船舶电子工程技术篇(1)

关键词：船舶;电气自动化控制;安全性问题

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.182

0 引言

进入新世纪以后，船舶电子自动化技术也随之提升了一个新的台阶，自动化系统目前已经覆盖了很多大型船舶的整体，从船舶中的电器到导航再到与港口数据之间的连接与传递，以上这些过程中都对自动化控制进行了充分的利用，并且近年来随着技术的发展，船舶自动化控制系统发展也朝着网络化与综合化方向迈进。基于以上内容，笔者结合自己多年来在船舶电气自动化控制领域中的工作经验，从不同角度针对船舶电气自动化控制安全性问题展开了一系列分析，相信一定可以为同行的研究带来一些启示。

1 船舶电气自动化控制的现状

上世纪80年代自动化技术得到了显著的提升，随之在船舶领域中得到了应用，船舶电子自动化系统主要包括电控系统、电子涡轮机等电子控制机构，同时还包括驾驶室中的电子控制系统等。随着技术水平的不断提高，船舶自动化也朝着科学化发展，一旦自动化系统中有问题出现，就会造成大部分机构瘫痪，因此怎样对船舶电气自动化控制的安全性进行保证成为目前非常关键的问题，下面就针对目前船舶电气自动化控制的情况进行探讨与分析。

1.1 电子自动化网络覆盖船舶

在电子技术没有在船舶中应用时，由船舶中的控制系统来完成对航线的指引，人工对船舶中各种电器进行控制，一旦有问题出现很难快速得到解决。例如泰坦尼克号就是一个典型例子，当时因为没有电气自动化网络系统覆盖船舶，只能依靠自带的导航系统，在面对冰山时不能做到及时发现，不能及时避开冰山，这是酿成悲剧的最主要原因。当船舶中电子自动化网络系统覆盖实现以后，可以提前通过航线侦查发现冰山，网络系统覆盖能够帮助我们尽快发现冰山，并完成躲避。电子自动化网络覆盖为船舶提供了采集数据的网络，利用直接操作系统为船舶运行提供重要保障。

1.2 朝着综合化方向发展

随着计算机技术的快速发展，船舶电气化得到了产生和发展，计算机控制技术在船舶中的应用，使得船舶中所有电器控制可以被整合到一个界面中，利用该界面就可以实现所整个电子系统的管理与控制，因此可以避免很多突发事件及误操作、重复操作等相关失误问题的发生，促进船舶在运行过程中稳定性与安全性的提高。

2 船舶电气自动化技术安全性问题分析

虽然船舶电气化系统存在很多优点，可以对船舶运行过程中的稳定性和安全性进行保证，但是这种电气自动化覆盖会使员工产生一种依赖感，如果有系统问题出现，势必会造成非常严重的损失，因此，安全性问题是船舶运行安全性的首要前提。

2.1 电磁的安全性问题

电磁技术是船舶电气自动化技术实施的首要前提，而在船舶运行过程中电磁的安全很容易被天气情况所干扰，因为船舶多数情况下的运行在大海中，遇到一些极端天气时，船舶整体电磁系统会遭到破坏，进而出现电磁干扰。同时船舶内部的空间比较小，在设备安装过程中很多电子元件安装的非常紧密，这种情况下使得电子干扰问题的发生概率大大增加。

2.2 控制线路单一问题

电气自动化在船舶中的应用具有操作便捷、简单等优势，同时还能利用驾驶舱中的总操作系统展开具体的操作，然而如果总操控系统中有相关问题出现，那么船舶电气设备系统将会出现群龙无首的情况，也就是说如果总操控系统中有线路故障发生或者有误操作情况出现，将会对船舶带来无法逆转的危害。与此同时，因为控制线路单一，很容易会出现某个设备必须关闭系统的情况，这时整个设备的控制与操作能力都会失去，这样一来，不仅无法对现有的问题进行解决，同时还会进一步扩大现有故障，进而造成非常严重的、无法换回的后果。

2.3 系统设备错误率问题

随着电气自动化技术的快速发展，电气自动化技术这项技术以其运行快捷、方便等特点被大众所接受，但是，在运行过程中也会存在一定的容错概率，且这个概率的出现是不能逆转的，根本无法通过相关措施进行改变。一般情况下容错概率在电气设备的安装及运行过程中出现，大家都知道，电气设备在制造及安装过程中并不能做到百分之百的不出错，在运行过程中遇到的错误率，在制造设备及系统时就已经被确定，同时这种错误发生率会随着时间的延长而增加。可以说这种故障的发生是不能通过人为方式避免的，虽然可以在后期运行过程中加以维护，以此来降低错误发生的几率，但是容错率始终不能做到全部避免，一旦在船舶运行过程中出现了错误，整个船舶电子系统将会面临崩溃。

3 结语

综上所述，自动化控制实际上就是由一个系统控制很多电子元件，在特定环境中对各项操作进行完成的过程，船舶电气自动化系统主要包括机舱中及驾驶室中的电子控制系统两部分，这些都是船舶电气自动化需要处理与控制的内容。总之，船舶电气自动化的结构十分复杂，对船舶的安全运行起到了帮的作用，但是还有很多隐藏于深处的危险，因此，全面评估船舶电气自动化的安全性非常重要。电磁的安全、线路控制、设备容错等相关问题都是不能忽视的，这些问题的存在对船舶电子自动化系统产生了极大的影响，只有在制造、安装及使用设备的过程中，将提前的检测工作做好，并积极找到这些问题的重点所在，利用有效的对策对这些问题进行解决，这样才能对船舶电气自动化的稳定性和安全性进行保证，最终有效保证船舶在运行过程中的安全性。

参考文献：

[1]彭辉.关于船舶电气自动化系统可靠性的保障技术研析[J].科技风，2014（18）：49.

