王曉虹

摘要船舶和航海業(yè)成為當(dāng)今世界主要海洋強(qiáng)國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一,海洋事業(yè)會(huì)推動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展,提升國(guó)家在國(guó)際上的經(jīng)濟(jì)和軍事地位。自動(dòng)化技術(shù)能夠提高效率和可靠性,實(shí)現(xiàn)船舶的可控自動(dòng)化操作,并能對(duì)船舶的航行實(shí)施監(jiān)控,避免事故。本文主要介紹利用自動(dòng)化技術(shù)在船舶裝置和海洋導(dǎo)航中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞自動(dòng)化激技術(shù)船舶機(jī)艙裝置自動(dòng)導(dǎo)航

中圖分類號(hào):TP23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

船舶航運(yùn)業(yè)是一個(gè)古老而傳統(tǒng)的行業(yè),在國(guó)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(gè)國(guó)家的地位?？茖W(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,船舶裝置和導(dǎo)航技術(shù)到發(fā)生了巨大的變化,動(dòng)力裝置由人工到蒸汽機(jī)在到內(nèi)燃機(jī),控制設(shè)備亦由手動(dòng)控制發(fā)展為全自動(dòng)式、電-氣式、電-液式和自動(dòng)化微機(jī)控制系統(tǒng),導(dǎo)航技術(shù)擁有也由傳統(tǒng)的路線地圖指引變?yōu)楝F(xiàn)在的自動(dòng)化監(jiān)控引航。

船舶自動(dòng)化技術(shù)是把船舶各種設(shè)備集成到一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)里,其基本方法都是信號(hào)傳感一信號(hào)處理一邏輯運(yùn)算一發(fā)出指令一指令執(zhí)行一結(jié)果反饋一信號(hào)傳感,如此循環(huán)處理,從而實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。在海洋導(dǎo)航中,自動(dòng)化監(jiān)控引航使得航運(yùn)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(dāng)、船員因疲勞而判斷錯(cuò)誤等重大事故。從技術(shù)上提高船舶的自動(dòng)化程度,在決策和操作上減少人的參與,減輕駕駛員的負(fù)擔(dān),逐步實(shí)現(xiàn)船舶裝備的自動(dòng)化和航行控制的自動(dòng)化,是解決海洋航運(yùn)事故的根本辦法,新世紀(jì)航海自動(dòng)化勢(shì)在必行。

1 船舶裝置的自動(dòng)化系統(tǒng)

船舶機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)集機(jī)艙動(dòng)力系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)自動(dòng)控制,監(jiān)測(cè),報(bào)警于一體,是船舶工業(yè)科技戰(zhàn)略發(fā)展應(yīng)用研究的重要技術(shù)之一,是涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),數(shù)字化通信技術(shù),現(xiàn)代控制技術(shù),通訊技術(shù),光纖,傳感器,電力電子等多種學(xué)科和技術(shù)綜合應(yīng)用的一體化產(chǎn)物。將以集成化,網(wǎng)絡(luò)化,標(biāo)準(zhǔn)化,模塊化,智能化向?qū)崿F(xiàn)全船綜合自動(dòng)化這個(gè)高層次階段發(fā)展,是開放式和網(wǎng)絡(luò)化未來(lái)船舶自動(dòng)化的創(chuàng)新模式,具有經(jīng)濟(jì)性高,可靠性高,維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。

上世紀(jì)60年代開始,基本實(shí)現(xiàn)單個(gè)裝置自動(dòng)化,個(gè)別船舶安裝了自動(dòng)舵、自動(dòng)鍋爐裝置、自動(dòng)火警和自動(dòng)滅火設(shè)備等,沒有構(gòu)成完整的集中控制系統(tǒng);70年代實(shí)現(xiàn)了船艙集中監(jiān)視、遙控和無(wú)人船艙;70年代以后由于計(jì)算機(jī)電子設(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用技術(shù)的日益成熟,應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)在駕駛、船艙和裝貨等各方面實(shí)現(xiàn)全盤控制。

船艙自動(dòng)化一般包括以下部分:(1)自動(dòng)報(bào)警、滅火系統(tǒng):當(dāng)機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障或工作參數(shù)越限時(shí),發(fā)出報(bào)警指示;(2)主、輔機(jī)遙控、系統(tǒng)控制:主要是從駕駛室遙控主機(jī)的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)向、停止、調(diào)速;(3)船舶電站自動(dòng)化;(4)設(shè)備性能運(yùn)行分析系統(tǒng);(5)故障自動(dòng)檢測(cè)、維修方案;(6)燃油自動(dòng)記錄、備件管理。

船舶自動(dòng)化進(jìn)一步的發(fā)展趨勢(shì)是用智能化的計(jì)算機(jī)進(jìn)行全船智能管理,能進(jìn)一步提高自動(dòng)化的可靠性,并提前檢測(cè)故障,防止行駛過程中出現(xiàn)突發(fā)事故,并確定預(yù)防保養(yǎng)和維修,保證安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。

2 船舶自動(dòng)化導(dǎo)航

遠(yuǎn)洋運(yùn)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(dòng)化、專門化”的趨勢(shì)日益明顯,船舶數(shù)量急劇上升,導(dǎo)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(shù)、航海技術(shù)也在發(fā)展,但海上事故頻頻,安全形勢(shì)依然嚴(yán)峻。解決這一問題的關(guān)鍵是,要具有充分先進(jìn)的船舶導(dǎo)航系統(tǒng),提前預(yù)知潛伏危險(xiǎn),并及時(shí)通知相關(guān)船只,避免事故。

船舶自動(dòng)化導(dǎo)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(biāo)自動(dòng)了望捕捉與自動(dòng)跟蹤信息傳感器、電子海圖(ECDIS)信息傳感器、自動(dòng)操舵控制系統(tǒng)、主機(jī)自動(dòng)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(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)一般包括以下幾種功能:(1)航向的自動(dòng)控制:根據(jù)計(jì)劃航向、風(fēng)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(dá)、衛(wèi)星導(dǎo)航、定位,隨時(shí)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(dòng)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(shí)時(shí)觀測(cè)和信息反饋系統(tǒng),使集中調(diào)控、市場(chǎng)監(jiān)視和災(zāi)害預(yù)警成為可能,船舶信息網(wǎng)絡(luò)工程將船舶動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)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(dāng)局的通信、船舶與船舶間的通信等其它一切通信,保證自動(dòng)化系統(tǒng)能在船只之間相互協(xié)調(diào)。

3 總結(jié)與展望

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