淺談船舶電氣自動化發(fā)展趨勢

1、重慶交通大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013屆航運(yùn)工程系畢業(yè)生論文 論文題目：淺談船舶電氣自動化發(fā)展趨勢班 級：輪機(jī)工程 （2） 班 姓 名：呂付帥 指導(dǎo)教師：劉克勤 日 期：2013年4月20日 重慶交通大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院航運(yùn)工程系畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告專業(yè) 輪機(jī)工程 班級 輪機(jī)工程（2）班 姓名 呂付帥 學(xué)號 081101212002 論文（設(shè)計）題目：淺談船舶電氣自動化發(fā)展趨勢 論文（設(shè)計）綱目：1.船舶電氣自動化概述及船舶電站自動化基本功能 1.1.船舶電氣自動化概述 1.2.船舶電站自動化基本功能2.船舶電氣自動化技術(shù)及自動化電站系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 2.1.船舶電氣自動化技術(shù) 2.2.自動化電站系統(tǒng)3

2、.船舶電氣自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢 3.1.系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化 3.2.系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化4.船舶電氣自動化領(lǐng)域展望5.總結(jié) 6.謝詞論文（設(shè)計）開始日期 2013 年 4 月20 日 指導(dǎo)教師 劉克勤 畢業(yè)論文（設(shè)計）評語專業(yè) 輪機(jī)工程 班級 輪機(jī)工程（2）班 姓名 呂付帥 學(xué)號 081101212002 題目 淺談船舶電氣自動化發(fā)展趨勢 論文（設(shè)計）篇幅： 圖 紙 張 其他附件 指導(dǎo)教師評語：論文成績 指導(dǎo)教師 年 月 日畢業(yè)論文（設(shè)計）交叉評語一、交叉評閱評語 二、評閱成績的評分論文評閱成績參考標(biāo)準(zhǔn)論 文設(shè) 計內(nèi)容正確性，方案可行性，論證嚴(yán)密性和獨(dú)創(chuàng)性；數(shù)據(jù)處理能力，計算能力，分析解決問題能力；文字

3、表達(dá)能力及附件質(zhì)量。工藝及過程論證、計算的正確性和嚴(yán)密性，方案可行性、創(chuàng)新性；數(shù)據(jù)處理能力，計算機(jī)應(yīng)用能力、分析解決問題能力；設(shè)計圖紙的質(zhì)量，文字水平及其他附件質(zhì)量。給定成績： 交叉評閱教師簽字 年 月 日畢業(yè)論文（設(shè)計）摘要 題目名稱淺談船舶電氣自動化發(fā)展趨勢指導(dǎo)教師劉克勤承擔(dān)人姓名呂付帥航運(yùn)工程 系 輪機(jī)工程專業(yè) （2）班 摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，船舶機(jī)艙從有人值守到自動化機(jī)艙的經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展過程。船舶電氣自動化是實(shí)現(xiàn)機(jī)艙自動化、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無人值班機(jī)艙的必要條件。本文就與船舶安全和性能關(guān)系較大、技術(shù)進(jìn)步較快和具有發(fā)展前景的船舶電氣自動化及船舶電站自動化基本功能進(jìn)行簡要概述, 針對當(dāng)前船

4、舶電氣自動化技術(shù)及自動化電站系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，論述了船舶電氣自動化發(fā)展的趨勢（包括系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化、網(wǎng)絡(luò)化）并做出了船舶電氣自動化領(lǐng)域的展望。 簽名： 年 月 日 指 導(dǎo) 教 師 意 見是否能參加畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日畢業(yè)論文（設(shè)計）摘要 題目名稱淺談船舶電氣自動化發(fā)展趨勢指導(dǎo)教師劉克勤承擔(dān)人姓名呂付帥航運(yùn)工程 系輪機(jī)工程專業(yè)（2）班 摘 要 With the development of science and technology, ship cabin was on duty automatic engine room has experienced decade

