船舶電氣自動化發(fā)展及其設備故障排除方法分析

廖勇

摘要：隨著社會經濟的高速發(fā)展和現(xiàn)代科學技術的進步，電氣自動化技術在各行各業(yè)中的應用越來越廣泛，特別是在船舶制造業(yè)中，電氣自動化技術發(fā)揮著極為重要的作用，為我國船舶制造業(yè)的發(fā)展提供了強大的推動力。船舶在航行或作業(yè)中，由于一些因素的影響使得電氣自動化設備常常出現(xiàn)一些故障或技術問題，進而對船舶產業(yè)的快速發(fā)展造成了一定的阻礙。本文主要針對船舶電氣自動化及其設備故障排除方法作出分析，首先介紹船舶電氣自動化系統(tǒng)的構成，再分析船舶電氣自動化發(fā)展，最后針對船舶電氣自動化設備的相關故障排除方法進行簡要的討論。

關鍵詞：船舶;電氣自動化;設備故障;故障排除

全球經濟一體化和世界各國之間貿易往來的增多，推動了海上貿易市場的不斷擴大和良好發(fā)展，而船舶作為海上貿易的重要交通運輸工具發(fā)揮著不可替代的作用，為滿足市場發(fā)展的需求，船舶制造業(yè)不再局限于傳統(tǒng)設備生產和技術的應用，開始引入自動化技術，使得船舶設備和系統(tǒng)的整體功能和性能得到了大幅度的提升。受科技研發(fā)水平的局限和多種因素的影響，電氣自動化系統(tǒng)和設備雖然有效提升了船舶內部的管理和運行水平，但也時常出現(xiàn)一些故障和問題，這就要求相關技術部門必須根據(jù)船舶電氣自動化設備的結構分析造成故障的原因，并采取有效的排除方法，以確保船舶電氣自動化設備運行的質量，為船舶電氣自動化的持續(xù)發(fā)展提供不竭的動力。

一、船舶電氣自動化相關構成

總體來講，綜合性較強的船舶電氣自動化通常是由多個自動化系統(tǒng)控制完成，主要包括兩個主控的工作母站和幾個輔助控制的工作子站，駕駛艙需設定一個控制母站，機艙控制室設置一個控制母站，兩個母站完全獨立但相輔相成，當其中一個電氣自動化系統(tǒng)母站出現(xiàn)故障或運行問題時，則另一個備用母站則可以直接切入運行，以保證船舶的正常運行，兩個母站同時運行也可以使船舶的安全性更高、性能更強。其它電氣自動化子站可以根據(jù)實際用途、使用功能分別與不同的母站連接，也可以按照不同要求設置不同的通道數(shù)目和連接順序等等。而分控系統(tǒng)則是根據(jù)船舶的實際自動化程度與用途來進行確定或設計，例如主機遙控、自動網(wǎng)絡導航、天氣或海況預警、負載控制等等[1]。

二、船舶電氣自動化整體發(fā)展

相比于國外發(fā)達國家船舶電氣自動化整體發(fā)展水平，我國船舶制造業(yè)雖然已經發(fā)展很長一段時間，從自動化技術研究水平和所掌握的技術先進性角度來說，其整體發(fā)展時間相對較短，但通過不斷的努力研究，借鑒國外先進技術經驗，我國船舶電氣自動化技術相對已經越發(fā)成熟，尤其本世紀以來計算機技術的輔助發(fā)展和嵌入應用，為船舶電氣自動化的發(fā)展奠定了技術基礎，通過電子計算機實現(xiàn)了船舶的自動化駕駛，船艙管理、貨物管理的自動化控制，進而完成了一系列電氣自動化系統(tǒng)的配備和完善，這也是船舶自動化系統(tǒng)的實際要求。目前我國的船舶電氣自動化技術的應用越來越廣泛，雖然與國際發(fā)達國家相比仍存在一定差距，但距離正不斷縮小。

國際上船舶電氣自動化早已十分成熟且先進，例如著名的船舶電氣產品公司中西門子與約克的技術一直處于世界前列，德國西門子公司所設計的SMOS MAC系列將程序分解成為多個小型只控制單位，并進行分片操作，如此就能夠實現(xiàn)船舶電氣自動化系統(tǒng)的開放化，可以進行故障的自行檢測和預警以及診斷，此外，在控制和機艙管理方面的自動化水平也大幅度提升，如動力系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、自主導航系統(tǒng)等等都實現(xiàn)了自動控制，尤其在燃油消耗、船體內液面檢測、貨物裝卸和安全防衛(wèi)等方面的功能較為突出。需要重點提出的是，SMOS MAC55設計了整列的外端接口，能夠實現(xiàn)內部數(shù)據(jù)信息與其他電子設備的互換，船舶自主管理系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)都能夠與衛(wèi)星聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)多端異地控制。

三、船舶電氣自動化設備故障的排除方法

船舶是目前海上運輸?shù)囊环N主要交通工具，在國際物流貿易中有著十分重要的作用，船舶電氣自動化設備在運行過程中，其最主要的問題就在于運行穩(wěn)定性。在產生系統(tǒng)故障時，相關技術人員需要針對產生故障的位置進行快速的定位和分析，再采取針對性的措施進行及時排除[2]。

