1 轮机自动化发展历程.pdf

能源与动力工程学院能源与动力工程学院能源与动力工程学院能源与动力工程学院 喻方平喻方平喻方平喻方平 Yu fph Yu fph 轮机自动化轮机自动化轮机自动化轮机自动化 Marine Marine EngineeringEngineering AutomatioAutomation n 发展历程及现状发展历程及现状发展历程及现状发展历程及现状 轮机自动化的基本概念轮机自动化的基本概念轮机自动化的基本概念轮机自动化的基本概念 轮机自动化系统轮机自动化系统轮机自动化系统轮机自动化系统是集机舱动力系统及辅助系统的自动控制 监是集机舱动力系统及辅助系统的自动控制 监是集机舱动力系统及辅助系统的自动控制 监是集机舱动力系统及辅助系统的自动控制 监 测 报警等于一体的监控系统 主要包括以下内容和技术 测 报警等于一体的监控系统 主要包括以下内容和技术 测 报警等于一体的监控系统 主要包括以下内容和技术 测 报警等于一体的监控系统 主要包括以下内容和技术 船舶主机自动遥控 各种参数和工况的自动监测 报警 船舶主机自动遥控 各种参数和工况的自动监测 报警 船舶主机自动遥控 各种参数和工况的自动监测 报警 船舶主机自动遥控 各种参数和工况的自动监测 报警 各种辅机的自动控制 集中控制 自动调节 各种辅机的自动控制 集中控制 自动调节 各种辅机的自动控制 集中控制 自动调节 各种辅机的自动控制 集中控制 自动调节 电站自动化 电站自动化 电站自动化 电站自动化 火警探测及自动灭火 火警探测及自动灭火 火警探测及自动灭火 火警探测及自动灭火 系统的故障诊断 系统的故障诊断 系统的故障诊断 系统的故障诊断 等 等 等 等 主机遥控系统主机遥控系统主机遥控系统主机遥控系统 主机遥控系统保证主机可在驾驶室用车钟手柄直接操纵 主机遥控系统保证主机可在驾驶室用车钟手柄直接操纵 主机遥控系统保证主机可在驾驶室用车钟手柄直接操纵 主机遥控系统保证主机可在驾驶室用车钟手柄直接操纵 或者在机舱集中控制站操纵 或者在机舱集中控制站操纵 或者在机舱集中控制站操纵 或者在机舱集中控制站操纵 通过逻辑回路控制主机的起动 换向和停车等操作 通过逻辑回路控制主机的起动 换向和停车等操作 通过逻辑回路控制主机的起动 换向和停车等操作 通过逻辑回路控制主机的起动 换向和停车等操作 通常采用电子组件执行转速的通常采用电子组件执行转速的通常采用电子组件执行转速的通常采用电子组件执行转速的PIDPIDPIDPID控制任务 控制任务 控制任务 控制任务 系统还设有故障停车 故障减速 应急操纵 三次连续起系统还设有故障停车 故障减速 应急操纵 三次连续起系统还设有故障停车 故障减速 应急操纵 三次连续起系统还设有故障停车 故障减速 应急操纵 三次连续起 动 自动避开临界转速和冷车起动时按时间程序增加热负荷等动 自动避开临界转速和冷车起动时按时间程序增加热负荷等动 自动避开临界转速和冷车起动时按时间程序增加热负荷等动 自动避开临界转速和冷车起动时按时间程序增加热负荷等 一系列功能 一系列功能 一系列功能 一系列功能 电动控制系统 中心单元利用电动控制系统 中心单元利用电动控制系统 中心单元利用电动控制系统 中心单元利用COMSCOMSCOMSCOMS系列数字集成线路和系列数字集成线路和系列数字集成线路和系列数字集成线路和PIDPIDPIDPID控制技术 控制技术 控制技术 控制技术 采用光电开关 光电耦合器 数模转换模块等元器件实现驾驶室发令 电采用光电开关 光电耦合器 数模转换模块等元器件实现驾驶室发令 电采用光电开关 光电耦合器 数模转换模块等元器件实现驾驶室发令 电采用光电开关 光电耦合器 数模转换模块等元器件实现驾驶室发令 电 控主板 程序板 驱动随动执行器带动主机调速器进行程序调速以及程序控主板 程序板 驱动随动执行器带动主机调速器进行程序调速以及程序控主板 程序板 驱动随动执行器带动主机调速器进行程序调速以及程序控主板 程序板 驱动随动执行器带动主机调速器进行程序调速以及程序 换向换向换向换向 电站自动化系统电站自动化系统电站自动化系统电站自动化系统 电站自动化系统主要功能是自动控制电站系统正常运行 保护连续电站自动化系统主要功能是自动控制电站系统正常运行 保护连续电站自动化系统主要功能是自动控制电站系统正常运行 保护连续电站自动化系统主要功能是自动控制电站系统正常运行 保护连续 安全供电 要求能够自动处理系统的不正常现象以及故障处理 安全供电 要求能够自动处理系统的不正常现象以及故障处理 安全供电 要求能够自动处理系统的不正常现象以及故障处理 安全供电 要求能够自动处理系统的不正常现象以及故障处理 基本功能 自动并车 调频调载 负荷分配 有按负荷的变化 使基本功能 自动并车 调频调载 负荷分配 有按负荷的变化 使基本功能 自动并车 调频调载 负荷分配 有按负荷的变化 使基本功能 自动并车 调频调载 负荷分配 有按负荷的变化 