5、s of development process.Marine electrical automation engine room automation, thus achieving the necessary conditions for unattended cabin. In this paper, the ship's safety and performance relationship, rapid technological advances and with the prospects for the development of marine electrical

6、automation and automation of ship power station basic functions of a brief overview of the current development status of marine electrical automation technology and automation of power plant systems, discusses the ship the development trend of electrical automation (including system monitoring integ

7、ration, network) and made the outlook in the field of marine electrical automation. 簽名： 年 月 日 指 導(dǎo) 教 師 意 見是否能參加畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯記錄項(xiàng)目記錄成績自述答辯組提問答辯組成員答辯時間答辯組組長簽名畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯評定一、評語（根據(jù)學(xué)生答辯情況及其論文質(zhì)量寫出綜合評價） 二、 答辯成績的評分答辯成績評分參考標(biāo)準(zhǔn)論 文設(shè) 計能否在規(guī)定時間內(nèi)正確地作出報告；語言表達(dá)能力、相關(guān)知識和問題的理解、掌握情況。能否在規(guī)定時間內(nèi)正確地作出報告；語言表

8、達(dá)能力，對相關(guān)知識和問題的理解、掌握情況。給定成績： 答辯小組負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 淺談船舶電氣自動化發(fā)展趨勢班級：輪機(jī)工程（2）班 姓名：呂付帥 內(nèi)容提要 :隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，船舶機(jī)艙從有人值守到自動化機(jī)艙的經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展過程。船舶電氣自動化是實(shí)現(xiàn)機(jī)艙自動化、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無人值班機(jī)艙的必要條件。本文就與船舶安全和性能關(guān)系較大、技術(shù)進(jìn)步較快和具有發(fā)展前景的船舶電氣自動化及船舶電站自動化基本功能進(jìn)行簡要概述, 針對當(dāng)前船舶電氣自動化技術(shù)及自動化電站系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，論述了船舶電氣自動化發(fā)展的趨勢（包括系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化、網(wǎng)絡(luò)化）并做出了船舶電氣自動化領(lǐng)域的展望。關(guān)鍵詞：船舶電氣、自動化、發(fā)展趨

9、勢1.船舶電氣自動化概述及船舶電站自動化基本功能1.1.船舶電氣自動化概述船舶電氣自動化指的是船舶電站的自動化，其伴隨著通信技術(shù)、控制技術(shù)以及微處理術(shù)而不斷發(fā)展。電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)、集成電路的投入使用以及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，這些良好的技術(shù)條件促使船舶電站控制得到了前所未有的新突破。時間推進(jìn)到2l 世紀(jì)，制造業(yè)、通訊技術(shù)以及計算機(jī)輔助設(shè)計的逐步成熟，船舶的機(jī)艙管理以及貨物裝卸等多方面都在充分地運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)。其工作分站能夠通過通信衛(wèi)星與國際互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)，促進(jìn)了船與船之問、岸與船之問的有機(jī)聯(lián)系，加強(qiáng)了相互之間的對話，極大地促了信息的交流、咨詢、設(shè)備的維護(hù)、資料備件的查詢、船舶的管理以及資料的查

10、閱等一系列業(yè)務(wù)活動，從而充分地提高了船舶航行的經(jīng)濟(jì)型、安全性與可靠性，為航運(yùn)事業(yè)的良好發(fā)展奠定了強(qiáng)大的技術(shù)基礎(chǔ)。1.2.船舶電站自動化基本功能1.發(fā)電機(jī)組依據(jù)電站運(yùn)行情況和實(shí)際負(fù)荷需要，按預(yù)定的順序自動起動備用機(jī)組,并能自動投入、自動停機(jī)；2.故障狀態(tài)下自動解列、停機(jī)的控制；3.發(fā)電機(jī)組之間的自動并車、電壓及無功功率的自動調(diào)節(jié)、并聯(lián)運(yùn)行中功率的自動分配、轉(zhuǎn)移與電網(wǎng)頻率的自動調(diào)整，重載詢問(投入大負(fù)載時的自動詢問裝 置)；4.船舶電站的綜合保護(hù)（包括發(fā)電機(jī)組機(jī)電故障的自動處理與報警）；5.運(yùn)行狀態(tài)顯示及故障監(jiān)視（包括全船斷電,欠頻監(jiān)視），系統(tǒng)給定參數(shù)的監(jiān)視 與修改。2.船舶電氣自動化技術(shù)及自動化

