盧時俊

（大連中遠海運重工有限公司，遼寧大連116113）

0 引言

任何一件事情都存在兩面性，船舶自從應用了電氣自動化以后，成功地提高了運行以及監(jiān)測方面的效率，航行途中的安全性也有了較大幅度的提高，為船上的人員和財產(chǎn)安全帶來保障。自從進入了新紀元，我國船舶在電子自動化技術方面有了較大的提高，并且自動化的系統(tǒng)也逐步覆蓋到了一些比較大型的船舶當中，并且推進了船舶電氣自動化功能在通訊導航系統(tǒng)中的應用，進一步加深了船舶數(shù)據(jù)系統(tǒng)與岸基數(shù)據(jù)系統(tǒng)的鏈接和信息交換、自動控制等功能。由此，上述過程都能夠使自動化控制得到充分利用。同時，這些年我國科學技術不斷發(fā)展，船舶自動化控制也逐步加強，并向著綜合化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。因此，本文主要結合近些年船舶在電氣自動化控制方面的工作經(jīng)驗，從不同的角度探討關于自動化控制相關的安全性方面的問題。

1 概述

自1980年開始，中國在自動化方面的技術就有著較快的發(fā)展和提高，緊接著便在船舶領域進行了重要的應用。關于船舶在電子自動化控制方面包含了多套系統(tǒng)，具體有：電控系統(tǒng)、電子渦輪機，船舶無人值守，海圖監(jiān)測，機艙自動化報警等電子控制方面的系統(tǒng)。此外，船舶電氣自動化控制中還有駕駛室中的電子控制系統(tǒng)。由此船舶自動化也更具科學性。但如果自動化系統(tǒng)中，一旦存在問題，就有可能讓系統(tǒng)癱瘓。所以如何才能夠讓船上的電氣自動化控制在一個安全的范圍內，是非常重要的問題。自動化控制的意義就是由一個系統(tǒng)來支配并且管理多個不同的電子元件，并且在一定的環(huán)境情況下執(zhí)行各種各樣的操作?？偟膩碚f，船舶電氣自動化方面的結構是很復雜的，并且在船舶安全的運行方面也有著很大的作用，因此，全面評估船舶電氣自動化的安全性非常重要。下面具體分析關于船舶電氣自動控制方面的研究和情況。

1.1 船舶電氣自動化的綜合發(fā)展

我國船舶電氣化的綜合發(fā)展與計算機技術有著密切聯(lián)系，在計算機控制技術下可以使船舶內部的電氣控制整合在一起，并借助該界面對電子系統(tǒng)加以控制。這一綜合控制過程能夠防止出現(xiàn)事件難以控制的情況，并且一些電子元件過多也會導致一些重復、多操作、未操作的問題。如果運用以往的操作步驟就可以在很大程度上提升船舶運行的穩(wěn)定性與安全性。

1.2 船舶電子自動化的網(wǎng)絡覆蓋

以往我國船舶電子自動化未得到廣泛地運用，這時船舶的導航控制往往是由船上的一系列控制系統(tǒng)獨自工作，以完成航線的指引，而船上各個電氣系統(tǒng)的控制也是由人工完成具體的操作。這時，如果電氣自動化控制中存在一些問題，就會較難解決，還會引發(fā)一系列慘劇。比如：以往最著名的泰坦尼克號便是由于當時船舶缺少科技網(wǎng)絡系統(tǒng)的全覆蓋，僅僅依靠船舶上的導航系統(tǒng)，難以發(fā)現(xiàn)前方的冰山，發(fā)現(xiàn)后又由于操作和控制難以正常進行，最終導致嚴重的后果。當船舶上覆蓋了全面的電子自動化網(wǎng)絡系統(tǒng)后，能夠提前完成航線的偵查過程，在發(fā)現(xiàn)冰川后，使船舶全體的網(wǎng)絡體系完成航線改變的過程，對此進行規(guī)避。同一個時刻，船舶在電子自動化的網(wǎng)絡上面也要進行數(shù)據(jù)方面的采集，這樣才可以更快地熟悉以及操作整個系統(tǒng)，為整個船舶的運行提供有力幫助。

2 船舶電氣自動化技術安全性問題

以上主要講述了關于船舶電氣系統(tǒng)存在的一些好處，同時也闡述了關于船舶電氣化系統(tǒng)中的優(yōu)點，如何進一步保障船舶穩(wěn)定、安全的運轉。不過，很多事物都不會十分完美，比如船舶電氣自動化系統(tǒng)的全方位覆蓋會使船舶電氣自動化控制安全性人員產(chǎn)生依賴性，也可能造成更多損失。所以說，作為船舶電氣自動化控制人員應當盡可能地對其中的損失進行彌補，進而保障船舶電氣化自動技術得到解決，使安全性問題得到落實。現(xiàn)階段，我國船舶自動化技術中的安全問題主要包括下面幾點：

