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   船舶自動化設(shè)備是為船舶配套的核心裝備之一，包括機(jī)艙自動化、航行自動化、船岸信息一體化、裝載自動化、液位遙測、閥門遙控、姿態(tài)平衡等子系統(tǒng)，涉及的技術(shù)門類眾多，且具有顯著的多學(xué)科交叉特征。近來國際上關(guān)注度較大的船舶自動化系統(tǒng)若干關(guān)鍵問題，有船舶動力裝置故障診斷、船舶機(jī)艙無線傳感網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)準(zhǔn)模塊自動配置等。

　　船舶動力裝置故障診斷

　　Kongsberg Maritime公司的發(fā)動機(jī)軸承磨損監(jiān)控系統(tǒng)（BWM)通過CAN網(wǎng)絡(luò)與AutoCheif C20自動控制系統(tǒng)連接，采用模擬圖顯示磨損量和測量數(shù)據(jù)變化趨勢。該系統(tǒng)安裝在由韓國現(xiàn)代三湖重工為挪威船東Kristian Gerhard Jebsen Skipsrederi(KGJS）公司建造的8艘12萬dwt成品油船上的、由現(xiàn)代重工制造的MAN B&W 6缸S70ME-C8低速柴油機(jī)上，一旦3個曲柄系軸承（十字頭軸承、曲柄銷軸承和主軸承）任何一個出現(xiàn)突發(fā)故障的跡象，就會提前報(bào)警并采取預(yù)防措施，可避免計(jì)劃外的保養(yǎng)和船舶停運(yùn)的損失。KGJS將BWM看作是向?qū)嵤┣罢靶员ｐB(yǎng)邁進(jìn)了一大步，這將有助于實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)大修的最佳間隔時間。

　　Kittiwake Developments的新型LinerSCAN發(fā)動機(jī)缸套磨損系統(tǒng)將用于德國Flaeisz公司運(yùn)營的17艘船舶上，該系統(tǒng)可優(yōu)化氣缸潤滑油供應(yīng)量，及時向船員提供可能出現(xiàn)的發(fā)動機(jī)嚴(yán)重磨損、發(fā)動機(jī)潛在損壞和故障等重要信息；采用磁測量儀，測量使用過的氣缸潤滑油中的含鐵量，報(bào)告磨損所導(dǎo)致的變化，清楚顯示高機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力時間長度。使船上的輪機(jī)人員能預(yù)知磨損趨勢，采取相應(yīng)的預(yù)防措施以避免巨大的停船損失；并采用適當(dāng)?shù)木S護(hù)計(jì)劃，減少取樣和實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，使缸套磨損最小化，且能探測催化顆粒的侵入。

　　荷蘭挖泥船專業(yè)公司IHC Merwede與Pruftechnik Nederland NV合作開發(fā)的振動狀態(tài)監(jiān)控程序是挖泥船全壽命支持方案的一部分，測量數(shù)據(jù)取自主要旋轉(zhuǎn)部件如泵和齒輪箱，以監(jiān)測零件配合公差可能存在的反常狀況，保證早期探測、分析并預(yù)報(bào)更換關(guān)鍵部件的最佳時間，或確定何時必須進(jìn)行維修。Pruftechnik Russia公司將Vibrotip EX型數(shù)據(jù)收集儀應(yīng)用于Novoship所經(jīng)營的60艘液貨船，監(jiān)控旋轉(zhuǎn)機(jī)械如泵、風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)，特別注意其振動的嚴(yán)重程度、軸承狀態(tài)、空蝕、旋轉(zhuǎn)速度和溫度。

　　Marine Software公司對振動監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了升級，并用于P&O Ferries公司的16條船上，輪機(jī)人員把例行計(jì)劃保養(yǎng)的一部分紀(jì)錄的振動讀數(shù)，下載到RCM軟件中，該軟件可向設(shè)備操作人員提供機(jī)械狀態(tài)簡單的紅綠燈式判斷，并可查閱歷史。

　　我國國內(nèi)各大學(xué)、研究所對于船舶動力裝置的故障診斷系統(tǒng)相關(guān)研究很多，但國內(nèi)研究成果大多局限于實(shí)驗(yàn)室階段，鮮見獲得實(shí)船應(yīng)用成果。

　　船舶機(jī)艙無線傳感網(wǎng)絡(luò)

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)本身源自軍事上的需求，現(xiàn)代信息化戰(zhàn)場上，需要一種無中心、分布式控制、可快速臨時組網(wǎng)、多跳的無線移動通信系統(tǒng)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有高容錯、抗毀性，而且隱蔽性強(qiáng)，是數(shù)字戰(zhàn)場無線數(shù)據(jù)通信的首選技術(shù)，是軍隊(duì)在敵對區(qū)域中獲取情報(bào)的重要技術(shù)手段，非常適合軍事上的應(yīng)用，己經(jīng)受到了軍事發(fā)達(dá)國家的重視。美軍近來連續(xù)啟動了一系列研究計(jì)劃，探索傳感器網(wǎng)絡(luò)在未來戰(zhàn)爭中的應(yīng)用。另外，美國海軍開發(fā)的網(wǎng)狀傳感器系統(tǒng)CEC(Cooperative Engagement Capability)適用于艦船或飛機(jī)戰(zhàn)斗群攜帶的電腦進(jìn)行感知數(shù)據(jù)的處理。每艘戰(zhàn)船不但可依賴于自己的雷達(dá)，還可依靠其他戰(zhàn)船或者裝載CEC的戰(zhàn)機(jī)來獲取感知數(shù)據(jù)。未來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將會成為C4ISRT(Command，Control，Communication，Computing，Intelligence，Surveillance，Reconnaissance and Targeting）系統(tǒng)不可或缺的部分。