11、電站系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀2.1.船舶電氣自動化技術(shù)由于計算機(jī)與通信技術(shù)日益成熟，在駕駛、機(jī)艙管理和裝貨等方面實(shí)現(xiàn)了全盤計算機(jī)控制。展望21世紀(jì)，船舶自動化技術(shù)將不斷向全船綜合自動化層次發(fā)展。船舶綜合自動化，是集機(jī)艙自動化、航行自動化、機(jī)械自動化、裝載自動化等于一體的多功能綜合系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常由兩個工作母站、若干個分控制系統(tǒng)及若干個工作分站組成，通常一個工作母站設(shè)在機(jī)艙控制室，另一個設(shè)在駕駛室。兩個工作母站完全獨(dú)立，可同時或單獨(dú)操作，并互為備用。分控制系統(tǒng)將根據(jù)船舶種類和自動化程度而定，如主機(jī)遙控、機(jī)艙監(jiān)測報警、電站管理、泵閥控制、液位遙測和壓載控制、冷藏集裝箱監(jiān)控、自動導(dǎo)航等。所有工作母站和分控制系統(tǒng)

12、采用高速傳輸技術(shù)組成一個綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)上根據(jù)需要連接一定數(shù)量的工作分站，以達(dá)到在船舶重要部位對各設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和操縱等目的。同時，其工 作分站可以作為一個窗口，與船舶對外通信設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，借助于數(shù)據(jù)傳輸、電子郵件等各種通信手段，執(zhí)行岸與船、船與船之間對話，進(jìn)行各種信息交流、咨詢、設(shè)備維護(hù)、故障診斷、資料查閱、備件查詢、船舶管理等業(yè)務(wù)活動，從而最大程度地提高船舶航行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。目前德國西門子公司、挪威挪康公司、丹麥約克船舶公司等國際著名的船電產(chǎn)品制造商已有較成熟的技術(shù)和相應(yīng)的配套產(chǎn)品，并己實(shí)際應(yīng)用于各類船舶。最新的船舶自動化設(shè)備技術(shù)的發(fā)展趨勢是將程序控制分為小型的智能單位，就地操縱

13、。如西門子公司的SIMOS IMAC 55就是這樣分片操作、具有開放式的有監(jiān)測報警和故障診斷控制的系統(tǒng)，它控制和監(jiān)測無人機(jī)艙管理中所有重要的方面，如監(jiān)測和報警、動力管理、燃油系統(tǒng)、壓艙系統(tǒng)等的泵和閥的控制，燃油消耗記錄，艙內(nèi)液面監(jiān)測和油、水量計算，貨物控制和監(jiān)測，安全功能及保養(yǎng)功能。SIMOS IMAC 55（德國Siemens公司的SIMOS IMAC55是一個全開放的模塊化分布式網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)視、控制和報警系統(tǒng)，其系統(tǒng)的構(gòu)建均采用了工業(yè)際準(zhǔn)組件，各個功能模塊通過網(wǎng)線與設(shè)在不同位置的操作站一起形成一個船舶計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）有整列的接口，可使資料與其它電腦或控制系統(tǒng)交換。衛(wèi)星通信系統(tǒng)通過衛(wèi)星聯(lián)網(wǎng)，具有多路