船舶电子工程技术篇(2)

关键词：总线；电子系统；优化

0引言

在船舶电子系统运行中，网络架构的建设尤为重要，其与船舶电子系统的运行产生直接关联，因此，要重视网络架构工作，合理应用总线通信技术，改善网络架构的体系架构，明确优化方向，提高船舶电子网络的性能。

1船舶电子系统网络中螺旋桨控制架构工作原理

对于螺旋桨而言，其基本参数的控制属于整个船舶电子控制网络中的重要组成部分。而在螺旋桨旋转期间，对桨叶的控制一直属于技术难点，将其融入到船舶的电子网络中，有利于提高其控制能力。在计算J=h1D=VmD船用螺旋桨的工作状态时，可以将D表示为船桨的直径，也就是螺旋桨桨叶在运行中边缘经过的圆圈的直径。在液体环境中，螺旋桨旋转一周的前进距离为h1，如果螺旋桨的旋转速度为m，在水中运行的行进速度为V，可以利用公式v=h1×m计算得到。在分析螺旋桨旋转1周所前进的距离与直径的关系的时候，可以将其比值表示为：。该比值从一定程度上反映了螺旋桨的工作效率。

2电子系统网络架构需求分析

我国在船舶行业发展方面，已经开始广泛应用电子控制系统，但是，仍然存在一些运行问题，严重影响系统的使用效果。主要因为船舶所使用的自动化监控技术长期滞后，各种系统之间不能够兼容，大大浪费了各种网络资源，无法提高控制信号的处理能力。通过采用电子网络结构，能够降低手工操作的需求，极大的避免了人为的失误。采用自动化的总线通信技术，有利于促进船舶电子控制网络架构系统的良好发展，改善电子系统的运行机制[1–3]。在系统运行中，多采用了BUS技术，需要建立专门的船舶电子通信系统，以减少传统电子系统中存在的固有缺陷。但是，该系统的使用，还是会出现一些问题，例如：缺乏一定的信号集成能力，系统集成性较差，难以提高其运行稳定性。因此，在未来的发展中，传统电子控制系统的缺陷会受到广泛重视，而总线通信技术从一定程度上克服了这样的缺陷。

3总线通信技术在船舶电子系统网络架构中的应用措施

在船舶电子系统网络构架工作中，需要做好硬件系统与软件系统的协调设计工作，制定完善的软硬件设计方案，根据管理工作要求，建立先进的工作机制，创新软硬件的设计形式，提高技术应用效率。Profibus−dp1.5MBpsRS−485WindowsS7−313Profibus−dp在硬件设计中，使用总线通信协议，构成高效的监控网络系统，在多个主要系统混合建设基础上，将通信速率设定为，网络中主要使用型号的转发器。在控制过程中，设置监控预警机制，并采用服务器，以提高系统的兼容性。同时，在辅助操作单元的设计时，要重点考虑电子系统的兼容性，本文主要使用PLC系统对其进行控制，然后构成了总线控制网络。MCGSMicrosoftWindows100在软件设计时，要重视上位机电子系统的架构设计，其中涵盖了数据、警告、流程与动画显示等处理层面，通过合理的优化，可以快速提高船舶电子网络的控制能力，达到实时监控的效果。在监控系统软件设计中，可以引进国内先进的组态工具软件系统，该通信系统在现代化船舶电子系统网络中具有重要的地位，然后基于设计网络单元，建立流程管理、动画显示、信息输出、数据处理等模块体系，在远程控制技术的支持下，大大提高了系统的数据处理能力[4,5]。下面介绍一种线性拟合优化技术，也称为多元线性回归优化技术，通过对系统中的众多参量进行综合处理，能够显著改善总线通信的效率。假设系统存在变量x1,x2,•••,xm，其中输出函数y具有n组变量。x11,x12,•••,x1my1x21,x22,•••,x2my2••••••xn1,xn2,•••,xnmy3，(1)上述矩阵描述了y关于x1,x2,•••,xm的拟合函数。进行线性化处理后，得到y=a0+a1x1+a2x2+•••+amxm+e，(2)其中，系数a0,a1,a2,•••,am可根据系统的最优化二乘法确定。

4结语

船舶电子工程技术篇(3)

论文摘要：针对山东半岛削造业的建设发展需要，分析生源现状，加快专业建设和教育教学改革，实施产学研结合，完善以岗位能力培养为核心的一体化人才培养模式，突出综合职业能力培养，培养高级技能型人才。

    为了贯彻落实《全国海洋经济发展规划纲要》，威海市“十一五”海洋经济发展规划围绕山东半岛制造业基地建设任务，提出了发挥我市海洋资源优势，重点发展船舶工业的战略。在造船业中，船舶电气技术是最核心的专业技术，与船舶电气技术相关的工作岗位是最关键的岗位之一，因此将船舶电气工程技术专业作为重点建设专业，是服务地方经济的重要体现，同时也是高职教育实现校企合作、工学结合的办学模式，提升办学层次的有利保障。