使 发电机自动投入或解列等 发电机自动投入或解列等 发电机自动投入或解列等 发电机自动投入或解列等 原动机故障处理 例如冷却水温度高 滑油进口压力低等 则起动原动机故障处理 例如冷却水温度高 滑油进口压力低等 则起动原动机故障处理 例如冷却水温度高 滑油进口压力低等 则起动原动机故障处理 例如冷却水温度高 滑油进口压力低等 则起动 备用机组 然后换车 例如滑油失压 原动机超速等 立即自动停车 同备用机组 然后换车 例如滑油失压 原动机超速等 立即自动停车 同备用机组 然后换车 例如滑油失压 原动机超速等 立即自动停车 同备用机组 然后换车 例如滑油失压 原动机超速等 立即自动停车 同 时起动备用机组 时起动备用机组 时起动备用机组 时起动备用机组 发电机故障 短路故障跳闸 启动备用机组外 其他故障 例如发发电机故障 短路故障跳闸 启动备用机组外 其他故障 例如发发电机故障 短路故障跳闸 启动备用机组外 其他故障 例如发发电机故障 短路故障跳闸 启动备用机组外 其他故障 例如发 电机过载 电压 频率不正常等 先起动备用机组 然后换车 电机过载 电压 频率不正常等 先起动备用机组 然后换车 电机过载 电压 频率不正常等 先起动备用机组 然后换车 电机过载 电压 频率不正常等 先起动备用机组 然后换车 无人值班机舱无人值班机舱无人值班机舱无人值班机舱 机舱自动化的典型成就应该属无人值班机舱 机舱自动化的典型成就应该属无人值班机舱 机舱自动化的典型成就应该属无人值班机舱 机舱自动化的典型成就应该属无人值班机舱 5050年代 各航运发达国家为了解决船员短缺 试图减少船员 降低运输成年代 各航运发达国家为了解决船员短缺 试图减少船员 降低运输成年代 各航运发达国家为了解决船员短缺 试图减少船员 降低运输成年代 各航运发达国家为了解决船员短缺 试图减少船员 降低运输成 本 提出了本 提出了本 提出了本 提出了 船舶自动化船舶自动化船舶自动化船舶自动化 概念 当时主要是将船舶机舱各种机械设备的集概念 当时主要是将船舶机舱各种机械设备的集概念 当时主要是将船舶机舱各种机械设备的集概念 当时主要是将船舶机舱各种机械设备的集 合 作为控制对象 研究开发机舱自动化系统 合 作为控制对象 研究开发机舱自动化系统 合 作为控制对象 研究开发机舱自动化系统 合 作为控制对象 研究开发机舱自动化系统 19611961年日本首先推出机舱集中控制系统 使万吨级远洋货船船员定额由年日本首先推出机舱集中控制系统 使万吨级远洋货船船员定额由年日本首先推出机舱集中控制系统 使万吨级远洋货船船员定额由年日本首先推出机舱集中控制系统 使万吨级远洋货船船员定额由 5050余人减少到余人减少到余人减少到余人减少到3030余人 余人 余人 余人 19641964年丹麦首次实现机舱夜间年丹麦首次实现机舱夜间年丹麦首次实现机舱夜间年丹麦首次实现机舱夜间16h16h无人值班 船员定无人值班 船员定无人值班 船员定无人值班 船员定 额进一步减少到额进一步减少到额进一步减少到额进一步减少到2020余人 并加强了船舶机械维护保养 提高了轮机设备完好余人 并加强了船舶机械维护保养 提高了轮机设备完好余人 并加强了船舶机械维护保养 提高了轮机设备完好余人 并加强了船舶机械维护保养 提高了轮机设备完好 率和船舶营运率 经济和社会效益显著 此后 无人值班机舱成为船舶自动率和船舶营运率 经济和社会效益显著 此后 无人值班机舱成为船舶自动率和船舶营运率 经济和社会效益显著 此后 无人值班机舱成为船舶自动率和船舶营运率 经济和社会效益显著 此后 无人值班机舱成为船舶自动 化的典型设计 化的典型设计 化的典型设计 化的典型设计 主要包括 主要包括 主要包括 主要包括 主机驾驶室遥控系统 主机驾驶室遥控系统 主机驾驶室遥控系统 主机驾驶室遥控系统 动力装置参数和过程自动化调控系统 动力装置参数和过程自动化调控系统 动力装置参数和过程自动化调控系统 动力装置参数和过程自动化调控系统 机舱监测系统 机舱监测系统 机舱监测系统 机舱监测系统 电站自动化系统 电站自动化系统 电站自动化系统 电站自动化系统 以及主机和船舶的安全系统 以及主机和船舶的安全系统 以及主机和船舶的安全系统 以及主机和船舶的安全系统 1111万吨凤凰州油轮万吨凤凰州油轮万吨凤凰州油轮万吨凤凰州油轮 计算机及网络技术 数字化信息技术 现代控制技术 信息处理技术 传感器技术 电力电子技术 计算机及网络技术 数字化信息技术 现代控制技术 信息处理技术 传感器技术 电力电子技术 需要研究的主要内容 需要研究的主要内容 需要研究的主要内容 需要研究的主要内容 数字监控技术 包括单元系统模块技术 电子模数字监控技术 包括单元系统模块技术 电子模数字监控技术 包括单元系统模块技术 电子模数字监控技术 包括单元系统模块技术 电子模 块技术 系统接口模块技术 块技术 系统接口模块技术 块技术 系统接口模块技术 块技术 系统接口模块技术 