14、終端的能力，可改進(jìn)船舶管理。21世紀(jì)將會有越來越多的新建船舶配套船舶綜合自動化系統(tǒng)，用計算機(jī)進(jìn)行全船智能管理，其運(yùn)行可靠，能預(yù)先檢測故障，確定預(yù)防保養(yǎng)和維修，保證安全、經(jīng)濟(jì)地操作。2.2.自動化電站系統(tǒng)從技術(shù)上看，船舶電站自動化經(jīng)歷了單元分立式控制、集中式自動控制和集散式自動化系統(tǒng)幾個過程。單元自動化裝置方面，自動并車裝置，自動并車解列、自動負(fù)荷分配裝置及AVR自動調(diào)壓器等均已達(dá)到極高的可靠程度。在單元器件自動化基礎(chǔ)上，將它們組成電站自動化裝置，使其成為完整的電站自動化系統(tǒng)。八十年代以來，隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，先后出現(xiàn)過微機(jī)集中式船舶電站自動化系統(tǒng)，分散式自動化系統(tǒng)和集散式自動化系統(tǒng)。集中式系統(tǒng)

15、便于集中控制，但故障的查找及維修較困難。分散控制對設(shè)備模塊分散控制，提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性，但與無人機(jī)艙集中管理的要求有一定矛盾。 目前船舶電站自動化正朝著集散型自動化系統(tǒng)方向發(fā)展。它結(jié)合了集中和分散的優(yōu)點(diǎn)，克服了各自的缺點(diǎn)。美國的加州大學(xué)，日本長崎綜合科技大學(xué)，德國的漢堡大學(xué)等都進(jìn)行了卓有成效的研究。自動化系統(tǒng)在國內(nèi)外船舶中的應(yīng)用也逐年增多，它的技術(shù)指標(biāo)、可靠性指標(biāo)更高，功能更強(qiáng)。建立在網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)上的集散型控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，使電站自動化開始進(jìn)入了一個全新時代。 3. 船舶電氣自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢3.1.系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化由于電氣設(shè)備已經(jīng)日趨通用化、模塊化、系列化，可以做到組態(tài)靈活；計算機(jī)

16、所有功能選擇均能通過屏幕軟件按鈕直接完成，為系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化提供了必要的基礎(chǔ)。當(dāng)然，根據(jù)需求不同仍舊存在著先進(jìn)程度不同和性能要求不同的船舶，但是單機(jī)單控的系統(tǒng)必將逐步向綜合監(jiān)控的系統(tǒng)過渡。因?yàn)椴捎镁C合監(jiān)控的形式，可以構(gòu)成雙重或多重冗余，對提高系統(tǒng)或者全船整體可靠性是有積極意義的。列舉幾個不同類型綜合化監(jiān)控系統(tǒng)的情況系統(tǒng)名稱綜合自動化綜合通信系統(tǒng)綜合后勤支持系統(tǒng)綜合監(jiān)控或管理內(nèi)容主機(jī)遙控、機(jī)艙監(jiān)測報警電站管理、輔機(jī)監(jiān)控、壓載控制、航行自動化、裝載自動化、損管監(jiān)控 。船內(nèi)通信：自動電話，聲力電話等；廣播通信：全船廣播，揚(yáng)聲通信，集中管理通信；報警通信：全船通用報警，機(jī)艙組合報警，火災(zāi)探測報警。呼叫

17、系統(tǒng)：無線電，電視；其它：數(shù)字終端，電視攝像，子母鐘，旅客信息系統(tǒng)，娛樂系統(tǒng)等。結(jié)構(gòu)管理：崗位結(jié)構(gòu)管理、財務(wù)管理、審計管理；維修保養(yǎng)計劃管理：維修保養(yǎng)制度、維修文件及標(biāo)準(zhǔn)、維修保養(yǎng)計劃、實(shí)施細(xì)則等；供貨及備件管理：全船設(shè)備、零件及備件的配置與管理；數(shù)據(jù)庫：結(jié)構(gòu)管理、維修計劃、零備件配置、可靠性數(shù)據(jù)庫；日常后勤管理。目的與效果減少人力資源，使復(fù)雜的系統(tǒng)能簡單安全運(yùn)行，緊急情況時可縮短行動的時間。變分散、獨(dú)立布置為功能齊全，操作使用方便的集中監(jiān)控，可以滿足各類船舶的不同需求。綜合后勤支持系統(tǒng)應(yīng)用被稱為軟調(diào)科學(xué)的管理科學(xué)，在制度上和物質(zhì)上保證對裝船設(shè)備進(jìn)行定時的維修保養(yǎng)，提高了設(shè)備的可靠性，保障了航

