船舶机械设备中电气工程自动化技术的应用.pdf

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 44 船舶机械设备中电气工程自动化技术的应用 王 萌 左双瑜 袁诗雨 重庆交通大学，重庆 400074 摘要：摘要：现代科学技术促使我国电气自动化技术一直不断发展，整体使用范围也越来越广泛，而在船舶机械设备领域当中，相关技术管理层对电气工程自动化技术的关注度也越来越高。在社会发展体系当中，对于船舶运输和巡航的发展是我国实现水域控制能力提高的关键主体，也是重要表现，再加上目前船舶机械设备正在向着自动化的方向不断发展，所以能在很大程度上提高船舶运输与巡航的能力，而且各种电子技术一直都在突破，所以电子工程自动化技术一定会全面促进船舶行业的高速发展。文章对船舶机械设备中电气工程自动化技术的应用作出详细阐述。关键词：关键词：船舶；机械设备；电气工程自动化；技术应用 中图分类号：中图分类号：U665 在电气工程自动化技术得到全面发展的今天，我国针对此技术的应用和理解深度一直都在深入拓展，这无疑从多个方面都展现出电气工程自动化技术的意义和价值所在。将电气工程自动化应用到船舶机械设备领域当中，可以对船舶业技术体系进行全方位的创新，同时还能在船舶业发展基础上，提供更加科学完善的系统支持，改善和优化内部电力系统。而基于现代科学技术全面发展过程中，电气工程自动化还会衍生和催化出更多先进工艺技术，这在很大程度上促进了船舶行业的全面发展，特别是从电气工程自动化技术优点以及实践应用情况不难看出，在电气工程自动化技术的支持下，会有效地改变船舶系统电压等级，将高压电系统引入其中，从而实现对船舶能源的保障。除此之外，此技术还对船体电器设备作出全方位改造，把传统数量众多且复杂的设备替换成模块化、高智能设备，简化操作难度的同时，提高运行效率和运行质量。1 电气工程自动化技术分析 现如今，电气工程自动化技术覆盖范围越来越广泛，其中主要包括石油、电力、建筑等多个行业。但是综合分析来看，站在整体发展角度可以看出电气工程自动化技术主要分为内部软件系统、硬件系统以及系统技术，其中硬件系统主要指的是各种控制设备和仪器，或者是按照指令进行作业的仪器等；系统技术则属于一项综合性的技术架构，包含内容较多，比如硬件集成技术、软件集成技术、软硬件集成技术等；而作为任何企业发展运行自动化系统中较为关键且核心的技术，电气工程自动化技术系统主要包含管理软件、控制软件以及测量软件等1。利用以上所描述出的软件、硬件以及系统技术等实现各个机械设备操作流程的协同作业，就能更进一步的实现设备操作自动化与智能化控制，而计算机控制技术在其中的全面应用，可以很好地提高产业自动化能力，提高企业自身市场竞争力，并不断地对自身产业结构进行调整与优化。2 船舶机械设备中电气工程自动化技术应用 船舶当中会涉及到大量的电器设备，比如常见的信号传输系统、通信设备、照明系统、操控系统以及电动传动装置等。以上各种操作系统与设备之间各种功能存在必然联系，但是功能本质各不相同，所以实际操作期间的技术原理也各不一样。随着电气工程自动化技术的不断发展进步，船舶机械设备自身电气控制系统也发生了非常大的变化，相较于传统依赖人力操作的方式来说，现代船舶机械设备已经全面实现了系统与装置的自动化控制。在集成控制体系下，船舶运行能力以及发展水平也得到很大的提升。而各种先进技术也逐渐延伸到整个船只的电气系统以及电气设备控制当中。2.1 自动化 现代社会，计算机技术、信息技术、通信技术、网络技术等诸多技术都在快速发展，这也间接性地促中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 45 使船舶自动化水平得到全面提高，实现自身机制在新时代背景下的稳步前进。而在船舶自动化系统控制水平全面提高期间，其内部各种属性都得到全方位地加强，比如各种系统、设备的智能化控制水准等。基于自动化控制的船舶内部系统当中，经常会使用到两个独立的变电站，虽然两者从表面看属于独立系统，但是在关键时刻会成为相辅相成的系统控制工具或者是备用系统等，从而实现其自身效益最大化。