船舶電子電氣自動化技術與安全控制研究

摘要：為了進一步升級船舶安全控制系統，分析電子電氣自動化技術在船舶中的應用，進而總結自動化控制基礎上的安全控制方法。因此，本文首先介紹了船舶電子電氣自動化技術的應用原理，確定自動化系統中不同組成元素的功能，其次總結電子電氣自動化技術的應用，最后提出了電子電氣自動化設備準入的安全控制、細化安全控制指標、安全控制評價建模三點建議。憑借電子電氣自動化技術實現船舶安全控制系統升級，旨在提高船舶航行的安全系數。

關鍵詞：船舶；電子電氣自動化技術；安全控制

一、引言

自從船舶實現了電氣自動化，不僅運行效率更高，而且監測效果也更加理想，在船舶航行過程中，保證了船舶本身與人員的安全性。現如今，我國船舶行業對電子電氣自動化技術進行了研究，技術十分成熟，且自動化系統在大型船舶中也投入了使用，實現了船舶電氣自動化和通訊導航系統的融合。船舶中安裝的數據系統可以銜接岸基數據系統，實現數據交換和自動化控制，代表我國船舶自動化控制技術的成熟，并且已經朝著自動化、綜合化、智能化方向轉變。

本文基于電氣自動化技術的成功經驗，探討船舶在實現電子電氣自動化過程中的技術手段，并提出相應的安全控制方法。

二、船舶電子電氣自動化技術

船舶電子電氣自動化是支持正常運行的關鍵，一方面體現在船舶信息通信方面，另一方面體現在網絡導航方面。在船舶航行過程中出現突發事故，很難及時作出應對，從而面臨危險[1]。所以，船舶應用電子電氣自動化技術，在一定程度上關系船舶上各項設備穩定。因此，應用此技術設計系統，還需要應用智能技術，應用鏈式拓撲構建組織架構，此架構的穩定性能較高，具有低成本的優勢，設計與搭建此架構無需投入高成本。

選擇電子電氣自動化系統內部組成元件，包含能量管理主系統、輔助決策子系統、狀態監控子系統三部分。根據船舶電子電氣控制要求，以上三個組成部分中，能量管理主系統最重要。所以，此次系統設計為了突出模塊化特性，應用智能技術，起到遠程控制能量控制模塊的作用，還可以實施分布式監測，安裝供配電裝置具備集中性。船舶上所有的電力能量，在此設計方案作用下，能夠達到分布式供應、智能在線監測效果，所有子模塊利用多路CAN組線抽組布設網絡節點[2]。對于船舶上的關鍵用電設備，或者輸配電分系統，獲取實時產生的數據，經數據分析后進行控制，做出響應的同時，向終端預警，再利用遠程自動化控制技術完成一體化的電子電氣自動化系統設計。

系統輔助決策子系統是智能控制工作人員完成輔助操作的關鍵，為任務分配賦予智能化特性。在完成作業進程中，工作人員可以隨時查詢任務的完成進度，并且生成任務報告，任務信息可以直接利用船舶安裝的無線信息傳輸網絡，向所有控制節點實時傳輸，實現數據的資源共享。

最后則是系統中的狀態監測子系統，直接作用于智能信息通信網絡，具有如下功能：（1）提高信息傳輸的速率；（2）擴大基礎通道的容量；（3）改善數據結構；（4）拓寬信息通道；（5）搜索符合要求的傳輸格式。

通過上述功能，分發與處理數據質效也有了明顯提升。因此，為了進一步強調狀態監測子系統與大數據技術協同應用的優勢，工作人員應用大數據技術，優化專屬特類數據，包括門限告警設置參數、監測數據等，通過各項數據的收集、處理與分發環節的優化，為處理模式賦予規范性與差異性特征，使系統涉及的所有標準化數據得到整合，工作人員以分類形式，高效完成冗余數據、特異數據的處理，期間需要區分板塊，精準劃分模式，使電子電氣自動化技術的優勢體現在功能數據的處理中，夯實船舶智能化監測、智慧化運維的技術基礎[3]。

三、船舶不同板塊中電子電氣自動化技術的運用

（一）電子電氣自動化技術與無線信息傳輸機制

船舶搭建無線信號傳輸機制，核心技術是北斗衛星通信技術，與傳統技術相比，此技術的信號傳輸速度得到了明顯提升，速率最大值為20Gbps。與此同時，按照衛星信號網絡在測量環節得到的速率，工作人員經計算得到數據上行區間，為V上行∈[60Mbps，100Mbps]，而數據下行區間則是V下行∈[500Mbps，900Mbps]。

由此可知，數據層面需要以“5G+”NR技術為核心，優化船舶上的無線通信性能，繼而加強信號帶寬的規范性[4]。另外，工作人員靈活應用數據技術，智能化采集、收錄、分發數據，對數據處理全過程進行安全監控，不僅可以實時管理數據的傳輸過程，更有利于實現船舶信息資源的互聯互通，從而在電子電氣自動化技術支持下，為無線信息傳輸技術賦予在線智能化監管功能，降本機制的運行成本，更加有利于提高安全系數。

