基于催化電子協(xié)同技術(shù)法處理船舶壓載水遠(yuǎn)程控制的自動(dòng)化技術(shù)研究

高瑞俠

摘要：由催化電子協(xié)同產(chǎn)生的高氧化活性物質(zhì)（CIO^-，·OH，H2O2）是現(xiàn)行最為高效的處理船舶壓載水的技術(shù)之一，通過采用基于PLC的船舶壓載水遠(yuǎn)程控制單元，實(shí)現(xiàn)了船員機(jī)艙監(jiān)控，一鍵操作，完成壓載水的壓載和卸載全過程。

關(guān)鍵詞：壓載水;遠(yuǎn)程控制;自動(dòng)化

前言

船舶壓載水處理系統(tǒng)（BWMS）是為滿足國際海事組織（IMO）對(duì)船舶壓載水排放要求而研制的一種高技術(shù)船用環(huán)保設(shè)備，主要由過濾單元、處理單元（EUT單元）、監(jiān)測(cè)（TRO單元）和控制單元等部分組成，用于去除船舶壓載水中的細(xì)菌、病毒及休眠中的卵和藻類等，達(dá)到保護(hù)海洋環(huán)境的目的。

1催化電子協(xié)同技術(shù)法處理船舶壓載水技術(shù)簡(jiǎn)介

由催化電子協(xié)同產(chǎn)生的高氧化活性物質(zhì)（CIO^-，·OH，H2O2）是用于BWMs殺菌滅活的主要成分，催化劑在電子的作用下產(chǎn)生的物質(zhì)與水中的鹽度也有關(guān)系，當(dāng)處理的海水鹽度大于20時(shí)產(chǎn)生的主要物質(zhì)是（CIO^-，H2Oz）當(dāng)水的鹽度小于20時(shí)產(chǎn)生的主要物質(zhì)是（OH，CIO^-，H2O2），當(dāng)水中的鹽度小于3時(shí)產(chǎn)生的物質(zhì)主要是（-OH，H2O2），這些高級(jí)氧化物質(zhì)對(duì)水體中的細(xì)菌和藻類的細(xì)胞、RNA、DNA進(jìn)行氧化作用，使其失活和死亡，從而達(dá)到滅菌滅藻效果。

2遠(yuǎn)程控制自動(dòng)系統(tǒng)工作流程

遠(yuǎn)程控制自動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)BWMS的控制，包括各類監(jiān)測(cè)傳感信號(hào)的采集處理、報(bào)警信號(hào)的處理、系統(tǒng)啟動(dòng)和關(guān)閉順序的自動(dòng)控制，包含系統(tǒng)運(yùn)行所必需的控制程序。遠(yuǎn)程控制自動(dòng)系統(tǒng)面板可以顯示BWMS的工作狀態(tài)，包括各組成部分的工作狀態(tài)，傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)。設(shè)備發(fā)生故障時(shí)控制單元可發(fā)出聲光報(bào)警，自動(dòng)切斷電源停止系統(tǒng)工作。控制單元內(nèi)部可存儲(chǔ)和記錄設(shè)備運(yùn)行隋況，并能夠按照正式的檢查要求顯示數(shù)據(jù)。

遠(yuǎn)程控制自動(dòng)系統(tǒng)采集整個(gè)系統(tǒng)的各類監(jiān)測(cè)傳感信號(hào)，包括各個(gè)閥門的開閉狀態(tài)，鹽度計(jì)、流量計(jì)、EUT電源的電流值和電壓值、TRO值等監(jiān)測(cè)信號(hào)，以及船舶的航行數(shù)據(jù)。控制單元的電腦系統(tǒng)通過內(nèi)置程序，根據(jù)采集到的各個(gè)參數(shù)，計(jì)算出電流值、電壓值來調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行情況，直至達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，這樣，BWMS可以一直維持在最佳狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)行。

遠(yuǎn)程控制自動(dòng)系統(tǒng)還具有記錄和存儲(chǔ)功能，它可以記錄和存儲(chǔ)不少于24個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，記錄數(shù)據(jù)包括船的一般信息（船名、IMO號(hào)、BWMS制造商、型號(hào)、安裝日期、TRC、處理方式）、運(yùn)行參數(shù)（操作時(shí)間和模式、運(yùn)行壓載泵、經(jīng)緯度、流速、鹽度、溫度、電壓、電流等）、報(bào)警信息（閥門報(bào)警、設(shè)備故障報(bào)警、運(yùn)行參數(shù)超范圍報(bào)警等）。并具有報(bào)警輸出接口，可以實(shí)現(xiàn)與機(jī)控室其他報(bào)警信號(hào)的融合，從而保證報(bào)警信息能夠在機(jī)艙任何角落都可以被輕易地察覺到。

遠(yuǎn)程控制自動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“壓載”、“卸載”和“旁通”操作，供電后，通過控制面板上的按鈕進(jìn)行操作，不需要人工干預(yù)，系統(tǒng)內(nèi)會(huì)顯示所有的參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)。