18、行的安全。3.2.系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化 進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷完善，在新造船舶中，越來越多地采用現(xiàn)場總線作為各個子系統(tǒng)的內(nèi)部控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，上層網(wǎng)絡(luò)采用局域網(wǎng)，形成全分布式的網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)前，數(shù)字化技術(shù)和總線技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。現(xiàn)場總線是一種互聯(lián)現(xiàn)場設(shè)備（或模塊）與控制系統(tǒng)之間的雙向數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。通常采用雙層網(wǎng)，第一層為數(shù)據(jù)采集與傳送網(wǎng)，第二層為控制網(wǎng)。為保證系統(tǒng)的可靠性，控制網(wǎng)絡(luò)可采用冗余結(jié)構(gòu)?？紤]到危險分散原則，按系統(tǒng)又分成若干子網(wǎng)，如：推進(jìn)系統(tǒng)、管道系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)等獨(dú)立子網(wǎng)。通過系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，功能上集各子系統(tǒng)之眾，從可靠性出發(fā)又是一個分布式系統(tǒng)；在數(shù)據(jù)采集和控制平臺

19、上各分系統(tǒng)密切結(jié)合，但在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上又是一個主動性極強(qiáng)的系統(tǒng)，在平臺某系統(tǒng)局部受損時不影響?yīng)毩⒐ぷ?；采用網(wǎng)絡(luò)冗余和設(shè)備冗余設(shè)計及不間斷后備電源，生存能力很強(qiáng)；具有圖像控制功能，人機(jī)界面和對話效果良好。這里就以KONGSBERG公司的DataChief（簡稱DC C20）系統(tǒng)為例簡單地介紹網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)。DC C20的結(jié)構(gòu)組成：DC C20采用CAN(Controller Area Network)現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)（Ethernet）相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及其布局如下圖所示。分布式處理單元（DPU）:DPU（Distributed Processing Unit）是采

20、用模塊化設(shè)計、具有通信功能的智能化遠(yuǎn)程I/O單元，如圖中RDi-32、RDi-16、RAo-16、RAo-8等分布在機(jī)艙各處，一方面作為傳感器和執(zhí)行器的I/O接口，直接與傳感器和執(zhí)行器相連，另一方面通過CAN總線與上層網(wǎng)絡(luò)相連，從而實(shí)現(xiàn)上層網(wǎng)絡(luò)對機(jī)艙設(shè)備的監(jiān)視和控制。連接DPU和上層網(wǎng)絡(luò)的CAN總線采用雙冗余結(jié)構(gòu)，即具有兩套CAN總線，這兩套CAN總線總是互為熱備份，當(dāng)主用網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，備用網(wǎng)絡(luò)自動切入工作，充分保證系統(tǒng)工作的可靠性。遠(yuǎn)程操作站（ROS）（Remote Operator Station）：由PC機(jī)、操作控制面板OCP（或普通PC機(jī)鍵盤）、鼠標(biāo)、顯示屏和打印機(jī)組成，PC機(jī)采用W

