：以往最著名的泰坦尼克號便是由于當時船舶缺少科技網絡系統的全覆蓋，僅僅依靠船舶上的導航系統，難以發現前方的冰山，發現后又由于操作和控制難以正常進行，最終導致嚴重的后果。當船舶上覆蓋了全面的電子自動化網絡系統后，能夠提前完成航線的偵查過程，在發現冰川后，使船舶全體的網絡體系完成航線改變的過程，對此進行規避。同一個時刻，船舶在電子自動化的網絡上面也要進行數據方面的采集，這樣才可以更快地熟悉以及操作整個系統，為整個船舶的運行提供有力幫助。

2 船舶電氣自動化技術安全性問題

以上主要講述了關于船舶電氣系統存在的一些好處，同時也闡述了關于船舶電氣化系統中的優點，如何進一步保障船舶穩定、安全的運轉。不過，很多事物都不會十分完美，比如船舶電氣自動化系統的全方位覆蓋會使船舶電氣自動化控制安全性人員產生依賴性，也可能造成更多損失。所以說，作為船舶電氣自動化控制人員應當盡可能地對其中的損失進行彌補，進而保障船舶電氣化自動技術得到解決，使安全性問題得到落實。現階段，我國船舶自動化技術中的安全問題主要包括下面幾點：

2.1 電磁安全問題

對于船舶電氣自動化技術來說，實施的前提就是有電磁技術的保障。不過，船舶電磁安全問題較易受到船舶運行的影響與干擾。許多船舶的運行都位于海面上，并且每當出現比較惡劣的天氣時，就會對于船舶上面的整體電磁系統造成一定的干擾。而船舶內的一些空間往往比較狹小，其中的電子元件設備安裝也較為緊密，這會使電子干擾問題出現的頻率大幅提升。那么，船舶在具體運行中應當盡可能避免天氣情況的影響與干擾。其實電磁技術在整個船舶電氣自動化技術應用過程中具有非常重要的作用，也是其得以實施的一個大前提。同時，許多船舶在一般運行情況下，會遭遇特殊惡劣的天氣，有時候甚至會對整個電磁系統造成一定的損壞，并且會遭受到電磁干擾。如圖1所示，燃油量信號和油路控制信號就是采用電氣自動化控制功能實現的，如其受到電磁干擾，信號失真，那么就會出現噴油量誤差，影響系統的正常工作。

圖1 燃油噴射控制原理圖

2.2 系統設備的錯誤率問題

其實電氣自動化技術在運行時具有方便、快捷、穩定等特點，不過在一定情況下也會出現一些錯誤，并且具有一定的錯誤率，系統設備的錯誤率是難以改變、逆轉的，往往會發生在電氣設備運行、安裝的過程中。但是，船舶電氣設備的安裝與制造具有較高的安全度，并且運行過程中的錯誤、問題也應在設備制造調試過程中確認并解決，但是其也會隨著使用期限的增加而提升。以上的船舶電氣自動化控制的錯誤率、故障是難以避免的，即使能夠在后期的維護與保險中使錯誤率降低，仍很難避免錯誤的出現。而出現船舶電子自動化控制安全性的錯誤，便會使整個電氣系統出現問題，甚至影響其控制邏輯，造成較大損失。

2.3 控制線路單一問題

對于船舶電氣自動化控制來說，其中的優勢是易于操作，而且還應當進一步通過駕駛艙內部的總操作系統完成整個操作過程。不過，如果船舶電氣自動化總操控系統中某些部件或者功能出現問題，就會使自動控制系統出現問題，這時整個船舶電氣設備便會處于沒有目標的狀態下。同時，總操作系統一旦出現一些故障、錯誤操作，其產生的危害是難以反轉的。此外，船舶電氣自動化控制的線路較為單一，枝干設備也較易出現問題。而且，船舶電氣自動化控制面臨著系統關閉的問題，如果想要保障整個操作系統的控制功能正常工作，就要盡可能降低故障的出現頻率，避免損失進一步擴大。電氣自動化在實際的操作過程之中存在能夠讓船舶的操作變得更加簡單、更加便捷，并且駕駛艙內部的總操作系統具有最高級別的優先選擇功能和控制功能，同時具有冗余功能，動態監測和自動問詢系統是否發生錯誤的報警功能，這樣可以以最快的速度發現潛在的危險，實現及時報警和動態監測反饋結果的功能。在船舶電氣自動化控制系統中，雖然對于一些設備容錯、電磁的安全以及線路控制等一系列的問題都不能忽視，而且上文中所述的問題都會給船舶電子系統造成比較嚴重的影響，但自動化系統對提高船舶航行安全性的作用不可替代。因此，作為船舶電氣自動化控制人員應當在具體的使用、安裝過程中，提前做好檢測工作，確保系統中每個組件處于準工作狀態，保證系統的邏輯控制正常，反復調試測試必要的控制功能，使整套系統處于正常的控制狀態，以便隨時投入工作中。