3調(diào)節(jié)和控制面板介紹

系統(tǒng)面包共計(jì)包含四個(gè)區(qū)域，包括：①監(jiān)視控制區(qū)，②控制區(qū)，③功能區(qū)，④電源控制區(qū)。

3.1監(jiān)視控制區(qū)

監(jiān)視控制區(qū)可以顯示BWMS的狀態(tài)、傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)等內(nèi)容，還可以讓操作人員了解現(xiàn)在和過去BWMS的工作情況;借助于屏幕按鈕，軟鍵盤等輸入方式，可靈活修改參數(shù)。主要包括以下幾個(gè)界面：

管道（Pipe）界面主要用來描述當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行的管路信息，在該界面能夠直觀地看到各個(gè)閥門的狀態(tài)，可判斷水流的通路和方向，監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。此外，右上角信息欄中可顯示系統(tǒng)的瞬時(shí)流量和總流量以及BWMS的運(yùn)行累計(jì)時(shí)間。同時(shí)界面包含了GPS、溫度、TRO等傳感器的數(shù)值。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，界面中會(huì)出現(xiàn)報(bào)警信息框。

日志（Log）界面有兩種功能，Operation Log用來記錄和顯示系統(tǒng)日志，列表為事件產(chǎn)生的時(shí)間和日期，事件包括壓載，卸載，緊急操作、旁通。Data Record用來記錄和顯示系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的監(jiān)測(cè)參數(shù)，包括時(shí)間、TRO濃度、鹽度、溫度、流量、EUT電源輸出的電流和電壓參數(shù)。日志以RDB數(shù)據(jù)庫文件格式保存在觸摸屏MMC目錄下。RDB為一種不可修改文件格式，不可修改和刪除。日志的詳細(xì)信息包含所進(jìn)行的操作，包含該操作持續(xù)的時(shí)間，該操作時(shí)船舶所處的位置，該位置的水深，操作結(jié)束后的流量統(tǒng)計(jì)等。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)，報(bào)警界面將會(huì)提示目前的報(bào)警信息、統(tǒng)計(jì)報(bào)警數(shù)量、顯示當(dāng)前的報(bào)警內(nèi)容和報(bào)警序號(hào)。相關(guān)人員應(yīng)該立即查看故障位置并判斷故障原因，如果故障可能威脅到人員和設(shè)備安全，應(yīng)該立即采取相應(yīng)措施。報(bào)警分為實(shí)時(shí)報(bào)警記錄和歷史報(bào)警記錄，用戶可根據(jù)自己的需要進(jìn)行選擇。

3.2控制區(qū)

包括三個(gè)按鍵，分別實(shí)現(xiàn)三種不同的功能。

Ballast：開啟壓載模式。通過按壓此按鈕來啟用壓載功能。

正常流程為：海底門——水泵——過濾器——EUT單元——壓載艙。

De-ballast：開啟卸載過程。通過按壓此按鈕來啟用卸載功能。

正常流程為：壓載艙——水泵——舷外。再次按壓卸載按鈕來結(jié)束卸載模式。

Bypass：?jiǎn)?dòng)緊急模式。當(dāng)出現(xiàn)緊急狀況，通過此按鍵可以緊急開啟旁通管路閥門。

壓載水將不通過BWMS，直接從旁通管路進(jìn)入壓載艙或者直接排舷外。

3.3功能區(qū)

功能區(qū)分為三個(gè)功能按鈕，包括消音、遠(yuǎn)程本地切換和測(cè)試，其中測(cè)試按鈕用來測(cè)試控制單元報(bào)警功能是否工作正常。保持此鍵按下狀態(tài)三秒后，控制單元如果工作正常，會(huì)有聲光報(bào)警，當(dāng)松開此鍵，控制單元恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。

3.4供電控制區(qū)

該區(qū)域包括壓載水系統(tǒng)內(nèi)的聲光報(bào)警Alarm、啟動(dòng)按鈕Power on、停止按鈕Power off、急停按鈕Emergency Switch，按下此按鈕后，系統(tǒng)自動(dòng)打開旁通閥相關(guān)閥門，然后自動(dòng)關(guān)閉壓載相關(guān)閥門，EUT電源待機(jī)，壓載水將不經(jīng)過BWMS，直接進(jìn)入壓載艙。

4結(jié)束語

該系統(tǒng)的成功應(yīng)用，無須專人看管，系統(tǒng)自動(dòng)開啟運(yùn)行，運(yùn)行過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)保存運(yùn)行參數(shù)，如有異常情況會(huì)有報(bào)警信號(hào)發(fā)出。解決了船員機(jī)艙內(nèi)多處統(tǒng)計(jì)勞累和人工失誤的問題，并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控和操作提高了BWMS的安全系數(shù)，可操作性強(qiáng)，具有極高的推廣和應(yīng)用價(jià)值。