摘要：近年来，随着经济的快速发展以及科技的不断进步，电气自动化技术已经逐渐应用在各行各业中，在这些行业的发展中发挥着重要的作用。在这样的背景下，我国的船舶行业也在顺应时代的发展，在应用电气自动化方面投入了巨大的精力和资源，加强对船舶电气自动化的研究，促进这种技术的发展。在发展过程中，虽然船舶的自动化水平进一步提高，但是电气自动化设备在运行中经常会发生一些故障，影响设备的正常使用。基于此，本文对船舶电气自动化中的几个重要技术应用展开分析，以期促进船舶电气自动化的进一步发展，取得重大突破。
关键词：船舶电气；自动化技术；应用；发展趋势
一、船舶电气自动化系统的特点
1、电子信息化
伴随着电子设备地不断开发简化，计算机应用技术的更新升级，还有电气设备的完善的通讯措施，船舶自动化程度不断提高。几乎只需操作鼠标或者几个简单的操作就可以操作整个机械设备，保证信息的流畅性和可控性。再加上船舶自动化系统的综合性因素增多，避免重复的操作工序，简化操作流程，进而提高自动化程度。
2、网络可控化
进入数字化时代后，数字网络信息处理技术不断进步，电气设备的各个部件之间通过信号通道互相交换信息，并根据指令完成工作步骤。系统传输信号的中枢是系统总线，链接各个控制系统和执行系统，为了保证系统的稳定性就要采取冗余结构并且分布式布置。自动化系统还可以将指令分布给闲置的执行元器件，保证充分利用资源，代替手工劳作，提高工作效率。
二、船舶电气自动化中涉及的主要技术
1.电力电子技术
电力电子技术又分为轴带推进技术和电力推进技术两种。由于燃料占据船舶运输一半左右的费用，因此，轴带发电技术的开发和应用便显得十分有必要。轴带发电技术主要是利用主轴驱动的转速变化获得稳定电压和电频的电力，控制轴带发电机，是船舶节能最为主要的装置之一。随着电子科技的迅猛发展，常用的恒频方式已经由机械和电气两种方式向晶闸管道逆变方式转变，不仅如此，增援推进的方式也在不断增加，还能在轴带发电主机发生故障的时候，借助电力的驱动，用较低的航行速度向港口运行，也进一步推动轴带发电系统的发展。为了增强轴带发电的节能效果，近年来，还研究开发了S/G和废气透平发电机组合的SSG系统，当船舶耗电过多的时候，S/G作为发电机通过将静止变频器连接到电网上发电，以供船舶电网使用；而当船舶消耗电力较小时，则又作为电动机吸取船舶电网里的电功率，以增强推进主机的效果。
电力推进技术又分为直流和交流传动两类。交流调速随着科技的进步也在飞速发展，直流和交流无转换器电动机推进系统是目前交流电力推进方式常用的系统，已经逐步取代了直流传动的电力推进技术。
2.CAN电站测控系统
CAN（Controller Area Network）电站测控系统是一种多主方式串行通信总线组成的电站测控系统，将控制台、发电机组和相关监测仪器等部件联系起来形成控制网络，在电力基础上对船舶进行自动控制。采用双绞线传输信号，传输的距离远，具有较高的位速率和抗电子干扰性，能够监测出船舶电气自动化中产生的任何错误，安全性高，整体减少船舶工作人员的工作量，成本较低，航运的效率和效益较高，是目前全球最为广泛应用的总线。
3.自动化系统保障技术
自动化系统的可靠性保障技术主要分为电磁干扰兼容屏蔽设计、容错保障设计和储备冗余处理技术三种，以保障船舶电气自动化工作的可靠开展。目前，国外这方面的技术已经相当成熟，但是我国却还刚开始进行研究，应用也不够广泛。
电磁兼容技术是EEA-22船舶电站中采用的设计，为的是能够提升控制系统抗干扰的能力。受环境的影响，船舶机械设备的作业环境都相对恶劣，容易受到海水的腐蚀和污染，尤其是电磁的污染程度更深，因此，必须进行电磁兼容设计。电磁干扰兼容屏蔽技术主要是通过对船舶电气自动化系统进行防干扰设计，切断电磁干扰的途径或者是破坏干扰的电磁源，从源头上解决电磁干扰的问题又或者是破坏干扰源的传输介质或接受单元。
