关键词：船舶电气；自动化控制；安全性问题探析
引言
早在20世纪80年代，自动化技术得到了一个全面的提升，被大面积用于机械、电子、车辆、航空、船舶等领域，简单来说，自动化控制就是由某一个系统控制一系列电气元件在特定环境下完成所需的各项操作。就船舶电气自动化而言，船舶的电气自动化系统包括驾驶室内的电气控制系统，机舱内的电气控制机构，例如船舶电站电控系统、变压系统、传输系统等。这些都电气自动化所需要控制、处理的范围。随着科学技术的日益发展，船舶内的自动化也变得越来越科学，越来越全面、综合，甚至覆盖至船舶的大部分机构，一旦自动化系统出现问题，也就意味着船舶控制会全面瘫痪，变成废铁。因此如何保证船舶电气自动化控制的稳定和安全是一个亟待解决的问题。
1 船舶电气自动化的现状
在当今时代，自动化的设备已经在人们的生活、工作、娱乐中无处不在，许多可以由自动化所代替的人工劳动力已经被取代。在船舶产业中，因为自动化的电气设备相较于人类而言，其工作效率更高，因此在船舶建造的过程中，越来越多自动化的电气设备被安装在船舶上。我国的电气自动化在国家的大力支持下，已经在逐年进步，落实到了船舶的建造当中。在进行项目时，船舶企业会充分地将电气自动化考虑在内，并且对其进行有条不紊的安排，在船舶的任何区域都可以看到自动化的电气设备。因为自动化的电气设备相较于人工劳动力而言，其工作速度更快，且不会像人工劳动力一般产生疲倦感，作业的精准度更加高，所以其也更加地安全可靠。随着船舶产业中电气自动化的发展，自动化的电气设备的工作效率也越来越高，船舶产业要想在市场竞争中凸显出自己的竞争实力，就需要船舶企业不断地完善自己的电气设备自动化的选择、安装以及维修技术。通过准确选择合适的电气自动化设备，并通过精湛的技术对其进行安装设计与后期维护，因此越来越多的船舶企业开始重视船舶电气自动化的发展，我国的船舶电气自动化的发展在这些船舶企业的带动下，总体实力也越来越强，并且在采购自动化的电气设备时，也对市场经济起到了极大的推动作用。目前船舶电气自动化已经在船舶及平台的各个角落可见，例如对海洋勘测、打捞作业、石油开采、货物的卸载与装运、行驶以及管理等方面。电气自动化已经可以在船舶中实现系统化，并且通过智能的管理系统，实现对船舶进行系统的控制，极大地提升船舶在航行过程中的安全性。但是自动化的电气设备在海上作业时，会受到较大湿度的空气的影响，以及可能面临着被海水腐蚀的风险，因此其也面临着出现故障的风险。但是在电气自动化设备遇到故障时，许多正在行驶的船舶缺少专业的人员对其进行维修，待船舶靠岸之后，对其的修理工作时间通常较长，导致船舶故障的时间也较长，因此我国的船舶电气自动化虽然已经在逐渐地发展壮大，但是对其维修的效率仍有待提升。
2 船舶电气自动化控制安全性优化
2.1 容错技术
系统在运行过程中对出现故障的容忍能力，这个能力就是容错技术。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆容错技术主要包括：①检测和判断系统故障，如果船舶自动控制系统在工作中出现故障，利用容错技术可以及时检测定位故障原因及故障位置，然后对故障进行隔离，这样可以切断故障对系统安全运行的影响；②控制系统故障，自动控制系统利用容错技术对出现的故障判断采用相应的报警，起动备用设备，停止设备运行等措施。船舶电站自动控制系统对发电机组出现故障的处理方案可以分为三种：第一类故障，例如发电机组过载，这种情况下，起动备用机组，将过载机组的负荷转移到备用机组，保证过载机组恢复正常工作；第二类故障，例如发电机冷却系统出现故障，高温报警，这种情况，起动备用机组，并网运行，将故障机组的负荷转移到备用机组，延时一段时间，将故障机组停机维修；第三类故障，例如发电机冷却水高高温，需要立即起动备用机组投入电网，停止故障机组。利用容错技术可以最大限度保证电站对电网的连续供电，为安全航行提供保障。
2.2 改善传输介质
船舶电气系统电缆布置及走线受空间限制，在一些特殊区域，电力电缆和信号控制电缆距离很近，如果不关注电缆屏蔽的问题，交流电磁干扰信号有可能对正常的信号控制系统产生影响。因此在详细设计过程中，电力电缆一般选择带铠装，特别是进入无线电室的电源电缆，必须带铠装保护，这样可以起到一定的电磁隔离屏蔽作用。自动监控系统信号控制电缆，需要根据信号的强弱类型，选择公共屏蔽层或单独屏蔽电缆。单独屏蔽再加公共屏蔽层，可以达到很好的屏蔽效果。同时施工设计需要对不同电压的电力电缆和不同信号电缆分开敷设，要注意变频电机电缆应独立于其它电缆走线，同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线，以减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰；信号比较弱的本安回路，本安电缆要与其他电缆保证至少50毫米的距离。通过这些方法可以避免电磁干扰通过电缆路径对系统产生不利的影响。在各种通讯电缆中，光纤电缆具有最好的抗干扰能力，光纤电缆可以和电力电缆一起敷设。
2.3 智能化
CPS技术（物理信息系统）在推动船舶智能化方面将发挥重要的作用。随着在船舶项目中电气自动化程度的提高，在船舶运行的过程中将配备更少的船员，如何确保的船舶智能化操作的可靠性成为了关键。通过CPS技术能够通过预防、检测、防御性修复、系统复原等手段能够增强船舶操作系统的安全性，在检测可能遇到的危险时，能够自动避开，而在系统出现故障时，也能够通过智能化的手段进行处理。除此之外CPS系统的容错性也使得在出现错误时，系统也能够正常运行，确保系统的安全性和可靠性。除此之外，通过CPS系统的各个节点能够对各个方面的信息进行全方位的感应，这些信息传输至中枢后，中枢将对这些信息进行分析和反馈控制。通过建立GPS系统科学的模型，CPS系统能够自动分析船舶在运行过程中的各种状况，并采取相应的措施进行处理，不仅如此，CPS还会将相关的分析和处理发送给操作者，在提高解决问题效率的同时，操作者还能够对相关操作进行监控，提高船舶运行的安全性。
3 结语
综上所述，自动化控制实际上就是由一个系统控制很多电气元件，在特定环境中对各项操作进行完成的过程，船舶电气自动化系统主要包括机舱中及驾驶室中的电气控制系统两部分，这些都是船舶电气自动化需要处理与控制的内容。总之，船舶电气自动化的结构十分复杂，对船舶的安全运行起到了帮助性的作用，但是还有很多隐藏于深处的危险，因此，全面评估船舶电气自动化的安全性非常重要。电磁的安全、线路控制、设备容错等相关问题都是不能忽视的，这些问题的存在对船舶电气自动化系统产生了极大的影响，只有在制造、安装及使用设备的过程中，将提前的检测工作做好，并积极找到这些问题的重点所在，利用有效的对策对这些问题进行解决，这样才能对船舶电气自动化的稳定性和安全性进行保证，最终有效保证船舶在运行过程中的安全性。
参考文献:
[1]王晋荣，曹广宇.浅谈电气工程自动化控制中PLC技术的应用策略[J].科技与创新，2018（16）：152-153.
[2]李存荣.机械设备电气工程自动化技术的应用研究[J].建材与装饰，2018（04）：219.
论文作者:宋春红
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第23期
论文发表时间:2020/5/8