光纤数字传输技术 网络技术 包括船用光纤 光纤数字传输技术 网络技术 包括船用光纤 光纤数字传输技术 网络技术 包括船用光纤 光纤数字传输技术 网络技术 包括船用光纤 现场总线 工业以太网等技术 现场总线 工业以太网等技术 现场总线 工业以太网等技术 现场总线 工业以太网等技术 以集成化 网络化 标准化 模以集成化 网络化 标准化 模以集成化 网络化 标准化 模以集成化 网络化 标准化 模 块化 智能化的方式 实现机舱块化 智能化的方式 实现机舱块化 智能化的方式 实现机舱块化 智能化的方式 实现机舱 综合自动化 综合自动化 综合自动化 综合自动化 挪威挪威挪威挪威NORCONTROLNORCONTROLNORCONTROLNORCONTROL公司公司公司公司 美国美国美国美国ABBABBABBABB集团集团集团集团 法国法国法国法国ALSTONALSTONALSTONALSTON公司公司公司公司 德国德国德国德国MTUMTUMTUMTU公司公司公司公司 日本寺崎公司日本寺崎公司日本寺崎公司日本寺崎公司 船舶自动化的发展过程船舶自动化的发展过程 12121212世纪中国指南针上船 发展了磁罗盘导航 海图应用 航世纪中国指南针上船 发展了磁罗盘导航 海图应用 航世纪中国指南针上船 发展了磁罗盘导航 海图应用 航世纪中国指南针上船 发展了磁罗盘导航 海图应用 航 路指南及天文定位导航等 使人类在船舶运输控制方面从被动路指南及天文定位导航等 使人类在船舶运输控制方面从被动路指南及天文定位导航等 使人类在船舶运输控制方面从被动路指南及天文定位导航等 使人类在船舶运输控制方面从被动 转向主动 使中国的航海达到了转向主动 使中国的航海达到了转向主动 使中国的航海达到了转向主动 使中国的航海达到了 无不可通之理无不可通之理无不可通之理无不可通之理 的境地 的境地 的境地 的境地 1789178917891789年瓦特发明了蒸汽机 不久用它作为船舶动力 其调速年瓦特发明了蒸汽机 不久用它作为船舶动力 其调速年瓦特发明了蒸汽机 不久用它作为船舶动力 其调速年瓦特发明了蒸汽机 不久用它作为船舶动力 其调速 器应用了信息反馈原理 飞块的离心力作用使进汽阀门关小或器应用了信息反馈原理 飞块的离心力作用使进汽阀门关小或器应用了信息反馈原理 飞块的离心力作用使进汽阀门关小或器应用了信息反馈原理 飞块的离心力作用使进汽阀门关小或 开大 开创了船舶动力机械的自动调节 开大 开创了船舶动力机械的自动调节 开大 开创了船舶动力机械的自动调节 开大 开创了船舶动力机械的自动调节 1837183718371837年莫尔斯发明了无线电报 在此基础上船舶通信和船队年莫尔斯发明了无线电报 在此基础上船舶通信和船队年莫尔斯发明了无线电报 在此基础上船舶通信和船队年莫尔斯发明了无线电报 在此基础上船舶通信和船队 控制开始发展 控制开始发展 控制开始发展 控制开始发展 1933193319331933年在蒸汽机船上开始采用锅炉燃烧 液压控制装置 把蒸汽年在蒸汽机船上开始采用锅炉燃烧 液压控制装置 把蒸汽年在蒸汽机船上开始采用锅炉燃烧 液压控制装置 把蒸汽年在蒸汽机船上开始采用锅炉燃烧 液压控制装置 把蒸汽 压力转换成液压模拟量信号 进行闭环控制 压力转换成液压模拟量信号 进行闭环控制 压力转换成液压模拟量信号 进行闭环控制 压力转换成液压模拟量信号 进行闭环控制 40404040年代至年代至年代至年代至50505050年代 在汽轮机船和柴油机船上继续发展液压 气动年代 在汽轮机船和柴油机船上继续发展液压 气动年代 在汽轮机船和柴油机船上继续发展液压 气动年代 在汽轮机船和柴油机船上继续发展液压 气动 及电气控制的单元自动化装置 在汽轮船上解决了锅炉水位及汽压 及电气控制的单元自动化装置 在汽轮船上解决了锅炉水位及汽压 及电气控制的单元自动化装置 在汽轮船上解决了锅炉水位及汽压 及电气控制的单元自动化装置 在汽轮船上解决了锅炉水位及汽压 冷凝器液压及真空度自动调节和锅炉燃烧自动控制 在某些中小型柴冷凝器液压及真空度自动调节和锅炉燃烧自动控制 在某些中小型柴冷凝器液压及真空度自动调节和锅炉燃烧自动控制 在某些中小型柴冷凝器液压及真空度自动调节和锅炉燃烧自动控制 在某些中小型柴 油机船上采用了主机遥控和动力系统冷却水和滑油温度调节装置 油机船上采用了主机遥控和动力系统冷却水和滑油温度调节装置 油机船上采用了主机遥控和动力系统冷却水和滑油温度调节装置 油机船上采用了主机遥控和动力系统冷却水和滑油温度调节装置 50505050年代后期 由于船员不足 工资昂贵 迫使日本和欧洲各造船和年代后期 由于船员不足 工资昂贵 迫使日本和欧洲各造船和年代后期 由于船员不足 工资昂贵 迫使日本和欧洲各造船和年代后期 由于船员不足 工资昂贵 迫使日本和欧洲各造船和 航运发达国家 加紧发展以机舱自动化为主的船舶自动化 以减少船航运发达国家 加紧发展以机舱自动化为主的船舶自动化 