　　此外英國、日本、意大利等國家的一些大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)也紛紛開展了該領(lǐng)域的研究工作，取得了一些初步研究結(jié)果。在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，2003年ABB公司就將無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用于開環(huán)控制和閉環(huán)控制的工廠試驗(yàn)；2004年BP公司在大型運(yùn)油船引擎的振動溫度等參數(shù)的監(jiān)控、油氣管線的腐蝕檢測及煉油過程的無線測量平臺等多個不同應(yīng)用場合進(jìn)行了許多工業(yè)實(shí)驗(yàn) 。Emerson Process Management已經(jīng)采用Dust Networks的海上平臺無線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，但節(jié)點(diǎn)數(shù)量不超過20個，且節(jié)點(diǎn)之間距離較短。

　　近年來，國內(nèi)中科院、清華大學(xué)、北京交通大學(xué)等單位在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面也進(jìn)行了大量的工作，主要從事通信協(xié)議的分層和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)、無線通信協(xié)議棧、同步和定位中間件、數(shù)據(jù)融合、低功耗與高安全性設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)管理、質(zhì)量保證技術(shù)以及特定行業(yè)的應(yīng)用研究。同時寧波中科、北京鑫諾金傳感與控制技術(shù)有限公司、成都無線龍科技等公司也開始推出針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及ZIGBEE（美國電氣及電子工程師學(xué)會802.158.4協(xié)議）的解決方案，以及面向一定產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的系統(tǒng)方案，但大部分工作停留在理論仿真層面，試驗(yàn)驗(yàn)證不多，產(chǎn)品的可用性差。

　　國際著名公司如挪威Kongsberg公司等認(rèn)為，基于無線網(wǎng)絡(luò)的智能化分布式系統(tǒng)是未來船舶機(jī)艙自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向，而無線網(wǎng)絡(luò)又以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為突破口，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有無需外界配置管理的自組織特性，使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)易于快速部署，且網(wǎng)絡(luò)冗余度高，非常適合在惡劣的環(huán)境和船艙這種空間小的場所使用，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢和發(fā)展前景。可以預(yù)計(jì)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用是一種必然趨勢。

　　標(biāo)準(zhǔn)模塊自動配置

　　挪威Auto-Maksin公司最近推出了基于標(biāo)準(zhǔn)模塊的新型Marine Pro系列船用柴油機(jī)監(jiān)測和控制產(chǎn)品，利用模塊化的程序可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)操作、數(shù)據(jù)監(jiān)測可靠并提高決策能力。基于DCU（分布式控制單元）305單元系列設(shè)計(jì)的獨(dú)立模塊可以互聯(lián)構(gòu)成單獨(dú)或網(wǎng)絡(luò)配置，形成簡單或復(fù)雜的系統(tǒng)。且系統(tǒng)界面具有自動配置、密碼保護(hù)等功能，內(nèi)置10種語言，船員不需要專門的經(jīng)驗(yàn)和培訓(xùn)。模塊化系統(tǒng)可用于多種用途；可以提供船舶操作、報(bào)警集成、船員培訓(xùn)和信息報(bào)告的一種通用方法。不管是在船上多個地點(diǎn)安裝多個控制面板，以當(dāng)?shù)氐恼Z言顯示文字，還是利用同一個系統(tǒng)監(jiān)視所有的發(fā)動機(jī)、生活服務(wù)或者其他諸如艙底水報(bào)警，系統(tǒng)都可以通過簡單的配置完成，不需要任何專門的工具和軟件。系統(tǒng)模塊和DCU的基本核心模塊不同，包括交流發(fā)電機(jī)接口、專用停機(jī)保護(hù)裝置、遠(yuǎn)程遙控遙測的接口。每個模塊可以自動配置，如有必要，還可以通過人工利用筆記本電腦和網(wǎng)頁瀏覽器配置。系統(tǒng)的可擴(kuò)展性使得系統(tǒng)隨著需求的改變可以采用與之相應(yīng)的模塊。Marine Pro在設(shè)計(jì)時為了便于非專業(yè)人士使用，還配置了簡單的啟動向?qū)В沟没镜腄CU410單元可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐囊笞詣优渲茫蛘叽瑬|也可以在系統(tǒng)安裝之前或者安裝過程中利用auto-Maksin進(jìn)行專門的配置。任何其他的模塊與基礎(chǔ)單元通信，可以自動配置，而不需要用戶參與，也不需要專門的工具和軟件。如果需要，操作員還可以利用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器的下拉菜單進(jìn)行一些基本設(shè)置，在每個模塊內(nèi)設(shè)置自己的網(wǎng)頁服務(wù)程序，可獨(dú)立使用。

　　近年來國內(nèi)在模塊標(biāo)準(zhǔn)化方面做了不少工作，如711研究所開發(fā)了一系列“三化”模塊，并研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件自生成平臺，通過對軟件硬件模塊的簡單配置即可形成機(jī)艙自動化3大系統(tǒng)，且具有較強(qiáng)擴(kuò)展功能。