1社会需求调查及现状分析

1.1威海船舶工业企业急需应用型高级技能人才

    威海市已经成为山东半岛最重要的修造船基地。船舶制造业是技术密集型的产业，需要大量素质高、能力强的船舶电气设计建造技术人才，但是，船舶电气工程技术专业人才非常短缺。目前，山东省仅有两家职业院校培养该专业学生，专业人才的供给与巨大的市场需求形成鲜明的对比。通过对威海市的修造船企业的调研，主要修造船企业对船舶电气工程技术人员的需求量每年达120余人。

1 .2专业建设基础

    为适应威海市及周边地区船舶修造业的需要，我院根据人才市场需求，已开设的相近专业有8个，相近的专业基础课已能成熟开出。经过多年的教学和科研实践，特别是经过我院的国家示范性专业建设，积累了丰富的专业建设经验，奠定了坚实的师资基础，同时，也配备了先进的实验实训设备，为顺利开展本专业教学打下了良好的基础。

    我院现有实验实训条件充足，有可共享利用的校内实训基地1个，拥有电子与电气技术基础实训室8个，可以完成船舶电气工程技术基础课程的部分实训课题。

2我院近两年船舶电气技术专业生源情况

    我院为国家示范性高职院校，招生范围面向全国,2008年我院船舶电气专业面向全国招生s4人;作为国家示范性高职院校，2009年我院纳人国家单招试点院校，船舶电气工程技术专业面向全国多个省份招生100人，其中包括山东省内单招43人，生源充足，单招学生执行力略差，但在创造力和社会能力方面都具优势。该专业实现了以高质量教育教学为提高就业率和提高就业层次创造条件的良性循环。

3实施船舶电气专业教学改革的具体内容

    我院船舶电气工程技术专业建设的思路是“1个创新、3个加强,1个确保”，即以创新人才培养模式为切人点，加强课程建设，加强实训基地建设，加强师资队伍建设，确保工学结合模式的有效实施。

3 .1完善一体化人才培养模式

    在校企合作、工学结合的主旋律下，以船舶工业高技能人才培养基地为依托，以实际工程项目为载体实施情境教学，采用“教、学、做”一体的教学模式，提高学生学习的效率和自主性，规范教学过程与考核标准，建立一体化的课程标准，完善以岗位能力培养为核心的工学结合的一体化人才培养模式。

    具体做法是，将船舶电气工程技术专业相关职业标准、行业规范、岗位技能要求以及新知识、新技术和新工艺及时融人教学之中;开发基于工作过程的核心专业课程，按照一体化教学模式施教。

3.2程体系改革与课程建设

    按照“准确定位、夯实基础、提高能力、培训到位”的理念构建船舶电气工程技术专业的课程体系。通过企业调研和职业岗位分析，对学生的就业岗位和所应该具备的职业能力进行准确定位;为了拓宽就业渠道和增强专业发展后劲，在课程体系构建中注重夯实专业基础课程，保证基本理论的系统性;注重能力培养，通过岗位分析构建基于工作过程的适合于一体化施教的核心专业课程和基础平台课程的实训课题，使学生就业能够尽快适应岗位要求，达到能力提高和培训到位的目的。

3.3师资队伍建设

    本专业现有专业教师11人，根据对现有教师队伍的分析，我们提出了按照“优化结构、提高素质、培养骨干、造就名师”的原则，选派专业教师到国、内外学习先进的专业技术，学习先进的教学理念、教学方法和先进课程开发技术，拓展专业视野，增强专业教学资源的整合能力。利用校内外资源，培训专业教师的一体化教学能力。制定“择优聘请、相对稳定、适时调整”的兼职教师管理制度。实现教学团队结构的优化。争取在2011年师资水平达到院级优秀教学团队的标准，2013年达到省级优秀教学团队的标准。

3.4实验实训条件建设

    船舶电气工程技术专业可以利用示范性院校建设已经完成的电子技术等专项技能实训室，但是船舶电气专用实验室及设备还没有，根据船舶电气工程技术专业建设与发展的需要，以培养学生对船舶电气设备的安装、检修、报验与管理等能力为主线，本着先进性、实用性和体系化的建设原则，需新建基本技能实训平台一船舶电工工艺训练室一个;船机拖动控制系统实训室、船舶自动控制系统实训室、船舶电站专项技能实训室3个和集控室、辅机实训室等综合技能实训平台(在船机制造与维修专业建设方案中);新规划一个船舶电气创新工作室，以满足师资培养及科研的需要;使船舶电气工程技术专业的实训条件得到完善，形成五位一体的实践教学平台。船电专业实训室建成后可以同时承担船舶电工职业技能培训和鉴定任务。

3.5顶岗实习运行管理机制建设

    半年的顶岗实习是教学过程中的一个重要环节，既是刘一学生所学专业知识和专业技能的检验，也是一个再培养的过程，又是与社会生产实践接轨的过程，积累了学生的生产现场经验。为确保顶岗实习的针对性和有效性，顶岗实习由学院、企业、学生三方共同参与完成，学院负责顶岗实习的组织和协调，学生是完成任务的主体，企业是保证完成任务的最关键的一方。

船舶电子工程技术篇(4)

关键词：船舶 动力装置 节能 减排

一、引言

海上运输的主要工具——船舶，随着物流业的进一步发展，其数量在不断增加。船舶作为能耗大户，对其进行节能减排技术改造，具有重要的现实意义。

二、国内外节能减排技术的发展

从1970年代以来发生了两次能源危机，石油价格的飙升，航运企业管理成本增加。特别是近年来，不断上涨的油价已经迅速，导致船舶营运成本结构因素有显著变化，比例的燃料成本正在迅速增加，已超过50%。船舶节能、降低燃料消耗和燃料成本，提高工厂经济已经成为一个重要的主题，使船舶节能工作太多的关注。所以从柴油机制造商船厂和船舶公司，一直以减少船舶燃油成本上下功夫，以提高其经济效益。

