武汉船舶设计研究院有限公司 湖北省武汉市 430064
摘要：船舶自动化技术指的就是采用自动化装置代替人工的机械操纵，在这个过程中，技术人员可以使用可编程控制器、现场总线技术对整个船舶或者是船舶的某个部分进行实时监控。与此同时，船舶自动化技术还包括将最新的网络技术、人工智能控制技术等最尖端的信息控制技术应用到船舶的故障诊断、避碰等方面。
关键词：船舶机舱；自动化监控；系统故障；自诊断技术
引言
船舶机舱自动化监控系统是船舶自动化系统中最重要的组成部分。对这个系统的故障自检方法有很多，但在工程实际中不增加较多硬件和软件工作而能比较容易实现的方法并不多。但这些措施要很好地发挥作用，必须首先快速准确地找出故障点，才能做到快速维修，使 MTTR减小。由于机舱自动化监控系统具有设备分布范围广、被控对象分散、设备较多、系统较复杂等特点，因此，一旦系统中某个设备出现故障，如何快速准确地确定故障源将变得十分重要。
1.船舶自动化技术现状
1.1船舶主机遥控系统
船舶主机遥控技术出现于20世纪的60年代，其实目前实现船舶自动化的重要组成部分之一。目前，PLC系统已经成为了船舶自动化技术最广泛采用的主机遥控技术，其具有可靠性强、通信功能强大等优良的特性。
1.2船舶机舱监控系统
作为船舶自动化技术的核心技术，船舶机舱监控技术主要包含船舶互联网链接以及船舶现场总线技术这两个部分。目前，采用最广泛的总线技术是CAN总线技术，其具有高效的信息传输能力和比较强的稳定性，CAN总线技术主要是应用在船舶的船舱自动化技术方面。船舶的互联网链接技术采用的最广泛的是无线通信技术，主要指的就是GPS和NET技术，这样船舶就可以实现无线网络的远程监控，与此同时，还可以通过加密软件的使用保证整个船舶的信息安全。
1.3船舶电站管理系统
目前，世界的大部分船舶都具有体积大、速度快的特点，为了适应船舶的这些变化，就要求船舶自动化技术的船舶电站管理技术可以维持船舶高速运行的电力消耗，要求船舶电站管理系统可以为船舶提供稳定大量的电力输出。针对这样的情况，目前采用最广泛的船舶电站管理技术是仿真电站管理技术，可以为整个船舶提供稳定大量的电力资源。
1.4船舶自动避碰
目前，如何有效的实现船舶之间的自动躲避已经成为了船舶自动化技术研究的重点项目之一，通过船舶自动躲避碰撞技术的研究，可以有效避免人为因素所造成的船舶碰撞现象。在今后一段时期内，船舶自动躲避技术会成为自动化技术研究的主攻方向。
2.机舱自动化监控系统故障自诊断方法
2.1传感器的故障自检方法
传感器不仅可以通过外界的温度来实现对监控系统中各个参数之间的转化功能，同时也可以根据外界的压强、环境变化等因素来实现对监控系统中各个参数之间的转化功能。由此可以得知，传感器是船舶机舱监控系统不可或缺的一部分。传感器的种类主要分为模拟量和开关量 2 种；模拟量传感器主要是指根据信号的改变，来实现对电路的检测。例如，对于种类是 PT100 的传感器来说，当它的阻值由几欧姆上升到几百欧姆时，若它的阻值类型是空则外部短路时，则其是无穷大开路。对于别的模拟量传感器也可以采用这种方式进行检测。开关量传感器不能用于电路系统中的短路以及断路故障的检查。由于传感器自身就具备开路和断路 2 种形态，在应用开关量传感器时，需要通过外加电阻来实现对电路系统中的短路以及断路故障的检查。电路图如图 1 所示。
图 1 开关量传感器故障自检开路图
2.2测量及控制模块中 CPU 模块的自检方法
这种检测方式主要有软件系统和硬件系统 2 种系统组合。通常情况下，测量及控制模块采用的是 CPU模块。CPU 模块可以将软件系统以及硬件系统进行紧密结合，进而实现故障自复位技术的检测。硬件电路图如图 2 所示。在进行软件系统的编制过程中，需要借助软件自身的功能来给 CPU 模板传送指令，进而促使硬件系统快速生成一个低电平脉冲。一旦软件系统出现故障，硬件系统就不能快速生成低电平脉冲，这时，可以借助 MAX705 系统来实现低电压脉冲的生成，进而实现 CPU 模块的复位。除此之外，还可以在硬件系统中安装 1 个发光二极管，当发光二极管发生闪烁时，则说明该系统处于正常工作状态；当发光二
极管没有发生闪烁时，则说明该系统不处于正常工作状态，也就是说 CPU 模块出现了故障。
图 2 CPU 板自复位电路图
2.3 系统通信网络的故障自检方法
系统通信网络可以分成 2 个部分：1）上层高速以太网的故障自检；2）下层现场总线网络故障自检。要根据实际情况，合理选择自检方式。现场总线技术的发展越来越完善，给硬件系统的自检能力提供了有利的条件。在进行检查的过程中，需要对现场总线的各个环节进行全面的检查，进而保证系统的安全性。一旦发现故障问题，就要第一时间采取相应的措施进行隔离。如果是下层系统出现故障，可以采用现场总线网络通信来实现系统的自检，进而推测出网络上各节点是否可以顺利通信。一旦系统发生故障，可以采用监控微机系统来实现信息的传递，进而保证没有发生故障系统的信息安全。
3.结语
在船舶机舱控制系统中应用自动化监控技术，不仅可以实现船舶机舱的运行安全，同时也能推动我国船舶行业更好发展。但是根据目前的情况来看，在进行船舶机舱自动化控制时，总是会存在一定的故障，这些故障的出现严重阻碍了船舶自动化今后的发展。因此。需要采取有效的机舱自动化监控系统故障自诊断方法。
参考文献
[1]马善伟，臧军，刘赟.船舶自动化系统若干关键问题研究[J].上海造船，2011（1）：68–71.
[2]王付双，刘赟，张孝双.基于CAN总线和以太网的新型船舶监测报警系统[J].柴油机，2010，32（3）：20–23，28.
论文作者:熊学武,刘立华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/10
标签：船舶论文; 系统论文; 机舱论文; 技术论文; 故障论文; 传感器论文; 来实现论文; 《建筑学研究前沿》2018年第13期论文;