（二）電子電氣自動化技術與遠程智能監測

船舶應用電子電氣自動化技術，對于電子電氣自動化的相關業務，分別在信號發射、數據流轉與內容分發環節，應用任務認知技術、數據挖掘技術等，工作人員構建的規范業務流程同樣體現智能化的特征[5]。這里提到的技術具有多元化復用功能，實現WDM智慧傳輸機制、FTTB智能組網模式和“EPON+”LAN技術的緊密銜接，對于基礎層中的上行通道而言，可以構建具有碼元多址功能的數據信號傳輸通道，其在下行通道中，與時分復用數據信號傳輸通道相呼應。通過對船舶的遠程智能控制，監測各業務流程，工作人員設置基礎的使用單元數，OLT模塊與ONU模塊銜接不同的接口。例如，EPON接入網口與數據信號接口，滿足局域網絡用戶的要求。

四、電子電氣自動化技術安全控制策略

（一）電子電氣自動化設備準入的安全控制

船舶所在海域中，位于海上的作業點數量多、覆蓋范圍廣、線路長。所以，以往設置的單一性功能指標，無法滿足海域作業的安全要求，需要在安全控制中應用電子電氣自動化設備，加強安全控制。根據船舶航行中設備安全控制積累的經驗，循序漸進地實現關口前移，并動態統計數據，可以得出設備準入的多元標準，為電子電氣自動化設備選用指明方向，總結符合設備功能準入要求的安全控制規定。對此，發揮電子電氣自動化技術的優勢，推出覆蓋的保障序列，結合各電子電氣自動化設備的不同需求，采取差異性的安全控制措施[6]。

工作人員總結安全控制需求后，將其與對應的設備進行匹配，實現功能配對的同時，還可以在電子電氣自動化設備安全控制方面實現專用，使船舶在海上作業過程中，能夠增強各電子電氣自動化設備的專業性。實操中，工作人員結合設備的不同參數，科學劃分安全控制要求，在此基礎上提出安全控制的最低標準、準入規范和高指標激勵性策略，對優化設備性能參數起到正向作用，以免出現電子電氣自動化設備功能和安全控制脫節的情況。

（二）細化設備安全控制指標

電子電氣自動化設備安全控制指標的設置，在一級指標基礎上還需細化出二級指標。現有的一級指標包含設備操作人員、機器設備性能、使用元件、安全控制方法。經細化得出二級指標，具體如下。

1.人員的二級指標

在電子電氣自動化設備安全控制中，基于已有的人員一級指標，得出二級指標如下：（1）現行安全控制制度完整性；（2）安全生產責任制完整性；（3）安全控制的投入；（4）安全控制部門與人員配備；（5）實施安全檢查情況；（6）機械作業人員接受安全教育；（7）安全控制人員對工作崗位的危險程度認識；（8）安全事故應急方案可行性；（9）面對設備安全突發事故的應急處理與反應能力等。

2.機器設備性能

機器設備性能的二級指標，經細化如下：（1）機械裝備來源是否可靠；（2）安全扣鎖上方是否配備了安全附件；（3）安全裝備狀態是否安全；（4）機械保養維護是否定期進行等[7]。

3.使用元件

電子電氣自動化使用元件的二級指標，經細化如下：（1）自動化設備儲備量是否充足；（2）各類元件儲備量是否充足；（3）船舶防火、防爆點檢自動化升級是否到位等。

4.安全控制方法

安全控制方法的二級指標，經細化如下：（1）設備作業期間是否可能存在火災、爆炸等危險；（2）設備作業流程設計是否可行；（3）設備作業方法操作是否合理；（4）設備作業過程中人員安全是否得到保障。

（三）安全控制評價建模

電子電氣自動化設備的安全控制評價建模，應用SAJ（Job Safety Analysis，工作安全分析）法，同時整理安全等級標準，如表1。明確設備安全控制系統中，所有安全等級的劃分依據與分值標準。通過 SAJ 法，面向設備安全控制所有指標實施安全檢查，根據得到的結果，再依次確定控制指標的評估標準，最終確定相應指標的安全等級。

根據表2中的分值與標準，設備安全控制中確定安全等級，如果面臨差異和臨時變化，工作人員需要采取差異化安全控制的方法。如果設備安全控制評估中，得到的安全等級分值在60分以下，代表安全控制力度不足，出現安全事故隱患的概率較高。

對于工作人員、機器設備性能、使用元件、安全控制方法這四項指標，安全控制人員對各項指標進行因素打分統計，明確安全控制各項指標的具體分值以及權重，整體為表2。對于設定的二級指標，要求檢查標準分數統一為5分，并且綜合實際分數、權重值進行計算，可以獲得安全控制系統評估的總分，確定各項指標的安全等級，在此基礎上可以了解安全控制實施現狀、電子電氣自動化技術在其中應用的薄弱之處，為安全控制指明方向。

五、結束語

船舶電子電氣自動化技術是實現管控模式創新與升級的關鍵手段，大力應用電子電氣自動化技術，利用智能化、信息化技術與設備，提高船舶航行過程的控制水平。同時，在實現高效率航行基礎上，也可以在電子電氣自動化技術的支持下，對船舶進行強有力的安全控制。工作人員采取安全建模的方式，詳細設置安全控制指標，根據構建的模型分析船舶電子電氣自動化設備的安全隱患，提高安全控制的有效性。

作者單位：顧驕 中國船舶集團有限公司第七二六研究所

參考文獻

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