一艘船在节能技术进步，两个两个地加强基础管理。技术进步是使用船舶节能技术促进船舶开展节能工作，例如，在新的构建船舶设计的船、机、桨叶在能源消费在优化设计，合理配置推进柴油机和电厂，尽量减少船舶阻力、提高推进效率，推进柴油机长冲程和更少的缸数、小型化的柴油机，充电系统优化改善，提高扫气压力、优化燃烧室和新燃烧系统，提高了燃油喷射系统，提高最高燃烧压力等等，为了减少燃料消耗柴油发动机直接；推进柴油机电厂方面包括主轴发生器，该系列螺丝，废热回收等节能技术来提高整体效率的船。加强基础管理包括：船舶合理调度；去经济频道和使用气象导航；以减少导航和节能速度；使用劣质燃油；加强维护管理的设备，合理的维护，保持柴油机及其动力设备良好的工作条件等。

三、 节能减排新技术在现代化船舶上的应用成果

3.1 韩国船舶新技术可省50%燃料费

韩国大型造船企业STX造船海洋9月21日表示，该公司开发了这项技术的节能船舶准备接受订单。这种技术可以大大减少碳排放在船舶营运，可以节省高达50%的燃料成本。

3.2 船舶发动机余热回收系统研发动态

日本发展涡轮增压器生成系统。系统的开发用于推进柴油发电机的涡轮增压器和新开发的高速发电机相连，将发动机废热回收对于权力，内部使用，恢复电力作为一个平台，电力供应柴油发电机组的发电能力。此外，该系统的使用，二氧化碳的排放量最高可以减少4.6%，还可以减少燃料消耗。

四、 船舶动力装置典型节能减排措施分析

4.1 柴油机排气与冷却水余热的再利用

燃料在汽缸中燃烧后尾气和冷却水热了，只有很少的热量来充分利用。因此，对于我国巨大的远洋运输船队来说，节能领域是有前途的。这些可以用来加热的有效使用，现在最常见的是燃气锅炉和主机暖缸使用冷却水热量，燃气轮机也使用主机余热。

4.2 提高船舶动力装置的效率

船舶动力装置包括主、辅机和传动轴系统和设备等。因此，为提高工作效率，整个电厂应该在各方面采取有效措施。

1）优化主机。由于柴油发动机技术的发展，无论是低和中速或高速柴油机的燃油消耗率是大大降低，但差异的各种机器是显而易见的。因此，施工船舶应根据船舶具体情况，选择性能稳定，经济好的主机。由于能源消费的主机在整个电厂的比例和最大，所以主机优化来提高效率的发电厂的影响最大。目前主要的柴油发动机低转速、长冲程，目标是减少石油消耗速率，同时，主机和低速大直径螺旋桨匹配效果好。节能功率主机主要是降低燃油消耗率，重油或替代燃料，提高操作效率的船。

2）主发电机燃烧劣质油。主发电机燃烧和主机相同的重油，意识到只有一个品种油，使房间布局和管道布局大大简化，减少了维护工作量。同时也节省燃料成本。

3）优化船、机、叶片。由于船舶航行的情况要复杂得多，和外部条件（加载、道格拉斯、污染等）和经常变化；同时，船、机、桨本身技术状态将会改变，所以，这三个协调特征改变，这样他们的技术和经济指标偏离设计状态，影响能量转换的完善程度，因为这个原因，使用管理工作人员在操作的船应该是清楚的各种特点和经常调整操作点，使他们处于最佳状态，操作目标的实现节能。

4.3 废气处理技术

减少粒子的新技术。最常见的方法是在排气管上安装一个粒子捕获器，用来捕获排气微粒，在特定条件下或条件，使粒子捕获器清洁得到再生。目前，再生方法有很多，但捕获设备材料、工艺的限制，捕获器再生可靠性可以是一个很好的保障。还需要广泛的研究。是否有任何其他技术也广泛深入地，如：静电捕获技术、旋风分离点技术，燃料添加剂技术。但这些技术从实际还有很多距离。

五、 船舶动力装置节能减排技术的展望

5.1 新型油料节能技术

燃料添加剂渗透到柴油，柴油，催化气化，使柴油油缸完全燃烧，减少黑烟，节省燃料。随着科学技术的发展，燃料添加剂技术将继续进步，不断适应需求的节能减排环境。

5.2 开发代用燃料

发达国家的经济依赖于石油燃料和石油燃料得到有限，容易出现短缺，许多科学家一直在考虑到原油储存、燃料生产和石油消费等。未来的船舶动力装置只能考虑石油作为基本燃料，可以考虑使用其他新能源来取代石油。

5.3 采用风帆助航

利用风能资源，使用帆导航将船舶节能的另一种方式。随着电子计算机和自动化技术的发展，计算机自动控制帆帆与电厂控制和优化适合已成为一个现实的发展风向航行提供强有力的支持。

六、结论

总之，在整个世界节能减排研究背景，我国节能减排在船也已经投入更多的力量。我们的优势在于落后的优势，除了新技术开展创新以外，还通过发展先进的全球标准信息网络管理技术，对整个船舶集成系统、智能管理，从系统，总的来说，掌握创新的方向，使我们的船舶业具有较强的竞争能力。

参考文献

[1] 欧礼坚.浅谈船舶节能技术改造[J].广东造船.2009，（4）.

