自動化技術在船舶和航海領域中的應用

王曉虹

摘要船舶和航海業(yè)成為當今世界主要海洋強國的支柱產(chǎn)業(yè)之一,海洋事業(yè)會推動國家經(jīng)濟發(fā)展,提升國家在國際上的經(jīng)濟和軍事地位。自動化技術能夠提高效率和可靠性,實現(xiàn)船舶的可控自動化操作,并能對船舶的航行實施監(jiān)控,避免事故。本文主要介紹利用自動化技術在船舶裝置和海洋導航中的應用。

關鍵詞自動化激技術船舶機艙裝置自動導航

中圖分類號:TP23文獻標識碼:A

船舶航運業(yè)是一個古老而傳統(tǒng)的行業(yè),在國際交往中,船舶航海的發(fā)展程度在某種程度上也代表了一個國家的地位。科學技術迅猛發(fā)展的今天,船舶裝置和導航技術到發(fā)生了巨大的變化,動力裝置由人工到蒸汽機在到內(nèi)燃機,控制設備亦由手動控制發(fā)展為全自動式、電-氣式、電-液式和自動化微機控制系統(tǒng),導航技術擁有也由傳統(tǒng)的路線地圖指引變?yōu)楝F(xiàn)在的自動化監(jiān)控引航。

船舶自動化技術是把船舶各種設備集成到一個計算機網(wǎng)絡平臺里,其基本方法都是信號傳感一信號處理一邏輯運算一發(fā)出指令一指令執(zhí)行一結果反饋一信號傳感,如此循環(huán)處理,從而實現(xiàn)所有設備的實時監(jiān)測和控制。在海洋導航中,自動化監(jiān)控引航使得航運事故減少,避免海上船舶碰撞事故的頻繁發(fā)生、航路安排不當、船員因疲勞而判斷錯誤等重大事故。從技術上提高船舶的自動化程度,在決策和操作上減少人的參與,減輕駕駛員的負擔,逐步實現(xiàn)船舶裝備的自動化和航行控制的自動化,是解決海洋航運事故的根本辦法,新世紀航海自動化勢在必行。

1 船舶裝置的自動化系統(tǒng)

船舶機艙自動化系統(tǒng)集機艙動力系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)自動控制,監(jiān)測,報警于一體,是船舶工業(yè)科技戰(zhàn)略發(fā)展應用研究的重要技術之一,是涉及計算機網(wǎng)絡,數(shù)字化通信技術,現(xiàn)代控制技術,通訊技術,光纖,傳感器,電力電子等多種學科和技術綜合應用的一體化產(chǎn)物。將以集成化,網(wǎng)絡化,標準化,模塊化,智能化向?qū)崿F(xiàn)全船綜合自動化這個高層次階段發(fā)展,是開放式和網(wǎng)絡化未來船舶自動化的創(chuàng)新模式,具有經(jīng)濟性高,可靠性高,維護簡便等特點。

上世紀60年代開始,基本實現(xiàn)單個裝置自動化,個別船舶安裝了自動舵、自動鍋爐裝置、自動火警和自動滅火設備等,沒有構成完整的集中控制系統(tǒng);70年代實現(xiàn)了船艙集中監(jiān)視、遙控和無人船艙;70年代以后由于計算機電子設計、制造與應用技術的日益成熟,應用電子計算機在駕駛、船艙和裝貨等各方面實現(xiàn)全盤控制。

船艙自動化一般包括以下部分:(1)自動報警、滅火系統(tǒng):當機電設備發(fā)生故障或工作參數(shù)越限時,發(fā)出報警指示;(2)主、輔機遙控、系統(tǒng)控制:主要是從駕駛室遙控主機的啟動、轉(zhuǎn)向、停止、調(diào)速;(3)船舶電站自動化;(4)設備性能運行分析系統(tǒng);(5)故障自動檢測、維修方案;(6)燃油自動記錄、備件管理。

船舶自動化進一步的發(fā)展趨勢是用智能化的計算機進行全船智能管理,能進一步提高自動化的可靠性,并提前檢測故障,防止行駛過程中出現(xiàn)突發(fā)事故,并確定預防保養(yǎng)和維修,保證安全、經(jīng)濟地運行。

2 船舶自動化導航

遠洋運輸從一開始就離不開正確的航行路線,隨著船舶“大型化、高速化、自動化、專門化”的趨勢日益明顯,船舶數(shù)量急劇上升,導致通航密度尤其是港口水域和狹水道通航密度劇增。因此,盡管造船技術、航海技術也在發(fā)展,但海上事故頻頻,安全形勢依然嚴峻。解決這一問題的關鍵是,要具有充分先進的船舶導航系統(tǒng),提前預知潛伏危險,并及時通知相關船只,避免事故。

船舶自動化導航系統(tǒng)主要包括航向信息傳感器、船位信息傳感器、航速(航程)信息傳感器、目標自動了望捕捉與自動跟蹤信息傳感器、電子海圖(ECDIS)信息傳感器、自動操舵控制系統(tǒng)、主機自動控制系統(tǒng)等和信息處理與控制系統(tǒng),以及信息顯示和記錄等部分組成。

自動導航系統(tǒng)一般包括以下幾種功能:(1)航向的自動控制:根據(jù)計劃航向、風流情況、船舶吃水、航道寬度等情況,選擇保證船舶航行的精確航向;(2)電子海圖顯示、雷達、衛(wèi)星導航、定位,隨時確定船只所在的地理位置,并比較海圖,判斷航向是否正確,安全等;(3)自動避碰、選擇航道信息顯示畫面,船只碰撞是海難事故最常見的,實時觀測和信息反饋系統(tǒng),使集中調(diào)控、市場監(jiān)視和災害預警成為可能,船舶信息網(wǎng)絡工程將船舶動態(tài)實時顯示在船東電子海圖上,調(diào)度控制一體化;(4)船舶通信系統(tǒng)功能,包括船舶與船東的通信、船舶與港口當局的通信、船舶與船舶間的通信等其它一切通信,保證自動化系統(tǒng)能在船只之間相互協(xié)調(diào)。

3 總結與展望

船舶自動化是船舶自身裝置和導航技術的發(fā)展方向,隨著科學技術的不斷發(fā)展,更加先進的一體化,集成化和自動化的將用于船舶裝備控制,導航監(jiān)控,必將有效地提高船舶的航運能力和航行的安全性,降低企業(yè)成本,提高企業(yè)效益。