以减少船航运发达国家 加紧发展以机舱自动化为主的船舶自动化 以减少船航运发达国家 加紧发展以机舱自动化为主的船舶自动化 以减少船 员 节省船员开支 提高竞争力 为了改善轮机管理 还发展了柴油员 节省船员开支 提高竞争力 为了改善轮机管理 还发展了柴油员 节省船员开支 提高竞争力 为了改善轮机管理 还发展了柴油员 节省船员开支 提高竞争力 为了改善轮机管理 还发展了柴油 机工程监测和维修预报系统 机工程监测和维修预报系统 机工程监测和维修预报系统 机工程监测和维修预报系统 第一代自动化船 六十年代初期 出现了机舱集中监测和大型主机驾驶室遥控的船舶 其特点六十年代初期 出现了机舱集中监测和大型主机驾驶室遥控的船舶 其特点六十年代初期 出现了机舱集中监测和大型主机驾驶室遥控的船舶 其特点六十年代初期 出现了机舱集中监测和大型主机驾驶室遥控的船舶 其特点 是以机舱集中控制 集中监测为主 把机舱作为一个整体进行自动控制 这类是以机舱集中控制 集中监测为主 把机舱作为一个整体进行自动控制 这类是以机舱集中控制 集中监测为主 把机舱作为一个整体进行自动控制 这类是以机舱集中控制 集中监测为主 把机舱作为一个整体进行自动控制 这类 船舶通过船舶通过船舶通过船舶通过 集中控制室集中控制室集中控制室集中控制室 对整个机舱设备进行集中监测与遥控 同时又能由驾驶对整个机舱设备进行集中监测与遥控 同时又能由驾驶对整个机舱设备进行集中监测与遥控 同时又能由驾驶对整个机舱设备进行集中监测与遥控 同时又能由驾驶 定对主机进行遥控操作 正常情况下 集控室仅需一人值勤班即可 日本在定对主机进行遥控操作 正常情况下 集控室仅需一人值勤班即可 日本在定对主机进行遥控操作 正常情况下 集控室仅需一人值勤班即可 日本在定对主机进行遥控操作 正常情况下 集控室仅需一人值勤班即可 日本在 19611961年建造的年建造的年建造的年建造的 金华山丸金华山丸金华山丸金华山丸 便是最早的自动化船之一 这类船称为第一代自动化便是最早的自动化船之一 这类船称为第一代自动化便是最早的自动化船之一 这类船称为第一代自动化便是最早的自动化船之一 这类船称为第一代自动化 船 船 船 船 金华山丸金华山丸金华山丸金华山丸 第二代自动化船 从六十年代中期以来 陆续发展了以无人值班机为核心从六十年代中期以来 陆续发展了以无人值班机为核心从六十年代中期以来 陆续发展了以无人值班机为核心从六十年代中期以来 陆续发展了以无人值班机为核心 的第二代自动化船 如的第二代自动化船 如的第二代自动化船 如的第二代自动化船 如1964196419641964年日本为丹麦建造的年日本为丹麦建造的年日本为丹麦建造的年日本为丹麦建造的 SelemSelemSelemSelem DanDanDanDan 号号号号65656565型油轮 型油轮 型油轮 型油轮 其特点 是除了集控室 驾驶室遥控之外 为了确保无人其特点 是除了集控室 驾驶室遥控之外 为了确保无人其特点 是除了集控室 驾驶室遥控之外 为了确保无人其特点 是除了集控室 驾驶室遥控之外 为了确保无人 值班期间的安全 全船还装有完善的火警探测及自动灭火装值班期间的安全 全船还装有完善的火警探测及自动灭火装值班期间的安全 全船还装有完善的火警探测及自动灭火装值班期间的安全 全船还装有完善的火警探测及自动灭火装 置 另外 在驾驶室 机舱 住舱 公共处所设有通信和报置 另外 在驾驶室 机舱 住舱 公共处所设有通信和报置 另外 在驾驶室 机舱 住舱 公共处所设有通信和报置 另外 在驾驶室 机舱 住舱 公共处所设有通信和报 警装置 警装置 警装置 警装置 这类自动化船为数众多 至今仍占主导地位 这类自动化船为数众多 至今仍占主导地位 这类自动化船为数众多 至今仍占主导地位 这类自动化船为数众多 至今仍占主导地位 第三代自动化船第三代自动化船第三代自动化船第三代自动化船 六十年代末 出现了用电子计算机控制的六十年代末 出现了用电子计算机控制的六十年代末 出现了用电子计算机控制的六十年代末 出现了用电子计算机控制的超自动化船超自动化船超自动化船超自动化船 即第三代自动化船 其特点是自动化已不局限于机舱 即第三代自动化船 其特点是自动化已不局限于机舱 即第三代自动化船 其特点是自动化已不局限于机舱 即第三代自动化船 其特点是自动化已不局限于机舱 而进入船舶全面实现计算机控制 用一台大型计算机控制而进入船舶全面实现计算机控制 用一台大型计算机控制而进入船舶全面实现计算机控制 用一台大型计算机控制而进入船舶全面实现计算机控制 用一台大型计算机控制 自动控制 设有装卸货 油 船体结构应力状态 主机自动控制 设有装卸货 油 船体结构应力状态 主机自动控制 设有装卸货 油 船体结构应力状态 主机自动控制 设有装卸货 油 船体结构应力状态 主机 功率与转速 轮机日志 故障报警及打印记录 应急处理功率与转速 轮机日志 故障报警及打印记录 应急处理功率与转速 轮机日志 