21、indows NT或Windows XP操作系統(tǒng)。ROS通常設(shè)置在集控室、駕駛室和甲板艙室，常見的配置是集控室2臺，駕駛室和輪機(jī)長房間各1臺。其中，集控室的2臺是必備的，其他場所為可選安裝。各ROS均配置雙網(wǎng)卡，形成雙冗余的Ethernet網(wǎng)絡(luò)（Ethernet 1和Ethernet 2）。 集控室的2臺ROS還兼有系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)SGW（System Gate Way）的功能（不同網(wǎng)絡(luò)類型及不同網(wǎng)段之間需要有一個專門設(shè)施來轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)之間不同的通信協(xié)議或在不同數(shù)據(jù)格式之間進(jìn)行數(shù)據(jù)翻譯，這一設(shè)施稱為網(wǎng)關(guān)），使得局域網(wǎng)中的各個ROS能夠通過系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)SGW與CAN總線相連。ROS一方面可以接受各個DPU單元送

22、出的機(jī)艙現(xiàn)場信息，另一方面還能向DPU發(fā)送操作指令、控制參數(shù)和程序包（加載）。值班呼叫系統(tǒng)（WCS）：按照無人機(jī)艙的基本設(shè)計原則在駕駛室和輪機(jī)員艙室及公共場所設(shè)有延伸報警裝置。駕駛室的延伸報警裝置稱為WBU，而艙室及公共場所的延伸報警裝置則稱為WCU。WBU和WCU通過CAN總線（CAN Bus 3）與ROS進(jìn)行通信連接，形成值班呼叫系統(tǒng)WCS（Watch Calling System）。其他輔助設(shè)備：系統(tǒng)中的其他輔助設(shè)備包括不間斷電源（UPS）、以太網(wǎng)集線器（HUB）、現(xiàn)場操作站（Local Operator Station，簡稱LOS）和便攜式操作站（Midi Operator Stati

23、on，簡稱MOS）。UPS確保在短時間失電的情況下能夠繼續(xù)給系統(tǒng)中提供220V AC和24V DC電源。HUB用于以太網(wǎng)內(nèi)各個ROS聯(lián)網(wǎng)。LOS用于在機(jī)艙現(xiàn)場對各個DPU模塊進(jìn)行操作，在LOS面板上可以選擇和訪問掛在同一CAN總線上的任意DPU，例如查看DPU中的過程變量、對所轄設(shè)備的現(xiàn)場操作、參數(shù)調(diào)整和模塊自檢操作等。MOS是一個特殊設(shè)計的移動式操作站，通過MOS面板可以方便地實(shí)現(xiàn)各種操作站功能，可用作LOS、ROS或駕駛臺值班監(jiān)視系統(tǒng)的顯示單元。DC C20是一個全微機(jī)的分布式網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)在最大程度上保證了系統(tǒng)的安全可靠和管理維護(hù)上的方便。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)勢在于采用數(shù)字化和高層次的自

24、動化技術(shù)代替大量繁瑣的人工操作，提高工作效率是顯而易見的。它有助于減少頻繁操作和減輕人員疲勞，把船員從環(huán)境惡劣的工作場合中解放出來。4.船舶電氣自動化領(lǐng)域展望機(jī)電一體化使學(xué)科互相交叉滲透，電力與電子、強(qiáng)電與弱電更難分難解，人工智能和模糊技術(shù)的應(yīng)用使船舶電氣自動化領(lǐng)域?qū)⒏訉拸V，必將會對造船和航運(yùn)業(yè)帶來重大變革。 新一代大功率半導(dǎo)體電力電子器件，在材料、理論、機(jī)理、制造工藝和應(yīng)用技術(shù)等方面的研究開發(fā)，將會取得突破性的進(jìn)展，船舶設(shè)備將會進(jìn)一步向高可靠、節(jié)能型方向發(fā)展，將會對船舶電力推進(jìn)和輔機(jī)電力拖動技術(shù)帶來重大變革；可編程序控制器和單片機(jī)將逐漸發(fā)展成為船舶控制中的一種普遍控制方式。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)正

