船舶智能照明系统控制逻辑解析

刘日文

（中远海运重工有限公司 上海200120）

引 言

在陆地家居以及工作设施智能化程度越来越发达的今天，船舶控制的智能化已渐行渐近，船舶系统中对于智能控制的需求也越来越多，而能够实现无人控制的船舶几乎为零，所以对于船舶智能化的研究及应用已成为必然。作为船舶主要系统——照明系统的智能化，也就预示着向智能船舶又近了一步。本文通过对照明控制逻辑的研究分析及人体温度传感器（PIR）的使用，实现了智能照明控制［1］。

智能化船舶就是使用遥控控制，传感器等先进信息化技术，保证了船舶航行操作上的便利性，行驶上的安全性，同时又可以最大限度节约能源的消耗，简单的说，智能船舶就是为了让船东“省钱、省力、省心”。

本文以某支线集装箱船为基础，开展了智能照明控制技术的解析，填补了国内市场对于船舶照明智能控制的空白。

1 控制逻辑解析

1.1 双控控制解析

所谓双控控制，即两种不同类型的控制回路（或者相同），可以互不影响控制总回路的闭合和断?开。例如，其中一回路为中央控制系统（下文简称为“中控”），是脉冲形式的；而另外一回路为就地控制，是常开常闭触点形式的。通过在分电箱内部增加继电器及接触器可以实现双控控制，以下为此控制回路逻辑分析（参见图1）。

图1 某项目照明分电箱内部原理图A

图1中：XR（1、2）为中控控制端子；XR（3、4）为就地控制端子；KM1为照明灯具控制继电器。

灯具回路的原始状态为断开状态。在中控端，当脉冲信号发出，分电箱内部端子1、2 闭合，继电器K1得电，其触点改变状态，由原始15号端子连接16号端子转换为15号端子连接18号端子，接通电路，使继电器KM1得电，灯具回路点亮。

此时，在就地控制开关端，当就地开关改变状态，分电箱内部端子3、4闭合，使继电器K2得电，其触点改变状态，由原始11号端子连接3号端子转换为11号端子连接7号端子，此时KM1失电；反之同理。

1.2 转换开关控制解析

夜航时，驾驶室内部灯具要求全部关闭，而通往驾驶室走道的灯具需要全部打开，如此，船长从外部进入驾驶室时便会产生强烈的照度差，而琥珀色灯具的使用则会降低这个照度差（因为琥珀色灯具的色调与夜晚相似，可最大程度降低照度差）。船长由自己的办公室出来之前，启动转换开关，关闭正常灯具，打开琥珀色灯；到达驾驶室后，再次启动在驾驶室内的转换开关，关闭琥珀色灯，打开正常LED灯具。

具体逻辑如下（参见下页图2、图3）。

图2 某项目照明分电箱内部原理图B

图3 某项目照明分电箱内部原理图C

图2和图3中：继电器KM13用于转换控制；继电器KM4用于正常灯具和应急灯具；继电器KM5用于琥珀灯。

状态1：正常灯和应急灯点亮，琥珀灯熄灭

闭合“转换开关1”（即图2中XR端子11和12），K1继电器得电，K1触点改变状态（由端子10和端子2连接改为端子10和端子6连接），使继电器KM13得电；KM13触点改变状态（改为闭合），使图3中XR端子13和14闭合，继电器KM4得电，正常灯和应急灯亮起，同时KM4（常闭）触点断开，继电器KM5失电，琥珀灯失电，熄灭［2］。

状态2：正常灯和应急灯熄灭，琥珀灯点亮

断开“转换开关1”（即图2中XR端子11和12），K1继电器失电，K1触点改变状态（由端子10和端子6连接改为端子10和端子2连接），使继电器KM13失电；KM13触点改变状态，改为断开，使图3中XR端子13和端子14断开，继电器KM4失电，应急灯熄灭，同时KM4（常闭）触点恢复闭合状态，继电器KM5得电，琥珀灯得电，亮起。