故障报警及打印记录 应急处理功率与转速 轮机日志 故障报警及打印记录 应急处理 船舶浮态计算 碰撞 导航定位 船位推算 火警等多 船舶浮态计算 碰撞 导航定位 船位推算 火警等多 船舶浮态计算 碰撞 导航定位 船位推算 火警等多 船舶浮态计算 碰撞 导航定位 船位推算 火警等多 项程序 项程序 项程序 项程序 第三代自动化船属第三代自动化船属第三代自动化船属第三代自动化船属超自动化船的实验船 超自动化船的实验船 超自动化船的实验船 超自动化船的实验船 对电子计算机系统在船上大多数领域的成功应用于以肯定 对电子计算机系统在船上大多数领域的成功应用于以肯定 对电子计算机系统在船上大多数领域的成功应用于以肯定 对电子计算机系统在船上大多数领域的成功应用于以肯定 在导航 控制货油装卸 轮机自动化方面更给予高度评价 在导航 控制货油装卸 轮机自动化方面更给予高度评价 在导航 控制货油装卸 轮机自动化方面更给予高度评价 在导航 控制货油装卸 轮机自动化方面更给予高度评价 但因投资巨大 但因投资巨大 但因投资巨大 但因投资巨大 共用一台电子计算机所需要的软件非常复杂 难以成套 通共用一台电子计算机所需要的软件非常复杂 难以成套 通共用一台电子计算机所需要的软件非常复杂 难以成套 通共用一台电子计算机所需要的软件非常复杂 难以成套 通 用性差 用性差 用性差 用性差 第四代自动化船舶第四代自动化船舶 1979 1979 1979 1979 年在日本诞生了高度合理化的超自动化船 这些船舶均采年在日本诞生了高度合理化的超自动化船 这些船舶均采年在日本诞生了高度合理化的超自动化船 这些船舶均采年在日本诞生了高度合理化的超自动化船 这些船舶均采 用集散式计算机控制系统用集散式计算机控制系统用集散式计算机控制系统用集散式计算机控制系统 80808080年代中期船舶微机监控向网络化发展 集成驾驶系统 货运年代中期船舶微机监控向网络化发展 集成驾驶系统 货运年代中期船舶微机监控向网络化发展 集成驾驶系统 货运年代中期船舶微机监控向网络化发展 集成驾驶系统 货运 监控系统和船舶管理信息系统与机舱自动化系统 组成船舶微机监控系统和船舶管理信息系统与机舱自动化系统 组成船舶微机监控系统和船舶管理信息系统与机舱自动化系统 组成船舶微机监控系统和船舶管理信息系统与机舱自动化系统 组成船舶微机 控制 监测 管理局域网 其主要特点 控制 监测 管理局域网 其主要特点 控制 监测 管理局域网 其主要特点 控制 监测 管理局域网 其主要特点 微机技术微机技术微机技术微机技术 分散系统分散系统分散系统分散系统 全船自动化以及全船自动化以及全船自动化以及全船自动化以及网络监控系统 网络监控系统 网络监控系统 网络监控系统 利用这样的控制系统 船员进一步减少 以大型集装箱船为利用这样的控制系统 船员进一步减少 以大型集装箱船为利用这样的控制系统 船员进一步减少 以大型集装箱船为利用这样的控制系统 船员进一步减少 以大型集装箱船为 例 船员定额减少到约例 船员定额减少到约例 船员定额减少到约例 船员定额减少到约10101010人 人 人 人 第五代自动化船第五代自动化船第五代自动化船第五代自动化船 八十年代中期 在西欧 北欧 日本等国家相继出现了驾驶室一八十年代中期 在西欧 北欧 日本等国家相继出现了驾驶室一八十年代中期 在西欧 北欧 日本等国家相继出现了驾驶室一八十年代中期 在西欧 北欧 日本等国家相继出现了驾驶室一 人值班的人值班的人值班的人值班的 未来型未来型未来型未来型 船 这是第五代自动化船 例如 德国建造的船 这是第五代自动化船 例如 德国建造的船 这是第五代自动化船 例如 德国建造的船 这是第五代自动化船 例如 德国建造的 NorasiaNorasia SamanthaSamantha 号 上海沪东造船厂为德国哈帕劳格公司建号 上海沪东造船厂为德国哈帕劳格公司建号 上海沪东造船厂为德国哈帕劳格公司建号 上海沪东造船厂为德国哈帕劳格公司建 造的造的造的造的 Berlin ExpressBerlin Express 号集装箱船等 号集装箱船等 号集装箱船等 号集装箱船等 德国德国德国德国HDWHDW造船公司应用造船公司应用造船公司应用造船公司应用5151项科研成果 建造了两艘未来船舶的项科研成果 建造了两艘未来船舶的项科研成果 建造了两艘未来船舶的项科研成果 建造了两艘未来船舶的 原型原型原型原型 NorasiaNorasia SamanthaSamantha 号和号和号和号和 NorasiaNorasia SusanSusan 号 已于号 已于号 已于号 已于19851985年年年年 底交付使用 底交付使用 底交付使用 底交付使用 The 1998 built 14 310 dwt 25 219 grt open hatch container ship Norasia Samantha is seen in this photograph while