探讨船舶电气自动化系统可靠性保障技术的应用

邵伟

摘 要：船舶电气自动化系统，具有电子信息化和网络可控化的系统特征，这一系统的出现，促进了船舶运行效益的提升，推动了综合船舶的网络化建设。在船舶电气自动化系统中，可靠性保障技术是保障系统正常稳定运行的关键性技术，能够大大提升了船舶运行效率及其安全性，提高了船舶运行信息的准确性，目前广泛应用的技术类型有电力推进技术、容错保障技术、储备冗余处理技术和电磁兼容保障技术。

关键词：船舶电气自动化系统 可靠性保障技术 应用

随着科学技术的发展，自动化系统已经广泛应用在交通、工业生产等多个领域的机械自动化控制中，比如说船舶的电气自动化控制系统。船舶电气自动化系统由船舶导航与驾驶自动化系统、船舶船岸信息一体化系统、船舶机舱自动监测系统以及液货装卸自动化系统等多个信息化模块组成，实现了船舶航行、装载自动化，大大提升了船舶之间的信息交流效率，促进了船舶综合自动化体系的建设[1]。作为能够有效提升船舶运行效益的科学技术，船舶电气自动化系统的相关技术理论体系研究不断深化，其中就包括了可靠性保障技术，这一技术的可靠性和稳定性，是船舶自动化系统正常运行的技术保障。

1.船舶电气自动化系统可靠性保障技术的应用价值

二十一世纪以来，与人类生活联系最为紧密发展最为迅速的，莫过于计算机技术，船舶电气自动化系统中的技术核心，便是计算机技术。经济的发展，离不开交通运输行业的支持，船舶是一种现代化的运输工具，船舶电气自动化系统的应用，促进了以信息技术为基础的交通网络的构建，能够大大提升船舶运行的有序性和安全性，提高船舶运行速率。整体上来说，船舶电气自动化系统具备以下两个基本特征：①电子信息化。传播信息交流是船舶航行安全性、经济性的基础，在航行期间，必须船舶与陆地、船舶之间都应该保持良好的信息交流，避免因为天气等环节因素造成的安全事故，同时能够加强船舶运行控制的稳定性；②网络可控化。仪器设备的使用，使得船舶电气自动化系统中的数据能够实时共享到信息中心，经过网络管控系统的处理发布工作指令，使得船舶的电气设备处于最佳运行状态，提高船舶运行的自动化水平[2]。

自动化控制系统的应用，虽然有效提升了机械生产效益，降低了人工成本，但是由于机械控制的系统性和自动化程度比较高，一旦系统控制中心接受信息有误，作出错误指令，就很有可能引发安全事故，或者是某个环节发生故障，导致整个系统瘫痪，在这种情形下，船舶电气自动化系统的安全性和准确性无法有效保障，将引起较大的经济损失。在这一系统中，加强可靠性保障技术的应用，以信息的精准控制，有效隔绝外界环境对系统产生的干扰，确保船舶系统的信息准确性，能够使得系统的正确运行得到有力的保障。同时，通过系统冗余设计，能够确保系统某一环节出现故障时，有相同的备用电气设备，保证整体系统仍能正常运转。可以说，船舶电气自动化系统的应用，提高了船舶运行效益，而可靠性保障技术的使用，则是这一系统效益实现的基础。

2.船舶电气自动化系统可靠性保障技术

2.1 电力推进技术

船舶电气自动化系统运转的基础，是电力推进技术，在这一技术中，有多种技术类型，其中电力交流传动技术由于在电气船舶自动化系统安全性与可靠性的保障中有独特的技术优势而被广泛应用。交流传动技术有两种主要技术设备类型：①交流无换向器电动机，使用变频器进行同步调速，完成电源交流-交流之间的转换，一般在低速运行时使用，以防影响船舶输出频率；②直流无换向器电动机，使用变频器进行同步调速，实现交流-直流-交流之间的转换，使得船舶与螺旋桨同步运行，同时了根据船舶航行区域的不同调节运作模式，比如在公海是可快速航行，使用（超）同步转换模式，到港口或者较小的航行区域，降低电力交流推动运行速度，通过航行模式的转换保证运行安全。

2.2 储备冗余处理技术

船舶电气自动化系统通过信息的采集进行系统的集中控制，环环相扣，因此一旦某个环节出现故障，就有可能导致整个控制系统失灵，有较高的安全风险，同时会影响船舶的航行，造成经济效益的损失，因此必须进行冗余设计，加强备用电气设备的装置。一般情况下，船舶电气自动化系统的工作母站、分控制系统和工作分站都有若干个，会设置相对应的备用工作系统，比如说有两个工作母站，分别独立设置在机舱控制室与驾驶室，可单独或同时操作，互为备用。冗余设计的控制系统都是相互独立的，一旦其中一个发生故障，可以马上启用备用系统，确保整个船舶电气自动化系统的正常运行[3]。

2.3 容错保障技术

容错保障技术的作用，是确保整个船舶电气自动化系统信息中枢系统的信息传递与正常运转的一项可靠性保障技术，是用于修复系统故障的错误容忍性技术。船舶电气自动化控制系统是一个信息一体化系统，可实现数据共享，由中枢系统根据仪表数据进行运行指令的发布，一旦某个环节出现故障，就会导致信息错误，影响系统整体指令的科学性与准确性[4]。在检测系统监察系统故障是，会以电子信号的方式将具体故障信息传达到决策系统，根据故障等级作出应对，在故障等级不高时，只需停止故障设备的运行，开启备用机组即可；若故障等级较高，比如主体模塊发生故障，应立马停止船舶的航行，发出阻塞信号，直到故障修复。

2.4 电磁兼容保障技术

船舶电气自动化系统的运转，依靠来自各个电气设备仪表的数据，因此信息准确性是保证系统运行的基础。针对电力干扰所致的信息交流问题，可以采用电磁兼容保障技术来解决。从干扰源、敏感体、耦合电路等三个电磁干扰产生要素着手，能有效消除电磁干扰因素，具体地有以下3种方式：①变压器的隔离。在船舶电气自动化系统中，交流电源是产生电磁干扰源的主要物质，通过电气设备单独供电，可以有效解决这一问题，但可行性较低，一般只能采用分离系统中的供电装置与强电装置的方式，或者是设置变压器、滤波装置，净化高频干扰信号；②设置RC吸收设备。在船舶上的电器设备开启或断电的过程中，可能会引起电流都动，产生电弧，造成电磁干扰，RC吸收设备可抑制设备电容两端的电压突变，消除船舶上电气设备启停由于电流突变而造成的电磁干扰；③改善传输介质。使用电磁屏蔽技术，进行空间干扰，切断电磁干扰源的传输，或者是屏蔽电缆，进行空间隔离，阻隔电磁干扰信号的传导，降低电磁干扰强度。

3.结语

科学技术的发展，推动了工业生产制造水平的提高，促进了机械化自动化生产体系的建设，这样虽然大大提高了工业生产效益，但是同时由于机械的非智能化，也是的各个生产环节埋下了巨大的安全隐患。安全性保障技术，顾名思义，就是保障系统安全运行的一类技术，是机械自动化生产体系中的一个关键性组成部分，能够及时发现系统故障，降低故障风险，减小经济损失[5]。在船舶电气自动化系统中，安全性保障技术包括容错保障技术、储备冗余处理技术等，能够在故障发生时及时察觉，启动备用装置，确保船舶自动化控制系统的正常运行，是船舶现代化控制体系中的关键性技术。