[2] 程楠，李军.船舶减排的标准之困[J].中国船检.2009，（6）.

船舶电子工程技术篇(5)

[关键词]船舶；自动化应用；发展

中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0241-01

引言

近几年来我国船舶工业在不断的吸收、学习外国的先进技术中，在船舶自动化性能、程度、理念以及技术水平等方面都有了一定程度的进步，而这些都已成功地运用到船舶业的各个方面。特别是近几年来，由于我国科技实力及相关技术人员实力的增长，在船舶自动化技术方面更是得到了重大的突破。不过，我国目前的船舶自动化还不是很成熟，上升的空间还很大，在很多方面都需要更进一步的加强。因此，只有充分把握我国船舶自动化的趋势及加强对船舶自动化的应用与科学研究，才能全面提高我国的船舶自动化水平。

1、船舶自动化的意义

船舶自动化就是利用现代科学技术以及各种自动化装置来替代人工直接操纵与管理船舶。船舶的自动化既能保证操作过程中的安全及提高准确性，又能减少操作人员、改善劳动条件，使复杂的系统能够简单安全地进行，大大缩短作业时间，很大程度上提高了工作效率，从而增加船舶营运作业的经济效益。

2、船舶自动化的应用

船舶自动化包括轮机自动化、动力装置自动化、导航自动化与舾装自动化等。现在，由于计算机与通信技术得到了提高及技术含量日益成熟，进行船舶作业时，在驾驶、装货与机舱管理等各方面都逐渐实现计算机控制。

2.1 轮机自动化是在发电机组内安装调速器，利用车钟直接操纵主机；根据电站负荷变化，令备用发电机投入并联运行或者脱开，不仅能自动调节锅炉水位以及压力、柴油机冷却水温度与燃油粘度等技术参数；还能自动启动与停止某部分辅机，比如空气压缩机、制冷机等；对分油机排渣的时间顺序进行自动控制；在某些重要的泵发生故障时，能立即自动切换备用泵；这样保证了操作中的安全性。

2.2 船舶进行海洋航行作业的时候，在测定本船在海图上所处的位置及避免碰撞、触礁等方面，目前航海仪器大部分取代了驾驶员的人工操作。直接利用船舶无线电导航设备来替代六分仪测定船的位置，而其自动定位在一定条件下的误差可小于 1海里。随着航海技术的迅速发展，船舶导航设备的自动化程度变得越来越高，更多的大型船只借助于现代先进的科学技术，将航海雷达、电子海图显示、驾驶台控制、船舶自动识别系统及全球定位系统融合一体，来代替原有的人工操舵，既可以修正海上风浪引起的船舶航向偏差，缩短航行的时间，提高工作效率及经济性。还可以代替驾驶员在航行时的海图作业，标示本船实际航线，为雾天航行创造有利条件；提高操纵船舶的机动性。例如：上海到大连的直线距离为552海里，在人工操舵的状态下，由于受到风、浪等因素影响，船舶必然会偏离设定航向，偏离设定的航向数值由操舵人员掌握，而在同样的情况自动舵操舵状态下，自动舵会立刻对偏向进行纠正，因此，累计直线距离，自动操舵比人工操舵小很多。

2.3 目前，在我国船舶作业中数字化技术与总线技术应用已经相对成熟，现场总线是一种互联现场设备与控制系统之间的双向数字通信网络。其主要采用双层网，第一层是数据采集与传送网，第二层为控制网。我们可以通过系统的网络化，采用数字化与高层次的自动化技术代替大量繁琐的人工操作，在数据采集与控制平台上各分系统进而密切结合，但是在系统结构上它又是一个主动性极强的系统，在平台某些系统局部受损的时候不影响其独立工作。现场总线既是船舶控制站到现场设备的延伸，也是支撑船舶网络信息集成的基础及现场设备实时监控的重要手段。其出现为分布式控制系统实现了各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。目前计算机监控系统正在朝着网络型（智能型）计算机监控系统发展。而这种技术的发展将会被应用到船舶工业中去，这将对我国船舶的航行与安全产生重大的影响。

2.4 在船舶到港后的货物装卸等方面，我们可以通过自动化的装置来完成。例如，在进行油船装卸作业时，我们可以按照其装卸的先后顺序，根据液位检测的信号，对阀门的开关进行定时自动控制，自动装卸货油与灌排压舱水，来避免船体因受力不均匀而产生过度弯曲应力，而且保证了在卸油过程中油泵不会被吸空，装油时也不会溢油。而在装卸重件货时，则使用自动压舱装置调节压舱水，使船舶首尾吃水和左右舷吃水适当等。

3、我国船舶自动化的发展趋势

近年来我国船舶自动化技术已取得相当不错的进展，同时，根据我国的国情，在船舶工业方面正慢慢朝着综合自动化的方向发展，有着很好地发展前景。现代船舶对操纵从安全性、可靠性到航行成本的节约都提出了新的要求，这也引起了船舶配套设备研究生重视。

3.1 船舶综合自动化是指机舱自动化、航行自动化、机械自动化、装载自动化等一体化的多功能综合系统，该系统是由两个工作母站、若干个分控制系统以及若干个工作分站组成。一般情况下，一个工作母站设在机舱控制室，而另一个则设置在驾驶室。这两个工作母站可以完全独立，可同时或单独操作，并互为备用。可以在最大的程度提高船舶航行的安全性、可靠性与经济性。随着我国计算机技术的迅速发展，可以预见该技术在舰船上的发展与推广应用。我国舰船自动化技术，将向着全船综合自动化的高层次阶段发展。