she was underway in the St Lawrence River near Quebec Canada on February 16th 1999 She was built in Germany and has sailed as Norasia Samantha until August of 2000 She was renamed ADCL Samantha at that time by the Abu Dhabi Container Line PJSC United Arab Empirates In September of 2001 she was sold to Ayrshire Shipping Ltd renamed Ayrshire and re registered out of Nassau Bahamas V Ships Ltd is listed as her managers Photograph by Marc Piche courtesy Willem VanMaanen s collection 上海沪东造船厂为德国哈帕劳格公司建造的上海沪东造船厂为德国哈帕劳格公司建造的 Berlin Express 号集装箱船号集装箱船 船舶操纵中心 船舶操纵中心 船舶操纵中心 船舶操纵中心 Ship Operation CenterShip Operation Center 值班驾驶员在其 值班驾驶员在其 值班驾驶员在其 值班驾驶员在其 座位上操纵全船 控制台上集中了全部的操纵和显示装置 包括自座位上操纵全船 控制台上集中了全部的操纵和显示装置 包括自座位上操纵全船 控制台上集中了全部的操纵和显示装置 包括自座位上操纵全船 控制台上集中了全部的操纵和显示装置 包括自 动舵 主机遥控 避碰雷达和导航系统 压载和燃油控制系统以及动舵 主机遥控 避碰雷达和导航系统 压载和燃油控制系统以及动舵 主机遥控 避碰雷达和导航系统 压载和燃油控制系统以及动舵 主机遥控 避碰雷达和导航系统 压载和燃油控制系统以及 货物监控系统等 计算机监控系统传感器多达货物监控系统等 计算机监控系统传感器多达货物监控系统等 计算机监控系统传感器多达货物监控系统等 计算机监控系统传感器多达800800个 电视屏幕给个 电视屏幕给个 电视屏幕给个 电视屏幕给 出全彩色高分辩率的模拟图象 直方图和曲线 并给出报警信号 出全彩色高分辩率的模拟图象 直方图和曲线 并给出报警信号 出全彩色高分辩率的模拟图象 直方图和曲线 并给出报警信号 出全彩色高分辩率的模拟图象 直方图和曲线 并给出报警信号 船员交际中心 船员交际中心 船员交际中心 船员交际中心 Communication Communication CentetCentet 使船员在紧张工 使船员在紧张工 使船员在紧张工 使船员在紧张工 作之余可以在那里聚会 交流工作信息 进行适当的娱乐 作之余可以在那里聚会 交流工作信息 进行适当的娱乐 作之余可以在那里聚会 交流工作信息 进行适当的娱乐 作之余可以在那里聚会 交流工作信息 进行适当的娱乐 营运管理中心 营运管理中心 营运管理中心 营运管理中心 Board Management CenterBoard Management Center 进行全船的营 进行全船的营管管 进行全船的营 进行全船的营管管 理 并与公司通讯 理 并与公司通讯 理 并与公司通讯 理 并与公司通讯 进入进入进入进入21212121世纪后 船舶的自动化发展朝着全船综世纪后 船舶的自动化发展朝着全船综世纪后 船舶的自动化发展朝着全船综世纪后 船舶的自动化发展朝着全船综 合自动化层次发展 合自动化层次发展 合自动化层次发展 合自动化层次发展 船舶综合自动化 是集机舱自动化 航行自动船舶综合自动化 是集机舱自动化 航行自动船舶综合自动化 是集机舱自动化 航行自动船舶综合自动化 是集机舱自动化 航行自动 化 机械自动化 装载自动化等于一体的多功能化 机械自动化 装载自动化等于一体的多功能化 机械自动化 装载自动化等于一体的多功能化 机械自动化 装载自动化等于一体的多功能 综合系统 综合系统 综合系统 综合系统 系统通常由两个工作站 若干个分控制系统及系统通常由两个工作站 若干个分控制系统及系统通常由两个工作站 若干个分控制系统及系统通常由两个工作站 若干个分控制系统及 若干个工作分站组成 若干个工作分站组成 若干个工作分站组成 若干个工作分站组成 通常一个工作站设在机舱控制室 另一个设在驾驶通常一个工作站设在机舱控制室 另一个设在驾驶通常一个工作站设在机舱控制室 另一个设在驾驶通常一个工作站设在机舱控制室 另一个设在驾驶 室 两个工作母站完全独立 可同时或单独操作 并互室 两个工作母站完全独立 可同时或单独操作 并互室 两个工作母站完全独立 可同时或单独操作 并互室 两个工作母站完全独立 可同时或单独操作 并互 为备用 为备用 为备用 