25、在經(jīng)歷著從集中型計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分散型微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)集散型(分布式)多級、多微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)型(智能式)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。而這些技術(shù)的發(fā)展會使船舶工業(yè)向著智能綜合自動化、微機(jī)監(jiān)視、智能控制、衛(wèi)星通信導(dǎo)航、全球定位系統(tǒng)、船岸信息直接交流、全船自動化領(lǐng)域延伸得更深入。 隨著船舶電氣化程度的提高，作為傳輸信息和能量的電纜品種會增多，縱橫交叉、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對船用電纜的要求愈來愈高。船舶電纜的安全可靠性，對船舶航行和安全有著重大影響，世界各國對艦船電纜的阻燃防火性能和安全等方面的要求將不斷提高。進(jìn)入新世紀(jì)，電纜制造新工藝和新材料的應(yīng)用將可能有重大突破，如利用高能高壓電子加速器對電纜絕緣進(jìn)行輻照，可以提高電纜的耐

26、溫性、阻燃防火性和機(jī)械強(qiáng)度，大大延長電纜的壽命。 出于經(jīng)濟(jì)性和可靠性的考慮，在今后l0-20年左右，柴油發(fā)動機(jī)作為船舶原動機(jī)具有無可爭議的地位。然而，石油面臨枯竭，環(huán)境污染、生態(tài)受到破壞，使柴油發(fā)動機(jī)的地位受到了沖擊。人們有可能通過技術(shù)上的突破而獲得綠色能源。如太陽能、氫、燃料電池、超導(dǎo)電磁推進(jìn)等等，但進(jìn)入船舶實(shí)際應(yīng)用還需要進(jìn)行大量的研究和試驗(yàn)，要有一個相當(dāng)長的時間，且初始投資高昂。這些領(lǐng)域也需要積極的探索和開發(fā)。5. 總結(jié)自動化技術(shù)是一門綜合性技術(shù)，它和控制論、信息論、系統(tǒng)工程、計算機(jī)技術(shù)、電子學(xué)、液壓氣壓技術(shù)、自動控制等都有著十分密切的關(guān)系，而其中又以控制理論和計算機(jī)技術(shù)對自動化技術(shù)的影響

27、最大。縱觀自動化發(fā)展的歷程，從1768年瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)，人類開始進(jìn)入了使用機(jī)器的時代。其借助于離心調(diào)速裝置而使其本身的轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定。這種離心調(diào)速裝置就是世界上最早的自動化機(jī)器。20世紀(jì)40年代，通過美國數(shù)學(xué)家維納等人的努力，在自動調(diào)節(jié)、計算機(jī)、通信技術(shù)、仿生學(xué)以及其他科學(xué)互相滲透的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了控制論。這一理論對自動化技術(shù)有著深遠(yuǎn)影響。維納提出的反饋控制原理，至今仍然是控制理論中的一條重要規(guī)律。20世紀(jì)60年代，隨著復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程、航空及航天技術(shù)、社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等領(lǐng)域的進(jìn)步使自動控制理論得以迅速發(fā)展，自動化技術(shù)水平大大提高。兩個顯著進(jìn)展是數(shù)字計算機(jī)得到廣泛應(yīng)用以及現(xiàn)代控制理論的誕生。到了21

28、世紀(jì)，自動化技術(shù)進(jìn)入了計算機(jī)自動設(shè)計（英文：Computer-Automated Design，CAutoD）的年代。近些年，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國電氣行業(yè)的自動化水平在一定程度上有著巨大的提升，尤其是在我國加入世貿(mào)組織以后，電氣自動化行業(yè)不僅發(fā)生了質(zhì)的轉(zhuǎn)變，并在其他領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。電氣自動化是研究與電子工程相關(guān)的自動控制、實(shí)驗(yàn)分析、電力電子技術(shù)，信息處理、系統(tǒng)運(yùn)行、研制開發(fā)以及電子計算機(jī)等領(lǐng)域的一門科學(xué)。隨著我國船舶工業(yè)的電氣自動化程度、性能和技術(shù)水平已有了很大程度的提高，不少設(shè)備通過引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)，亦已達(dá)到了國際先進(jìn)水平。隨著我國科技競爭力的提高，船舶自動化技術(shù)勢必有不少