以上转换方式的改变，主要依靠KM13的状态来实现，而KM13的状态主要依靠触点K1和K2来改变。根据图2和图3中K1和K2的原理显示：转换开关1和转换开关2任意一方动作，都可以改变KM13的状态。例如，转换开关1（即XR端子11和13）闭合，K1继电器得电，K1触点改变状态，KM13继电器得电；此时，如果转换开关2（即XR端子13和14）闭合，K2继电器得电，K2触点改变状态，KM13继电器断电；反之，则同样原理。

1.3 中控脉冲控制解析

“中控”即为船舶监测控制系统，监测控制系统对于船上所有设备进行监控控制［3］。本项目采取全船监测控制系统工作站联网形式，即分别在集控室、驾控室、船舶控制室设置工作站，并且在任意一个工作站都可以控制和监测全船的所有设备。对于本船的照明设备，采取的是脉冲形式的中控控制，根据脉冲信号的周期性特性，可以在使用过程中节省一部分的电能。具体控制逻辑如图4所示。

图4 控制逻辑简图

图4中R6和R3为控制灯具回路的继电器。当中控脉冲信号给出，（R1）—（R2-1）—（R6-1）回路通电，继电器R1得电，触点R1-1闭合、R1-2断 开、R1-3闭 合，（R6） —（R2-3） —（R1-3）回路通电，继电器R6得电，触点R6-1断开、R6-2闭合、R6-3闭合，脉冲结束；这时，各元件状态是：继电器R1失电，触点R1-1断开、R1-2闭合、R1-3断开，（R6）— （R2-3） — （R1-3）回路断电，（R6）— （R2-3） — （R6-3） 回路通电，并且自锁，继电器R6得电，灯具保持亮起［4］。各元件状态为：触点R6-1断开、R6-2闭合、R6-3闭合，触点R1-1断开、R1-2闭合、R1-3断开；当中控脉冲信号再次给出时，（R2）—（R1-2）—（R6-2）回路通电，继电器R2得电，触点R2-1断开、R2-2闭合、R2-3断开，脉冲结束。各元件状态为：继电器R6失电，触点R6-1闭合、R6-2断开、R6-3断开，继电器R2失电，触点R2-1闭合、R2-2断开、R2-3闭合，继电器R6失电，灯具熄灭；随后，各元件状态恢复原有状态［5］。

1.4 PIR控制解析

PIR传感器是“人体热度传感器”。其通过在一定范围内检测到人体运动发出的红外线，触发开关信号接通回路，点亮所在房间内的照明灯具，并且在一定时间内保持回路接通，类似产品诸如楼房楼道停车场的感应器等，但是PIR传感器的产品特性远远高于同类产品。

船舶行业中使用的PIR传感器具有覆盖范围广，可以手动调节传感器感应程度、通电时间等特点。其覆盖范围一般可达半径6 m、高3 m的空间，主要应用于生活区域的一些公共处所，如公共卫生间、储物室、会议室等，可保证船员在以上房间时灯具自动点亮，而在离开后一定时间内自动关闭灯具。这些设置可以根据船员的居住习惯设置，也可以根据出厂设置设定，这样既可以节省电力，也可以让船员住得舒适、便捷。

2 结 语

本文通过对“双控控制”、“中控控制”、“转换开关”以及PIR传感器控制的控制方式，展现出本项目在符合规范、规则的前提下新颖的设计逻辑，但这也只是智能船舶的冰山一角。真正的智能船舶应是完美自动化系统的化身，通过各个小系统下的每一个控制逻辑，实现更便捷的操作方式。相信在不久的将来，随着无线传输的发展，遥控船舶也将变为现实。操作者只需拿着一个平板电脑，就可以随时掌握船舶航行的状况、轨迹甚至主机的工况等。

时代在更新、技术在发展，“智能”船舶即将逐渐取替原有船舶，设计出更“智能”的船舶已经是时代的需要。