为备用 所有工作母站和分控制系统采用高速传输技术组成所有工作母站和分控制系统采用高速传输技术组成所有工作母站和分控制系统采用高速传输技术组成所有工作母站和分控制系统采用高速传输技术组成 一个综合网络系统 在网络上根据需要连接一定数量的一个综合网络系统 在网络上根据需要连接一定数量的一个综合网络系统 在网络上根据需要连接一定数量的一个综合网络系统 在网络上根据需要连接一定数量的 工作分站 以达到在船舶重要部位对各设备进行监测和工作分站 以达到在船舶重要部位对各设备进行监测和工作分站 以达到在船舶重要部位对各设备进行监测和工作分站 以达到在船舶重要部位对各设备进行监测和 操纵等目的 其工作分站可以作为一个窗口 操纵等目的 其工作分站可以作为一个窗口 操纵等目的 其工作分站可以作为一个窗口 操纵等目的 其工作分站可以作为一个窗口 分控制系统将根据船舶种类和自动化程度而定 分控制系统将根据船舶种类和自动化程度而定 分控制系统将根据船舶种类和自动化程度而定 分控制系统将根据船舶种类和自动化程度而定 如主机遥控 机舱监测报警 电站管理 泵阀控制 如主机遥控 机舱监测报警 电站管理 泵阀控制 如主机遥控 机舱监测报警 电站管理 泵阀控制 如主机遥控 机舱监测报警 电站管理 泵阀控制 液位遥测和压载控制 冷藏集装箱监控 自动导航液位遥测和压载控制 冷藏集装箱监控 自动导航液位遥测和压载控制 冷藏集装箱监控 自动导航液位遥测和压载控制 冷藏集装箱监控 自动导航 等 等 等 等 轮机自动化系统的发展过程轮机自动化系统的发展过程 第一阶段第一阶段第一阶段第一阶段 在在在在20202020世纪世纪世纪世纪50505050年代末 除继续发展船用液压 气动 电气等年代末 除继续发展船用液压 气动 电气等年代末 除继续发展船用液压 气动 电气等年代末 除继续发展船用液压 气动 电气等 单元自动控制装置外 反馈控制系统已经在船舶中得到了的应单元自动控制装置外 反馈控制系统已经在船舶中得到了的应单元自动控制装置外 反馈控制系统已经在船舶中得到了的应单元自动控制装置外 反馈控制系统已经在船舶中得到了的应 用 用 用 用 PIDPIDPIDPID调节器的使用 这个时候还是单装置自动化阶段 调节器的使用 这个时候还是单装置自动化阶段 调节器的使用 这个时候还是单装置自动化阶段 调节器的使用 这个时候还是单装置自动化阶段 是分散的 独立的控制系统 是分散的 独立的控制系统 是分散的 独立的控制系统 是分散的 独立的控制系统 直到日本的直到日本的直到日本的直到日本的 金华山丸金华山丸金华山丸金华山丸 的投入使用 才进入了机舱集中的投入使用 才进入了机舱集中的投入使用 才进入了机舱集中的投入使用 才进入了机舱集中 监测和与遥控阶段 通过远距离检测仪表和操纵装置 所有的监测和与遥控阶段 通过远距离检测仪表和操纵装置 所有的监测和与遥控阶段 通过远距离检测仪表和操纵装置 所有的监测和与遥控阶段 通过远距离检测仪表和操纵装置 所有的 运行参数不但能够进行自动控制 还能在集中控制室的操纵台运行参数不但能够进行自动控制 还能在集中控制室的操纵台运行参数不但能够进行自动控制 还能在集中控制室的操纵台运行参数不但能够进行自动控制 还能在集中控制室的操纵台 上进行集中监视和显示 以及参数越限自动报警 可以在驾驶上进行集中监视和显示 以及参数越限自动报警 可以在驾驶上进行集中监视和显示 以及参数越限自动报警 可以在驾驶上进行集中监视和显示 以及参数越限自动报警 可以在驾驶 台和集中控制室遥控主机 在集中控制室远距离操纵空气压缩台和集中控制室遥控主机 在集中控制室远距离操纵空气压缩台和集中控制室遥控主机 在集中控制室远距离操纵空气压缩台和集中控制室遥控主机 在集中控制室远距离操纵空气压缩 机 辅锅炉 以及分油机的操作 机 辅锅炉 以及分油机的操作 机 辅锅炉 以及分油机的操作 机 辅锅炉 以及分油机的操作 集中监测和与遥控集中监测和与遥控集中监测和与遥控集中监测和与遥控 第二阶段 第二阶段 第二阶段 第二阶段 60606060年代中期 随着船舶自动化技术的发展 动力年代中期 随着船舶自动化技术的发展 动力年代中期 随着船舶自动化技术的发展 动力年代中期 随着船舶自动化技术的发展 动力 装置和自动化装置的可靠性有了充分的保证 陆续出装置和自动化装置的可靠性有了充分的保证 陆续出装置和自动化装置的可靠性有了充分的保证 陆续出装置和自动化装置的可靠性有了充分的保证 陆续出 现了机舱定期无人值班的船舶 现了机舱定期无人值班的船舶 现了机舱定期无人值班的船舶 现了机舱定期无人值班的船舶 1966196619661966年德国年德国年德国年德国NORISNORISNORISNORIS 诺力士 公司把无人值班机舱用于德国商船 诺力士 公司把无人值班机舱用于德国商船 诺力士 公司把无人值班机舱用于德国商船 诺力士 公司把无人值班机舱用于德国商船 机舱定期无人值班机舱定期无人值班机舱定期无人值班机舱定期无人值班 