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容错技术，简而言之就是系统对船舶电气自动化系统故障的容忍能力或者技术，能够对船舶电气自动化系统进行监测、诊断、判断、定位和处理船舶的故障、故障性质和位置，并对故障进行自动的隔离。容错技术需要的时间段，判断准确，能够有效的规避船舶电气自动化系统故障对船舶运输带来的风险。
储备冗余处理是船舶电气自动化中非常重要的技术之一，为了提高船舶电气自动化系统的稳定、安全和可靠性能，储备冗余处理利用并联单元的方式对其进行设置。通常情况下，船舶电气自动化的正常运行必须要具备3台储备机组，既能使这几个机组独立工作，又能互相备用，保障了船舶电气自动化运行的安全、高效和经济。
4.机舱自动监测报警技术
机场自动监测报警技术是船舶电气自动化不可或缺的技术之一，可以精确的取代值班轮机员巡回监测机舱电站、辅机和主机的运行参数，并进行打印、显示、自动记录和报警。常规仪表和微机控制是木向前常用的船舶机舱自动监测报警系统，并且常规仪表控制已经逐渐被微机控制所取代。
为了实现船舶综合化、网络化和自动化的要求，机舱自动监测报警技术还应充分应用DSC自动监测系统，以有机结合计算机、通讯和控制技术来统一管理监测系统所收集的情报数据，并进行分送显示预警；其次，充分应用人工智能（AI）手段尤其是ANN（人工神经网络），以期能够自动发现、预报、诊断和排除故障，在船舶电气自动化中发挥重要作用。
5.PCL技术
近年来，PCL（可编程序控制器）技术是船舶电气自动化发展的新方向之一，PCL控制器虽然硬件结构比较简单，编程比较方便，比较容易进行安装和维护，但是却具有较强的逻辑运算能力和抗干扰能力，能够在恶劣的海洋状况下进行可靠的工作。PCL控制器主机遥控作为船舶电气自动化的核心组成部分，采用的是气电控制方式，必须要具有大量的逻辑控制和运算，以使PCL控制器在船舶电气自动化中应用。PCL根据集中控制室或者驾驶台发给中央控制单元的主令信息在工况和速度检测得到主机状况基础上输出船舶电气自动化主机运行如启动、转换和制动等的信号，不仅如此，还能根据工况显示的内容进行故障报警，并进行应急保护。
三、船舶电气自动化系统的发展趋势
1、电气自动化的效率更高
随着经济的快速发展，人们已逐渐意识到科技的重要性，所以国内外已投入了大量的资金来进行技术的创新，其中最重要的技术就是自动化技术，目前研究人员主要依靠网络系统来进行研究，力求获得较高水平的自动化技术。船舶电气自动化能够实现人机对话，并对船舶的运行情况进行连续系统的监测，因而电气自动化的效率更高。
2、电气自动化设备更加完善
随着科技的进步，人们的眼界越来越开阔，人们的需求也越来越复杂，设计人员在设计船舶的时候，会在船舶中增加更多的设备来让船舶拥有更多的功能，以此来满足人们日益增长的需求，所以，船舶电气自动化中的电气自动化设备将会更加完善。
3、电气自动化系统的监控更加精准
船舶在行驶的过程中，环境是复杂多变的，如果船舶的电气自动化系统难以对海上环境进行连续系统的监控，没有准确度较高的监控数据，就会影响航运的安全，会造成人员或货物的损失，不利于促进航运事业的发展。对此，研究人员一定会让电气自动化系统的监控更加精准，从而保证航运的安全。
结束语
船舶电气自动化系统在整个船舶上有着非常重要的作用，所以它的可靠性就显得尤为重要。通过各种保障技术的应用，不但能够有效减少船舶电气自动化系统故障的发生几率，而且还能进一步提高整个电气自动化系统运行的安全性和可靠性，这有助于延长系统的使用寿命，对船舶安全运行具有非常重要的现实意义。
参考文献：
[1] 李建宇，船舶电气自动化关键技术研究，工业技术；2016；
[2] 白永昕、彭成，船舶电气自动化中几个重要技术的应用，世界海运，2015；
[3] 吉桂明，李汇文.船舶燃气轮机技术和应用的展望[J].舰船科学技术，2015；
[4] 赵海英，浅析船舶电气自动化中几个重要技术的应用，中国科技期刊数据库，2016；
论文作者:吴磊
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/5
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