船舶自动化发展的未来趋势

1、    船舶自动化发展的未来趋势    李若皙摘要：现代船舶自动化机的发展充分印证了现代科技的进步，其中学科的交叉和技术的不断更新值得关注。针对国内船舶自动化不能满足本土船舶工业发展的现状，引进消化国际先进技术是必需的；同时，应该拟定切实而积极措施，自行研制有自主知识产权的新产品，开展先进技术的应用研究，以加速我国航运技术和造船技术的科技进步。本文主要探讨船舶化建设的未来发展趋势。关键词：船舶与海洋工程；自动化建设；发展趋势21世纪后，我国的船舶工业在不断地学习、借鉴以及研发中，在自动化性能、程度、理念以及技术水平等方面都得到了一定程度的进步，其中一些设

2、备通过引进国际上先进的技术，再由我国自行消化、吸收，已经成功地运用到船舶业的方方面面，可以说当前的船舶自动化已经基本能够满足市场的运作需求。近些年来，随着我国科技实力的不断增长以及我国对于相关人才的大力培育，船舶自动化技术有了更进一步的重大突破。然而我国目前的船舶自动化还有很大的上升空间，在研究与管理方面还需要进一步的加强，因此，在新时期的新形势下，只有加强对于船舶自动化的科学研究，把握自动化发展的新趋势，才能增强我国的船舶自动化的综合实力1。1船舶自动化概述船舶自动化包括：1、驾驶自动化，如自动舵，自动定位，自动选择最佳航线和自动避碰等；2、装卸和压载的自动化，如邮轮装卸、压载舱注排水自动化

3、、冷藏舱温湿度自动调节等；3、行政管理、医疗、生活方面的自动化；4、各种设备的自动化，如军舰武备、观通的自动化；5、动力装置的自动化。伴随着通信技术、控制技术以及微处理技术而不断发展。电子技术的突飞猛进、集成电路的投入使用以及计算机网络的快速发展，这些良好的技术条件促使船舶自动化发展得到了前所未有的新突破。2 船舶自动化关键技术2.1 现场总线技术现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通讯的数据总线。采用现场总线技术的系统具有开放性、互操作性、互用性及高度分散性的特点，而现场设备一般拥有智能化程度较高、功能自治性好、及对工业现场环境适应性强等优点

4、，能充分体现“分散控制、集中管理”的分布式监控理念。国际上，总线和总线标准有几百种，其中应用较多的总线有 can、profibus、lonworks、worldfip 等。它们的性能各不相同。2.2 协议转换技术plc 和上位机软件进行通信的协议转换技术主要有五种方式：驱动程序包、opc、modbus、modbus/tcp 以及总线桥。利用现场设备厂家提供的驱动程序包，例如西门子公司的 prodave 软件包，其特点是使用简单方便，编程人员不需熟悉复杂的通信协议。opc（ole for process control）规范是一个工业标准，以 com（组件对象模型）和 dcom（分布式组件对象模

5、型）技术为基础。opc 定义了一套标准接口，在监控软件和现场设备之间增加一个抽象层，监控软件降低监控软件和现场设备之间的耦合，增强监控软件和现场设备的独立性，同时向监控软件屏蔽了设备细节。modbus 协议是另一个通用工业标准，与 opc不同的是，modbus 协议是一个公开协议，它定义了通信双方采用的帧格式、寻址方式等，通过modbus 协议，控制器之间、控制器和其它设备之间可以相互通信。modbus 协议现已成为一种通用工业标准。modbus 采用主从的方式进行通信，即主设备发出询问请求，从设备应答响应。modbus 协议定义了两种传输模式：ascii 和rtu，两者最主要的区别是前者每个

6、字节作为两个 ascii 字符，而后者将每个字节/作为两个 4bit的十六进制数值，前者可性更好（字符发送时间间隔 1 秒不产生错误），后者在相同波特率下传送数据更多2。2.3人工智能人工智能是研究使机器具备人所具有的智能功能的一门高新技术学科，其目的是模拟、延伸和扩展人的智能，以实现某些脑力劳动的自动化。人工智是适应信息时代需求的关键技术之一。人工智能在避碰、故障诊断等方法有着广泛的应用。2.4标准模块自动配置标准模块自动配置需要解决模块地址主动配置、寻址模式优化、冲突消解、冗余容错、热插拔、软硬件接口协调等相关关键技术。最终标准模块自动配置将实现以下两个基本功能：1）通过连接线将网络设备和