以上两个变电站的主要任务就是负责控制整个船舶上的控制系统、电气设备等；并根据不同机械设备的自动化条件、自动化程度以及具体用途等对各项设备功能进行区分，比如：船舶内部自带的检测报警系统以及自动导航系统，各种系统都会在系统内部分站以及母站支持下实现全程控制，顺利传输各种数据的同时，完成智能操控。而且在网络化技术支撑下，当前船舶也衍生出比较完整的控制整体，这一整体能够满足每个控制环节的要求需求；特别是在系统操作的关键性时期，只需要激活需求量的变电站就能实现对船只的整体操控与控制，并实时监控。2.2 综合导航 目前，有很大一部分船舶所使用的驾驶系统、操控系统等都是单人模式的驾驶导航系统，也就是说，现在船只的运行只需要一个人进行单独操控就可以实现，这种操控系统不仅可以提高海员工作效率，最关键的是系统本身有着非常强的综合性以及控制能力，可以实现对驾驶室的全面监控。而且综合船舶运行状态，系统会为船员提供航海图，提高了驾驶的自由感与体验度；在实操过程中，此系统不单是可以掌握以及提供船只当前的航速、航行方向、所处位置等关键信息，同时还可以获得周围物质环境、空间环境等必然条件。另外，此系统在搜集和处理大量图像信息时，能为船员绘制出适合控制船只的航海路径、航线建议等，将危险因素或者是危险目标和物体利用警示信息标注；在导向系统的支持下，自动化规避船只，从而全面提高航海的安全性与稳定性。2.3 遇险安全 从船舶自动化技术体系发展历程可以得知，早在上个世纪七十年代的时候，国外一些行业体系就已经在开发和使用海洋卫星，通过海洋卫星系统来实现海洋船舶之间的各种通信连接以及相互定位等。随着技术发展，在多年的尝试下，直到 1979 年正式成立了国际海事卫星通信组织，此组织会对全球范围的所有海洋卫星系统进行全覆盖，并为世界各国提供多样化的航海服务、航海帮助以及航海通信信息等。其中被大众所熟知的就是 EGC 服务系统，此服务可以保障船舶运行期间获得更加稳定的通信能力，保障船舶在遇到问题时，能够有更稳定且信号传输距离更远的技术系统支持其与其他船舶或者是站点进行交流等。另外，这种技术服务还可以及时发布海上风暴情况或者是海情信息等，这样航海者就可以根据警报信息提前做好各种准备工作。此系统主要是由三种组织结构构成，分别是传播电台、陆地基站、海洋卫星；三大系统、三大组织的通力合作为海上运行的船舶、船只保驾护航。目前，我国相关学者针对此领域一直在加大研究力度，所以在电气工程自动化技术加持下，航海技术不单是要满足上文所提到的各种要求，更多的是要具备各种安全保障技术。简单来说，我国大部分的公海船只使用的都是八五技术，然后把 GMDSS 技术系统嵌入其中，这样就可以提高各种船只的航海沟通能力；从相关调查数据显示，我国大概百分之八十以上的远洋船只所使用的都是这种系统，此系统还能在移动通讯模式不断变化过程中提供各种服务内容，如：乘客联系方式、旅游服务、港口指示、货物卸载计划、货物卸载情况、船舶运输环境、船舶设备运行情况、导航数据。以上各种功能都是 GMDSS 技术系统必备功能，而且此系统在不断发展过程中，还可以实现海事卫星系统与海陆空通信的连接，以此来促进航运服务的全面发展。2.4 GPS 系统 在电气工程自动化技术的辅助指导下，我国船舶领域已经形成了属于自身发展体系的 GPS 系统，此系统的建立促使船舶行业在当前发展基础上实现了进一步的延伸。首先，GPS 系统不仅可以保障船舶运输的安全性与稳定性，同时也是船舶事故抢险救援过程中所中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 46 必不可少的物质保障基础。随着当前科学技术的不断发展创新，现阶段投入到船舶机械设备当中的 GPS 系统精确度已经有了很大提高，对于航行数据的误差控制距离可以缩小到几米内，以此来为航行提供更加精确的路线信息，也能争取到更加充足的救援时间等，辅助相关救援主体在最短时间到达现场实施救援。将损失降到最低的同时，强化对人民生命财产安全的保障。