第一，故障檢測。

故障排除前需要進行故障數(shù)據(jù)信息的獲取，船舶電氣自動化系統(tǒng)的實質是屬于數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，利用線路之間的有效耦合、連接是不同設備得以正常接收與傳輸信息，在作出相應的控制動作，如此就能夠實現(xiàn)各設備的自動化控制。船舶電氣自動化系統(tǒng)當中較為常見的故障為電路接觸問題或電路短路問題，因此，電氣自動化在故障排除中重要的一點是進行電路故障的定位、定義，這也是船舶自動化系統(tǒng)故障排除的基本要求。船舶電氣自動化系統(tǒng)故障檢測需要通過一定的流程，故障數(shù)據(jù)源的獲取是整個故障排除流程的基礎，數(shù)據(jù)源的合理性也直接決定著故障檢測的準確性以及效率，通常可以通過仿真來實現(xiàn)船舶電氣自動化技術的模擬，實現(xiàn)船舶電氣自動化系統(tǒng)運作基礎數(shù)據(jù)的獲取，再將其轉化為原始的CSDF文件后提取相關數(shù)據(jù)，并作出處理，為故障排除提供參考依據(jù)。如使用二分K均值聚類方法，在標準數(shù)據(jù)特征合集中進行故障合并，可得出類故障數(shù)據(jù)集，以此為基礎依據(jù)編寫船舶電氣自動化故障檢測程序，以聚類法與重建法來實現(xiàn)故障程序、檢測程序的編寫，用于確定對船舶電氣自動化系統(tǒng)故障的檢測，而且也可以為故障排除提供一定的理論保障。

第二，故障位置的準確定位。

運用計算程序能夠診斷出船舶電氣自動化系統(tǒng)故障理論距離，并初步判斷出樣本是否存在故障，以此為基礎進行故障的識別和檢測，同時還需要實現(xiàn)對故障的準確定位，如此方才能夠對故障恢復提供準確的詳細信息依據(jù)。通過對故障橫向坐標與縱向坐標位置的計算，分別確定故障類分布中心的具體坐標位置后，再利用程序計算來實現(xiàn)對故障位置的精確定位。

第三，故障排除與恢復。

在進行故障檢測、診斷和具體定位后，根據(jù)獲取的故障信息與故障位置信息可以為故障的排除提供充足的參考數(shù)據(jù)，再以此為依據(jù)進行故障排除與恢復技術方法的選擇，一般來講，船舶電氣自動化系統(tǒng)故障的排除方法直接決定著故障恢復的效率和排除后運行的穩(wěn)定性，由于船舶電氣自動化系統(tǒng)較為復雜，所以其系統(tǒng)故障的排除與恢復過程也較為繁瑣，因此，系統(tǒng)故障的排除需要考慮多個目標、多種不同客觀因素的約束和影響。例如船舶電氣自動化系統(tǒng)中有著大量的電氣自動化設備，如分段開關、聯(lián)絡開關，如果系統(tǒng)中發(fā)生故障，其故障排除求解空間會較為寬泛。在進行了故障類型檢測和計算后再作出精準定位，再以具體故障類型通過系統(tǒng)自動故障排除技術進行數(shù)據(jù)修正，根據(jù)實際情況進行故障恢復，如需要進行人工手動排除則要根據(jù)故障類型選擇合適的排除技術方法，一般可以根據(jù)故障實際，結合船舶電氣自動化系統(tǒng)的模塊化設定進行“替換部件”方法來實現(xiàn)故障的排除。

總結來講，首先是進行故障檢測，并進行故障定位，再將最終計算出的數(shù)據(jù)內容傳輸至系統(tǒng)平臺作出具體計算，根據(jù)故障定位數(shù)據(jù)將故障位置周邊開關關閉后使故障得以隔離，其次是故障隔離后電路會處于失電狀態(tài)，此時通過故障信息深度分析后采用替換法進行故障源替代，或采用差分進化算法恢復故障，再重新接通電路，以達到快速排除船舶電氣自動化系統(tǒng)故障并恢復穩(wěn)定運行的目的。

結束語：

結合上述文章內容所述，自動化技術的發(fā)展速度不斷提升，并在我國各行業(yè)當中都得到了廣泛的應用，而船舶行業(yè)要想實現(xiàn)電氣自動化設備功能的全面發(fā)揮和保證其設備運行的穩(wěn)定性，就需要掌握電氣自動化設備的構成并做到對船舶電氣自動化設備故障的及時排除，如此才能夠保證船舶運行的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1] 楊洋. 船舶電氣自動化的發(fā)展及其設備故障的排除[J]. 船舶標準化工程師， 2018， 051（005）：37-39.

[2] 陳鵬， 陳黎雄. 船舶電氣自動化的發(fā)展及其設備故障的排除探討[J]. 華東科技：綜合， 2020（2）：1.