3.2 随着我国新一代大功率半导体电力电子器件与计算机的应用发展，人们对环境保护意识的日益增强，对于船舶电气设备的应用将会向着安全、节能环保型的方向发展。而船舶工业将朝着全自动化延伸。

3.3 随着自动化船舶的日益增多，在未来的船舶操作中将以机舱无人操纵为标准，往“无人机舱”发展。

4、结语

船舶工业是我国国防建设、航运交通以及海洋开发提供主要装备的战略性产业，是保障国家安全与维护海洋权益的重要工业基础。而加快船舶工业发展，在加强国防现代化建设、促进相关产业发展，振兴装备制造业、扩大机电产品出口、解决劳动力就业等方面具有不可替代的意义。因此，我们要加快创新技术，早日实现船舶工业的全自动化。

参考文献

[1] 陈柏平.船舶自动化系统领域发展趋势初探[J].中国水运，2008（9），37：38.

船舶电子工程技术篇(6)

关键词：形势分析 电子及导航设备 造船业 船舶配套设备 本土化

作为船舶配套设施的电子及导航设备主要包括如下这些设备：中高频组合电台、INMARSAT-C/F/B/mini-M卫星通信船站、GPS、EPIRB、SART、气象传真接收机、AIS、SSAS、VDR、电罗经、船用雷达、多普勒计程仪、回声测深仪、船舶内部通讯网络系统及电子海图等。目前这些设备的生产主要集中在欧美的一些发达国家，如美国、加拿大、英国、丹麦、挪威等；以及亚洲的韩国和日本, 我国处于相对落后的状态，这与我国经济的高速发展和造船工业的迅猛发展形成了非常强烈的反差。

一、我国船舶电子与导航设备的研发、生产和本土化的契机

随着中国经济的高速发展，中国船舶电子及导航设备产业正在面临着一次千载难逢的发展机遇。据称，未来10年里中国有望成为世界第一造船大国[1]。但是，作为附加值很高的船舶电子及导航设备仍然依赖进口，目前我国船舶电子及导航设备本土化率不到10%，这无疑是中国造船产业的缺憾，中国船舶电子及导航设备产业化已迫在眉睫。

自1996年以来，中国造船工业连续8年列世界第三[2]；2003年全国造船完工量超过600万载重吨，首次突破世界份额的10%；2004年造船完工量将占世界份额的15%；2005年造船完工量将达到世界份额的18%。但是，目前我国常规船舶国产设备的实际配套率只有30%左右，高新技术船舶国产设备的实际配套率仅20%左右，特别是船舶电子及导航设备类更为突出，本土化率还不到10%。而日本、韩国的船舶配套产品国产化率高达90%以上。因此，专家警告说，如果我国船舶配套产业得不到大的发展，中国船舶制造工业将沦为“船壳工业”。最近，全国船舶工业行业管理部门提出《加快我国船舶配套工业发展的思路和建议》，提出了船舶配套工业发展的总体思路和目标，为加速我国船舶电子及导航设备的研发、生产和本土化提供了良好的契机。船舶电子及导航产业化不仅能加快国防的现代化建设，而且将推动造船工业的快速发展，还能带来很可观的经济效益。

二、中国造船跨入高速增长时代

上世纪80年代初，中国造船的年产量仅30余万载重吨，列世界第17位。2004年中国造船开创了超出想象的兴旺局面，据统计，2004年造船完工量突破800万吨，占世界份额的15%；2005年造船完工量突破1000万吨，占世界份额的18%以上；据国防科工委称，到2015年将达到2400万载重吨，占世界市场份额的35%。

从2003年至今，世界造船业可以用“火暴”来形容。在上海，2003年12月28日中船集团与上海市政府合作斥资36亿美元在上海长兴岛兴建世界最大的年产800万吨的造船基地；到2015年中船集团在上海的造船能力将突破1200万吨。在渤海湾，中船重工正在环渤海湾沿海一线在建两座30万吨船坞的同时，争取再上两座大船坞；到2015年中船重工的造船能力将到达900万吨。在广州，中船集团与广州市政府合作在南沙兴建华南最大的修造船基地，预计2008年建成，造船能力将到达200万吨以上。此外，在江苏、山东、浙江、广西、湖北、重庆等地都有自己的造船规划。

从改革开放二十多年的历程来看，中国已经迎来了造船业的蓬勃发展时期，未来20年将是中国造船业的黄金时代。造船工业的高速发展掀起了对船舶配套设备的极大需求，包括对船舶电子及导航设备的需求。

三、船舶配套设备落后是我国目前造船工业发展的瓶颈

与造船业正在建设世界第一造船大国的快车道上飞奔相比较，作为造船业重要支撑的我国船舶设备配套业一直在走下坡路，国产船用设备的实际装船率持续下降，我国船舶配套对进口的依赖程度越来越大。例如，在柴油机发电机组、机舱自动化及遥感、通信导航和吊车锅炉等方面设备基本依赖进口；新船重工建造的30万吨VLCC，国产设备仅占11.7%。技术含量越高的船舶国产设备的装船率越低。据统计，我国船用产品的装船率不到30%，而日本是98%，韩国是90%。船舶配套产品的落后，不仅将使国内船厂在参与国际竞争和承接出口船订单时受制于人，同时大大降低了造船业的附加值水平，并且将对我国争创世界第一造船大国的进程造成严重制约。例如，一艘船其配套设备产值占整艘船产值的65%，其主要利润从配套设备进口流了出去。表面上看，中国造船位居第三，可从利润上看，中国则是处于倒数的位置。专家指出，中国船舶配套业（其中，包括船舶电子及导航设备的配套，而且是技术含量较高的配套。）发展不上去，劳动力价格优势将会逐渐被抵消，从而降低国际竞争力。