3 提高船舶電氣自動化控制安全性的具體措施

3.1 采用抗電磁干擾技術

電磁干擾是客觀存在的一種物理現象，其可能引起設備性能降低和損壞電子元器件，削弱電氣控制信號，甚至產生錯誤的控制信號。而且會增加線路發熱量，減弱信號傳導率。為此如何減少電磁輻射對線路的干擾成為了電氣自動化控制的關鍵所在。通常采用如下技術減弱電磁干擾：濾波技術根據頻率選擇性地抑制干擾信號；接地技術，可保護人身和設備的安全，通常采用串接電阻接地和阻隔環路接地；屏蔽接地，可有效的抑制電磁干擾在空間上的傳播，并切斷輻射干擾的路徑，有效降低電磁干擾對信號源的干擾程度。

3.2 改善控制網絡布線方式

船舶電氣控制線路與陸地上自動化控制系統不同，其控制線路結構往往比較單一，由于短路或者斷路，接觸不良等原因就很容易使系統出現故障，如需增加系統穩定，就需要改善控制線路的布線方式，同時盡量增加雙通道冗余功能，確保某一路出現故障還有備用線路可以傳輸信號。對于數據傳輸通常采用光纖銅線分布式布線及CAT6及以上規格的以太網絡布線，而對于超過100 m的較大規模網絡系統通常采用單模光纖網絡布線，以便提高數據通訊的安全性和可靠性。

3.3 增強設備元器件容錯能力

所謂的容錯能力就是設備及其元件在出現故障時候的容忍錯誤的能力，當系統中某些組件不能正常工作，而整套系統仍能正常執行其控制功能這個就是容錯技術。常用的容錯技術有：檢查和診斷系統故障的技術；錯誤防范技術和錯誤影響弱化技術；冗余設計技術等

3.4 改善數據信號傳輸介質

網絡技術飛速發展，最原始的數據傳輸介質有對線、絞線、屏蔽雙絞線、同軸電纜等，后期有俗稱的網線CAT5，以及升級的CAT6、CAT7等，伴隨網絡技術的不斷發展，現在應用較為廣泛的數據傳輸介質有光纖、無線網絡、微波、紅外、藍牙傳輸等。不同介質其傳輸數據的能力也不同，需根據需求選擇合適的傳輸介質，以便達到網絡數據高效傳輸且成本控制在合理的范圍內，而不是一味追求介質的高新化。

4 船舶電氣自動化控制安全性的影響

想要充分發揮電氣自動化控制技術在船舶運行中的積極作用，就需要借助第3部分中闡述的多種方式努力提高其安全性，從而使船舶穩定、安全航行。船舶制造企業需要充分重視電氣自動化控制安全性的影響，主動投入更多的研究力量與資金，努力創新電氣自動化控制技術，在創新技術的道路上大步前進，爭取擁有屬于自己知識產權的產品，從而打破一直以來電氣自動化產品在中低檔徘徊的現狀，激勵我國船舶電氣自動化控制基礎有更大的改革與創新，把優化電氣自動化控制技術的方式建立在創新核心技術方面，這不僅可推動行業市場的技術發生巨大變革，而且還可顛覆以往落后的經濟發展模式。

5 結論

綜合上文，自動化控制其實際內容就是由一個系統同時能夠管控多個不同的配件，在一定的環境之下完成各種不同的操作。簡單來說，船舶關于電氣自動化的結構較為復雜，也對很多船舶的安全運行具有一定的幫助，但其中也有風險。只有做好前期的檢測工作，才可以進一步找到其中的問題，采取有效措施使船舶電氣自動化的穩定性、安全性得到保障。這樣才能保障船舶的運行安全性和可靠性。