第三阶段 第三阶段 60606060年代末期到年代末期到年代末期到年代末期到70707070年代中期 计算机在船舶的控制中得年代中期 计算机在船舶的控制中得年代中期 计算机在船舶的控制中得年代中期 计算机在船舶的控制中得 到应用 全船采用单台计算机进行集中控制和管理 而且到应用 全船采用单台计算机进行集中控制和管理 而且到应用 全船采用单台计算机进行集中控制和管理 而且到应用 全船采用单台计算机进行集中控制和管理 而且 计算机软件的应用也使控制系统的硬件设备大大简化 并计算机软件的应用也使控制系统的硬件设备大大简化 并计算机软件的应用也使控制系统的硬件设备大大简化 并计算机软件的应用也使控制系统的硬件设备大大简化 并 且使得控制和管理的功能更加丰富 这个时候其应用范围且使得控制和管理的功能更加丰富 这个时候其应用范围且使得控制和管理的功能更加丰富 这个时候其应用范围且使得控制和管理的功能更加丰富 这个时候其应用范围 实际上已超出了机舱自动化的范畴 在导航 货物装卸等实际上已超出了机舱自动化的范畴 在导航 货物装卸等实际上已超出了机舱自动化的范畴 在导航 货物装卸等实际上已超出了机舱自动化的范畴 在导航 货物装卸等 方面都由计算机进行控制和管理 方面都由计算机进行控制和管理 方面都由计算机进行控制和管理 方面都由计算机进行控制和管理 单台计算机进行集中控制和管理系统单台计算机进行集中控制和管理系统单台计算机进行集中控制和管理系统单台计算机进行集中控制和管理系统 第四阶段 第四阶段 70707070年代中后期 微型技术的普及 微型计算机价格的逐年降年代中后期 微型技术的普及 微型计算机价格的逐年降年代中后期 微型技术的普及 微型计算机价格的逐年降年代中后期 微型技术的普及 微型计算机价格的逐年降 低和单片机技术的推广 船舶机舱监控系统逐渐由集中型向分散低和单片机技术的推广 船舶机舱监控系统逐渐由集中型向分散低和单片机技术的推广 船舶机舱监控系统逐渐由集中型向分散低和单片机技术的推广 船舶机舱监控系统逐渐由集中型向分散 型转变 即用多台计算机分别对机舱乃至整个船舶的各个局部系型转变 即用多台计算机分别对机舱乃至整个船舶的各个局部系型转变 即用多台计算机分别对机舱乃至整个船舶的各个局部系型转变 即用多台计算机分别对机舱乃至整个船舶的各个局部系 统进行监控 分散型系统简单易行 造价低且具有较好的可靠性 统进行监控 分散型系统简单易行 造价低且具有较好的可靠性 统进行监控 分散型系统简单易行 造价低且具有较好的可靠性 统进行监控 分散型系统简单易行 造价低且具有较好的可靠性 安全性和可维修性 这就使得在安全性和可维修性 这就使得在安全性和可维修性 这就使得在安全性和可维修性 这就使得在70707070年代中后期至年代中后期至年代中后期至年代中后期至80808080年代中期这一年代中期这一年代中期这一年代中期这一 较长的时期内船舶机舱均以分散控制为主 例如 采用微机控制较长的时期内船舶机舱均以分散控制为主 例如 采用微机控制较长的时期内船舶机舱均以分散控制为主 例如 采用微机控制较长的时期内船舶机舱均以分散控制为主 例如 采用微机控制 的分油机自动控制的分油机自动控制的分油机自动控制的分油机自动控制 燃油粘度控制 主机遥控和集中监视系统等 燃油粘度控制 主机遥控和集中监视系统等 燃油粘度控制 主机遥控和集中监视系统等 燃油粘度控制 主机遥控和集中监视系统等 目前 我国现有的自动化船舶大部分均以这种方式为主 目前 我国现有的自动化船舶大部分均以这种方式为主 目前 我国现有的自动化船舶大部分均以这种方式为主 目前 我国现有的自动化船舶大部分均以这种方式为主 微机分散监控系统微机分散监控系统微机分散监控系统微机分散监控系统 第五阶段第五阶段第五阶段第五阶段 80808080年代末年代末年代末年代末90909090年代初 计算机通信技术快速发展 新造的船舶年代初 计算机通信技术快速发展 新造的船舶年代初 计算机通信技术快速发展 新造的船舶年代初 计算机通信技术快速发展 新造的船舶 开始采用网络型微机监控系统 这种系统采用多微机分布式控制开始采用网络型微机监控系统 这种系统采用多微机分布式控制开始采用网络型微机监控系统 这种系统采用多微机分布式控制开始采用网络型微机监控系统 这种系统采用多微机分布式控制 的方法 不同的设备和系统仍然采用独立的微机控制 但微机之的方法 不同的设备和系统仍然采用独立的微机控制 但微机之的方法 不同的设备和系统仍然采用独立的微机控制 但微机之的方法 不同的设备和系统仍然采用独立的微机控制 但微机之 间可以进行数据通信 各个分散系统通过网络连成一体 便于实间可以进行数据通信 各个分散系统通过网络连成一体 便于实间可以进行数据通信 各个分散系统通过网络连成一体 便于实间可以进行数据通信 各个分散系统通过网络连成一体 便于实 现集中管理和控制 网络监控方式继承了集中型和分散