四、我国船舶电子及导航设备的发展现状和市场机遇

船舶电子及导航配套设备的制造是我国船舶配套工业中最薄弱的环节之一。我国船舶电子及导航设备自主研制的项目仅有，磁罗经、陀螺罗经、计程仪、测深仪等，不到整船电子及导航设备的1/3，且国产设备均存在没有核心技术、没有品牌、没有网络，设备单一、不成系统、技术老化、工艺落后、没有维修网点等突出问题，仅能在部分国内船舶上使用。海外少数发达国家的电子及导航生产厂商由于相对垄断，在雷达、GMDSS设备[3]、罗经、自动舵等方面不愿意签署专利协议，使电子及导航设备的生产引进专利协议谈判具有一定的难度。

目前中国的造船市场为船舶电子及导航设备提供将近每年10亿人民币的市场份额，修船市场提供超过每年10亿人民币的市场机遇，但90%均被进口产品垄断。每年全球船舶电子及导航设备需求超过250亿人民币。我们有充分的理由关注这一市场, 这也正是我国船舶电子及导航设备的发展机遇。

五、中国企业进入船舶电子及导航设备产业之设想

欧洲是现代航运业和现代造船业的发祥地。经过几百年的发展，逐步形成了强大的造船工业及船舶配套工业体系。近年来，虽然世界造船中心向东方转移，但欧洲仍具有强大的船舶配套工业势力，仍处于领跑地位。

日本自上个世纪70年代以来，取代欧洲成为世界造船大国。主要是通过引进欧美国家的先进技术，实施保护改革，将船舶配套企业逐步整合，按专业分工形成集中生产优势，加强协调，才得以使造船配套设备国产化率大幅度提高。目前，日本造船配套设备国产化率达98%。

韩国70年代建造的船舶几乎全部使用进口材料和设备，到80年代韩国在引进设备和技术的同时，积极推进船用设备国产化，采取相应的保护措施，减少进口，促进船舶配套工业的发展。目前，韩国造船配套设备国产化率已达90%。

中国船舶电子及导航产业化可以吸收日、韩发展船舶配套业的思路，采取统筹规划、突出重点、分类指导、梯队推进的方法。具体措施是：一、建立高水平的船舶电子及导航研发技术平台；二、培育具有国际竞争力的电子及导航设备生产企业；三、协调电子及导航设备生产企业与造船、航运企业建立信息交流平台；四、选择引进国外电子及导航先进技术和知名厂商，五、推进电子及导航企业体制整合和多元化，六、以本土化扩充国产化内涵。充分利用国内外资源，提高研发和生产的能力和规模，规范市场准入标准，从发挥劳动力优势的环节入手，加快形成和提高核心竞争力，争取占据国际船舶电子及导航产业的制高点。

六、结束语

面对复杂多变的内外部环境，面对国外强劲的竞争对手， 从事船舶电子及导航设备研发、生产、销售和服务的中国企业应当采取适合本企业战略目标，增加投入, 提高竞争力,赶超世界先进企业,才能够在市场经济和全球经济一体化的浪潮中赢得先机，保持企业的长期发展，为中国在船舶电子与导航设备的生产领域占一席之地作出贡献。

参考文献

[1] 杨培举．船舶配套高消费压痛造船人[J]．中国船检,2004(10)．

船舶电子工程技术篇(7)

关键词：船舶电气；自动化技术；应用；发展趋势

中图分类号：TN830文献标识码： A

一、船舶电气自动化带来的好处

船舶制造企业在制造船舶的时候引入电气自动化设备，一方面能够与经济发展的速度相适应，提高船舶的技术含量，增强船舶制造企业的竞争力，另一方面还能够实现船舶的自动行驶，从而减轻航海人员的工作量，并提高航运方向的准确性，快速躲避海上风暴的袭击，从而提高航运的稳定性，让航运过程获得更多的经济效益，从而促进我国对外经济贸易，加强与外国联系，实现国际合作，促进经济的快速发展。

二、船舶电气自动化系统的基本认知

随着科技时代的到来，通讯技术和应用软件的不断更新升级，船舶电气自动化系统同样也在迅速发展，实现了系统的自动化处理信息并且做出应急处理措施。船舶的自动化具有两个突出的特点：

1、电子信息化

伴随着电子设备地不断开发简化，计算机应用技术的更新升级，还有电气设备的完善的通讯措施，船舶自动化程度不断提高。几乎只需操作鼠标或者几个简单的操作就可以操作整个机械设备，保证信息的流畅性和可控性。再加上船舶自动化系统的综合性因素增多，避免重复的操作工序，简化操作流程，进而提高自动化程度。

2、网络可控化

进入数字化时代后，数字网络信息处理技术不断进步，电气设备的各个部件之间通过信号通道互相交换信息，并根据指令完成工作步骤。系统传输信号的中枢是系统总线，链接各个控制系统和执行系统，为了保证系统的稳定性就要采取冗余结构并且分布式布置。自动化系统还可以将指令分布给闲置的执行元器件，保证充分利用资源，代替手工劳作，提高工作效率。