3 船舶设备电气工程自动化技术发展趋势 3.1 船舶设备能量管理 在船舶机械设备的电子控制系统当中，能量管理系统是最重要的组成部分之一，同时也是保障整个控制系统高效化运行的关键保障。对于能量管理系统来说，属于电控系统中较为重要的体系，此系统可以在限制功率分配的情况下，为船舶机械设备驱动提供足够的能源，因此也具备设备状况控制的作用。而以上系统主要运行原理：数据采集电路会实时对船舶机械设备相关状态信息和数据进行收集，然后将收集到的数据阐述到系统单元当中，对数据内容进行解析和研究，以此来获得下一步行动指令，一旦船舶机械设备内部功能模块接受到相关行动指令之后，就可以执行工作2。在整个工作过程中，还可以确保其各方面功能状态良好，既实现了能源供应稳定，也可以确保船舶机械设备正常行驶。除此之外，还可以对船舶行驶过程中产生的数据进行收集分析，进行检测和诊断，及时发现其中存在的问题，以便于快速制定解决措施。另外，能量管理系统在实际运行时还可以选择不同的控制方式，目的就是保障操作有效性，清晰地显示出能源传输状态，以此来实现控制系统的稳定性和安全性，保障各项功能正常运行。3.2 船舶机械设备集成管理 自动化控制技术的集成管理工作重心应该偏向于运行质量控制系统以及数据共享机制的全面优化。单从运行质量控制系统来说，要通过当前广泛普及的网络技术、通信技术来实现，基于当前运行模式体系之上进行船舶机械设备质量检测标准和检测程序的制定，保障运行操作的规范性。其次就是要利用网络技术对各种船舶机械设备进行故障检查，防止出现集成度不够的问题；而针对数据共享机制优化管理工作，要以船舶机械设备内部各机组单元独立运行的方式实现3。比如在设备设计过程中，可以使用统一标准的结构模块进行数据共享机制建立，构建出电气自动化操控平台，强化控制效果，保障后续可持续发展。3.3 船舶机械传感器设备 传感器设备的使用在船舶运行中有着非同寻常的意义和作用，现阶段使用的大部分传感器都是由转换元件和敏感元件两个部分组成。航行时，传感器能通过敏感元件捕捉到多种有效信息，然后经过转换元件处理以后实现对数据信息的传输，计算机控制系统会收到更为优质的信息数据，然后就能按照航行要求对各个操控流程的机械设备进行针对性控制4。在电气工程自动化技术应用到船舶整个体系时，需要的传感器数量也是相对巨大的，再加上船舶操控环节较多，需要做好多方监控工作，伴随着计算机控制技术和自动化技术的不断深入，传感器使用范围也逐渐广泛，因此对计算机控制技术所产生的辅助作用也更加地明显。3.4 船舶驱动控制系统 在实际使用驱动控制系统方面，直接决定着船舶航行过程中的安全性与可靠性，但是介于驱动控制系统当中的结构组成非常繁琐，同时还涉及到多个控制器基础设施、控制器协调基础部件、开关磁阻结构、感应电机、发动机、变速箱等，这也就导致各种不同类型的驱动装置在实际控制方式上也有着多元化的特征，并且差异性较大5。在正常情况下，驱动控制系统在实际运行时，可以在开关磁阻电动机设备的电压与角度位置合理控制的条件下，利用直接转矩形式或者是矢量控制形式等方式直接开展工作，这样就可以借助感应电机控制器设备优势，逐渐进行驱动控制工作，实现两种能源交叉供应6。4 结束语 综上所述，当前船舶行业对电气工程自动化技术一直都在深入研发和使用，希望能研究出与自身发展体系更加契合的技术模式，这样也会为船舶管控技术与航运水平发展奠定坚实基础，扩大提升前景。但是需要特别注意的是，在此期间必须要强化对电气工程中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 47 自动化技术的重视，做到技术思考与深入理解，并在此基础上对电气工程自动化管理条例和管理制度进行全方位的完善。使用科学合理的规章制度对电气工程自动化技术应用提供保障，发挥其真实作用和效益，同时也可以保障船舶航运更加地稳定安全，各种运行与操作控制更简单明了，推动行业领域可持续发展。参考文献 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