2.1 電磁安全問題

對于船舶電氣自動化技術來說，實施的前提就是有電磁技術的保障。不過，船舶電磁安全問題較易受到船舶運行的影響與干擾。許多船舶的運行都位于海面上，并且每當出現(xiàn)比較惡劣的天氣時，就會對于船舶上面的整體電磁系統(tǒng)造成一定的干擾。而船舶內的一些空間往往比較狹小，其中的電子元件設備安裝也較為緊密，這會使電子干擾問題出現(xiàn)的頻率大幅提升。那么，船舶在具體運行中應當盡可能避免天氣情況的影響與干擾。其實電磁技術在整個船舶電氣自動化技術應用過程中具有非常重要的作用，也是其得以實施的一個大前提。同時，許多船舶在一般運行情況下，會遭遇特殊惡劣的天氣，有時候甚至會對整個電磁系統(tǒng)造成一定的損壞，并且會遭受到電磁干擾。如圖1所示，燃油量信號和油路控制信號就是采用電氣自動化控制功能實現(xiàn)的，如其受到電磁干擾，信號失真，那么就會出現(xiàn)噴油量誤差，影響系統(tǒng)的正常工作。

圖1 燃油噴射控制原理圖

2.2 系統(tǒng)設備的錯誤率問題

其實電氣自動化技術在運行時具有方便、快捷、穩(wěn)定等特點，不過在一定情況下也會出現(xiàn)一些錯誤，并且具有一定的錯誤率，系統(tǒng)設備的錯誤率是難以改變、逆轉的，往往會發(fā)生在電氣設備運行、安裝的過程中。但是，船舶電氣設備的安裝與制造具有較高的安全度，并且運行過程中的錯誤、問題也應在設備制造調試過程中確認并解決，但是其也會隨著使用期限的增加而提升。以上的船舶電氣自動化控制的錯誤率、故障是難以避免的，即使能夠在后期的維護與保險中使錯誤率降低，仍很難避免錯誤的出現(xiàn)。而出現(xiàn)船舶電子自動化控制安全性的錯誤，便會使整個電氣系統(tǒng)出現(xiàn)問題，甚至影響其控制邏輯，造成較大損失。

2.3 控制線路單一問題

對于船舶電氣自動化控制來說，其中的優(yōu)勢是易于操作，而且還應當進一步通過駕駛艙內部的總操作系統(tǒng)完成整個操作過程。不過，如果船舶電氣自動化總操控系統(tǒng)中某些部件或者功能出現(xiàn)問題，就會使自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題，這時整個船舶電氣設備便會處于沒有目標的狀態(tài)下。同時，總操作系統(tǒng)一旦出現(xiàn)一些故障、錯誤操作，其產(chǎn)生的危害是難以反轉的。此外，船舶電氣自動化控制的線路較為單一，枝干設備也較易出現(xiàn)問題。而且，船舶電氣自動化控制面臨著系統(tǒng)關閉的問題，如果想要保障整個操作系統(tǒng)的控制功能正常工作，就要盡可能降低故障的出現(xiàn)頻率，避免損失進一步擴大。電氣自動化在實際的操作過程之中存在能夠讓船舶的操作變得更加簡單、更加便捷，并且駕駛艙內部的總操作系統(tǒng)具有最高級別的優(yōu)先選擇功能和控制功能，同時具有冗余功能，動態(tài)監(jiān)測和自動問詢系統(tǒng)是否發(fā)生錯誤的報警功能，這樣可以以最快的速度發(fā)現(xiàn)潛在的危險，實現(xiàn)及時報警和動態(tài)監(jiān)測反饋結果的功能。在船舶電氣自動化控制系統(tǒng)中，雖然對于一些設備容錯、電磁的安全以及線路控制等一系列的問題都不能忽視，而且上文中所述的問題都會給船舶電子系統(tǒng)造成比較嚴重的影響，但自動化系統(tǒng)對提高船舶航行安全性的作用不可替代。因此，作為船舶電氣自動化控制人員應當在具體的使用、安裝過程中，提前做好檢測工作，確保系統(tǒng)中每個組件處于準工作狀態(tài)，保證系統(tǒng)的邏輯控制正常，反復調試測試必要的控制功能，使整套系統(tǒng)處于正常的控制狀態(tài)，以便隨時投入工作中。