29、新的突破。船舶自動化技術(shù)將不斷向全船綜合自動化層次發(fā)展，船舶綜合自動化，是集機(jī)艙自動化、航行自動化、機(jī)械自動化、裝載自動化等一體的多功能綜合系統(tǒng)，該系統(tǒng)通常由兩個工作母站、若干個分控制系統(tǒng)及若干個工作分站組成，通常一個工作母站設(shè)在機(jī)艙控制室，另一個設(shè)在駕駛室。兩個工作母站完全獨(dú)立，可同時或單獨(dú)操作，并互為備用。分控制系統(tǒng)將根據(jù)船舶種類和自動化程度而定，如主機(jī)遙控、機(jī)艙檢測報警、電站管理、泵閥控制、液位遙測和壓載控制、冷藏集裝箱監(jiān)控、自動導(dǎo)航等。所有工作母站和分控制系統(tǒng)采用高速傳輸技術(shù)組成一個綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)上根據(jù)需要連接一定數(shù)量的工作分站，以達(dá)到在船舶重要部位對各設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和操縱等目的。

30、同時，其工作分站可以作為一個窗口，與船舶對外通信設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，借助于數(shù)據(jù)傳輸、電子郵件等各種通信手段，執(zhí)行岸與船、船與船之間對話，進(jìn)行各種信息交流、咨詢、設(shè)備維護(hù)、故障診斷、資料查閱、備件查詢、船舶管理等業(yè)務(wù)活動，從而最大程度提高船舶航行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。21世紀(jì)將會有越來越多的新建船舶配套船舶綜合自動化系統(tǒng)，用計算機(jī)進(jìn)行全船智能管理，保證安全、經(jīng)濟(jì)地操作。船舶電氣自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化由于電氣設(shè)備已經(jīng)日趨通用化、計算機(jī)所有功能選擇均能通過屏幕軟件按鈕直接完成，為統(tǒng)監(jiān)控的綜合化提供了必要的基礎(chǔ)。隨著數(shù)字化技術(shù)和總線技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟，現(xiàn)場總線是一種互聯(lián)現(xiàn)場設(shè)備（或模塊）與

31、控制系統(tǒng)之間的雙向數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。采用雙層網(wǎng)，第一層為數(shù)據(jù)采集與傳送網(wǎng)，第二層為控制網(wǎng)。為保證系統(tǒng)的可靠性，控制網(wǎng)絡(luò)可采用冗余結(jié)構(gòu)?？紤]到危險分散原則，按系統(tǒng)又分成若干子網(wǎng)，如：推進(jìn)系統(tǒng)、管道系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)等獨(dú)立子網(wǎng)。通過系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，功能上集各子系統(tǒng)之眾，從可靠性出發(fā)又是一個分布式系統(tǒng)；在數(shù)據(jù)采集和控制平臺上各分系統(tǒng)密切結(jié)合，但在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上又是一個主動性極強(qiáng)的系統(tǒng)，在平臺某系統(tǒng)局部受損時不影響?yīng)毩⒐ぷ?；采用網(wǎng)絡(luò)冗余和設(shè)備冗余設(shè)計及不間斷后備電源，生存能力很強(qiáng)；具有圖像控制功能，人機(jī)界面和對話效果。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)勢在于采用數(shù)字化和高層次的自動化技術(shù)代替大量繁瑣的人工操作，提高工作效率。有助于減少頻繁操作和減輕人員疲勞，把船員從環(huán)境惡劣的工作場合中解放出來。船舶電氣自動化領(lǐng)域展望機(jī)電一體化使學(xué)科互相交叉滲透，電力與電子、強(qiáng)電與弱電更難分難解，人工智能和模糊技術(shù)的應(yīng)用使船舶電氣自動化領(lǐng)域更加寬廣，必將會對造船和航運(yùn)業(yè)帶來重大變革。新一代大功率半導(dǎo)體電力電子器件，在材料、理論、機(jī)理、制造工藝和應(yīng)