三、船舶电气自动化中涉及的主要技术

自动化技术在船舶电气自动化领域中的应用具体体现在：电力电子技术在船舶轴带发电和电力推进系统中的应用、CAN网络在船舶电站自动化系统中的应用及船舶电站自动化系统可靠性保障技术的应用等。在船舶电气自动化领域中，目前各国研究的重点集中在轴带发电、电力推进和自动化机舱等方面，而且这一领域的任何进展都是自动化等技术综合应用和交叉渗透的结果。

1、电力电子技术的应用

电力电子技术在传播中主要用在轴带发电和电力推进方面。

轴带发电机由主轴驱动，其转速随主机转速而变化，根据主机运行状况和海况对轴带发电机进行控制，其是船舶节能的主要装置。目前，轴带发电常用的恒频方式可分为机械式和电气式两类，随着电力电子器件的飞速发展，轴带发电系统几乎已全部采用晶闸管逆变方式。

从电力传动角度看，电力推进系统可分为直流传动和交流传动两大类。近年来，科技在不断进步，致使交流调速得到迅猛发展，交流电力逐步实现了对直流推进的取代。在交流电力推进方式中，目前常用的有交流无换向器电动机（CCV）推进系统以及直流无换向器电动机（LCI）推进系统。

2、CAN电站测控系统

CAN电站测控系统主要包括发电机组、控制台和相关的检测仪器等部件，这些部件联系在一起，就能形成一个控制网络，并且在电力的支持下进行自动控制，另外，这些部件还能将船舶上的其他部件连接到控制网络上，从而实现船舶的电气自动化控制，提高船舶航行的安全性，减轻工作人员的工作量，提高航运的效率，增加航运所获得的经济利益，促进航海事业的发展。

3、自动化系统可靠性保障技术

为确保船舶电气自动化系统能够进行更安全、更可靠的工作，一些发达国家还在此领域开展了可靠性技术的研究，如电磁兼容设计和容错技术设计等，这些先进的技术与设计为我国船舶电气自动化系统的运行提供了可靠保障。

四、船舶电气自动化系统的发展趋势

1、电气自动化的效率更高

随着经济的快速发展，人们已逐渐意识到科技的重要性，所以国内外已投入了大量的资金来进行技术的创新，其中最重要的技术就是自动化技术，目前研究人员主要依靠网络系统来进行研究，力求获得较高水平的自动化技术。船舶电气自动化能够实现人机对话，并对船舶的运行情况进行连续系统的监测，因而电气自动化的效率更高。

2、电气自动化设备更加完善

随着科技的进步，人们的眼界越来越开阔，人们的需求也越来越复杂，设计人员在设计船舶的时候，会在船舶中增加更多的设备来让船舶拥有更多的功能，以此来满足人们日益增长的需求，所以，船舶电气自动化中的电气自动化设备将会更加完善。

3、电气自动化系统的监控更加精准

船舶在行驶的过程中，环境是复杂多变的，如果船舶的电气自动化系统难以对海上环境进行连续系统的监控，没有准确度较高的监控数据，就会影响航运的安全，会造成人员或货物的损失，不利于促进航运事业的发展。对此，研究人员一定会让电气自动化系统的监控更加精准，从而保证航运的安全。

五、船舶电气自动化设备故障的排除

1、排除故障的步骤

对于一般的电气设备故障来说，其检查步骤大同小异：首先必须弄清故障现象；查看电气线路图和说明书；分析故障原因；确定检查部位；拆卸元器件（拆卸之前各接线头应做好标记）；确定故障；修理并排除故障；装复试验。

2、排除自动化设备故障需要遵循一定的原则

要想快速排除自动化设备故障，必须遵循先易后难、先动后静等原则，只有这样，维修人员才能获得心灵上的满足，从而快速地将注意力集中在设备较复杂的部位，提高维修的效率与质量。

3、排除故障的方法

对电气设备故障的排除，可采用直观法、比较法、短路法、经验排故法，并借助测试仪器，通过测量其电压、电流或电阻进行分析判断。而对于一些比较复杂的故障，要根据电气系统原理图，将原理图与实物一一对照，了解系统各种动作工作原理的同时，实地察看，根据故障现象，仔细分析，列举产生故障的各种因素，反复推敲，逐步推理查找。

另外，提高设备管理和维修人员的专业技能和综合素质也是做好故障排除工作的重要方面。目前，较多的轮机员对船电知识相对欠缺，特别是对电气设备故障的分析和处理能力较弱，因此，应利用一切机会，通过各种途径使其学习、增强船电知识，尤其是通过电气设备故障处理来提高实际的动手能力，这是尽快适应现在船舶机电设备管理的唯一办法。

结束语

船舶电气自动化系统在整个船舶上有着非常重要的作用，所以它的可靠性就显得尤为重要。通过各种保障技术的应用，不但能够有效减少船舶电气自动化系统故障的发生几率，而且还能进一步提高整个电气自动化系统运行的安全性和可靠性，这有助于延长系统的使用寿命，对船舶安全运行具有非常重要的现实意义。

参考文献

[1]陈明志.船舶电气自动化系统的发展初探[J].广东科技，2011（16）.

[2]白永昕，彭成.船舶电气自动化中几个重要技术的应用[J].世界海运，2005（03）.