7、硬件标准模块（i/o 模块、基本控制模块、辅助控制模块）以及计算机连接，系统配置软件启动后可以实现各模块和设备 ip 地址等的主动配置，并形成一个可以稳定运行的监控网络，即系统配置软件在不需要人员参与的情况下可以主动按照设定的规则和生成策略配置系统，且具有故障自诊断、故障报警与简单的故障隔离功能。2）在系统处于正常工作状态时，如果插入一个新的标准模块，该系统将根据新加入模块的位置和系统与其他模块之间的逻辑关系具备主动接纳该模块并配置形成新的系统的能力，如果该模块的功能或地址与在用系统出现冲突则根据预先设定的冲突消解策略和冗余容错设置进行相应的处理。3、我国关于船舶自动化发展的相关规划和措施依据

8、国家中长期科学和技术发展规划纲要的任务要求，将提高我国船舶动力、船舶自动化两大领域关键技术为研究重点，重点突破船舶驾控自动化技术，船舶导航自动化技术，综合船桥系统和船舶动力、船舶自动化平台集成和支撑技术等一批关键技术。解决由于船舶动力和自动化技术落后制约我国成为造船强国的瓶颈问题，为实现我国本土化船用设备由目前的30%提高到60%以上提供技術支持。3.1船舶机舱自动化系统主要目标为研制满足出口船需要的船舶低速和中高速主机遥控系统、全船监测报警系统、船用阀门控制系统和机舱自动化数字平台综合管理系统，形成具有自主知识产权的船舶机舱自动化产品。并以一下几个方面为研究方向：1）低速和中高速主机遥控系统

9、关键技术研究。2）全船监测报警系统关键技术研究。3）阀门遥控系统关键技术研究。4）机舱自动化数字平台综合管理系统。3.2综合船桥系统研究方向主要是突破船舶导航信息化技术和船舶驾控自动化技术，完成船舶导航、驾控、避碰、通信一体化集成，构建高度信息化、自动化的全船统一操控和管理平台，通过系统核心技术攻关和系统的模块化、标准化和通用化设计，开发出功能和性能达到国外同类产品先进技术水平的完全国产化的综合船桥系统。研究内容主要为：1）综合船桥总体设计研究。2）综合导航分系统信息化、智能化关键技术研究。3）综合驾控系统信息化、智能化关键技术研究。4）導航、操舵与主机遥控集成关键技术研究。3.3船舶动力自动

10、化公共支撑平台以提出船舶动力、自动化技术标准，构建船舶动力、自动化技术的体系框架，从技术发展顶层战略设计、标准以及成果推广应用等方面全方位构建船舶动力、自动化技术发展支撑平台为目标，研究以下一个方面的内容：1）船舶动力、自动化技术标准。2）船舶动力、自动化示范运行和推广应用。3）船舶工业战略技术研究：船舶工业战略技术的特点、作用和意义，船舶工业战略技术的体系框架，国外船舶工业战略技术发展状况，我国船舶工业战略技术发展思路、目标、方向、政策与措施等。4）船舶动力和自动化前沿技术发展研究：国内外船舶动力、自动化技术发展跟踪比较研究，国外船舶动力、自动化技术发展状况，我国船舶动力、自动化技术发展思路、目标、方向等4、船舶自动化未来的发展趋势在新时期的新形势下，我们必须要加强对于船舶自动化的研究，时时把握国际船舶发展的大体趋势，加强科研力度，始终以促进经济建设为指导思想，在技术升级的同时，辅助以先进的管理，对于维修管理条例等，要不断地完善和改进。船舶自动化技术将朝着数字化、智能化、模块化、网络化、集成化的方向迅速发展，这是未来国际船舶自动化技术发展总趋势。结论随着科学技术的不断发展，更加先进的船舶导航仪器（设备）将用于船舶导航，必将有效地提高船