3 提高船舶電氣自動化控制安全性的具體措施

3.1 采用抗電磁干擾技術

電磁干擾是客觀存在的一種物理現(xiàn)象，其可能引起設備性能降低和損壞電子元器件，削弱電氣控制信號，甚至產(chǎn)生錯誤的控制信號。而且會增加線路發(fā)熱量，減弱信號傳導率。為此如何減少電磁輻射對線路的干擾成為了電氣自動化控制的關鍵所在。通常采用如下技術減弱電磁干擾：濾波技術根據(jù)頻率選擇性地抑制干擾信號；接地技術，可保護人身和設備的安全，通常采用串接電阻接地和阻隔環(huán)路接地；屏蔽接地，可有效的抑制電磁干擾在空間上的傳播，并切斷輻射干擾的路徑，有效降低電磁干擾對信號源的干擾程度。

3.2 改善控制網(wǎng)絡布線方式

船舶電氣控制線路與陸地上自動化控制系統(tǒng)不同，其控制線路結構往往比較單一，由于短路或者斷路，接觸不良等原因就很容易使系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如需增加系統(tǒng)穩(wěn)定，就需要改善控制線路的布線方式，同時盡量增加雙通道冗余功能，確保某一路出現(xiàn)故障還有備用線路可以傳輸信號。對于數(shù)據(jù)傳輸通常采用光纖銅線分布式布線及CAT6及以上規(guī)格的以太網(wǎng)絡布線，而對于超過100 m的較大規(guī)模網(wǎng)絡系統(tǒng)通常采用單模光纖網(wǎng)絡布線，以便提高數(shù)據(jù)通訊的安全性和可靠性。

3.3 增強設備元器件容錯能力

所謂的容錯能力就是設備及其元件在出現(xiàn)故障時候的容忍錯誤的能力，當系統(tǒng)中某些組件不能正常工作，而整套系統(tǒng)仍能正常執(zhí)行其控制功能這個就是容錯技術。常用的容錯技術有：檢查和診斷系統(tǒng)故障的技術；錯誤防范技術和錯誤影響弱化技術；冗余設計技術等

3.4 改善數(shù)據(jù)信號傳輸介質

網(wǎng)絡技術飛速發(fā)展，最原始的數(shù)據(jù)傳輸介質有對線、絞線、屏蔽雙絞線、同軸電纜等，后期有俗稱的網(wǎng)線CAT5，以及升級的CAT6、CAT7等，伴隨網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)在應用較為廣泛的數(shù)據(jù)傳輸介質有光纖、無線網(wǎng)絡、微波、紅外、藍牙傳輸?shù)?。不同介質其傳輸數(shù)據(jù)的能力也不同，需根據(jù)需求選擇合適的傳輸介質，以便達到網(wǎng)絡數(shù)據(jù)高效傳輸且成本控制在合理的范圍內，而不是一味追求介質的高新化。

4 船舶電氣自動化控制安全性的影響

想要充分發(fā)揮電氣自動化控制技術在船舶運行中的積極作用，就需要借助第3部分中闡述的多種方式努力提高其安全性，從而使船舶穩(wěn)定、安全航行。船舶制造企業(yè)需要充分重視電氣自動化控制安全性的影響，主動投入更多的研究力量與資金，努力創(chuàng)新電氣自動化控制技術，在創(chuàng)新技術的道路上大步前進，爭取擁有屬于自己知識產(chǎn)權的產(chǎn)品，從而打破一直以來電氣自動化產(chǎn)品在中低檔徘徊的現(xiàn)狀，激勵我國船舶電氣自動化控制基礎有更大的改革與創(chuàng)新，把優(yōu)化電氣自動化控制技術的方式建立在創(chuàng)新核心技術方面，這不僅可推動行業(yè)市場的技術發(fā)生巨大變革，而且還可顛覆以往落后的經(jīng)濟發(fā)展模式。

5 結論

綜合上文，自動化控制其實際內容就是由一個系統(tǒng)同時能夠管控多個不同的配件，在一定的環(huán)境之下完成各種不同的操作。簡單來說，船舶關于電氣自動化的結構較為復雜，也對很多船舶的安全運行具有一定的幫助，但其中也有風險。只有做好前期的檢測工作，才可以進一步找到其中的問題，采取有效措施使船舶電氣自動化的穩(wěn)定性、安全性得到保障。這樣才能保障船舶的運行安全性和可靠性。