船舶电气系统仿真的研究

工 业 技 术
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船 舶 电气 系统 仿真 的研 究
蔡红生
（ 南京港 港 务工程 公司 ２０ ０ ） １０ ０ ［ 摘 要］ 本文 通过 对 国内外 常用 船舶 电气 系统 中船舱 电气 系统 设计 的研 究， 出相对 于 国外同 类型 系统产 品， 内常 用船舱 电气 系统 存在 数据 采样计 算不 提 国 完 善所 导致 的通讯瓶 颈 问题 介 绍 了船 舶 电力系统 试验 室数 字化测 量控 制系 统的主 站端 硬件 和软件 结构 ， 所开发 的主 站系 统是基 于开 放分 布式 设计 的体化试 验 室 电 网控 制 主 站 系 统 ，人机 界 而 友 好 ，具有 开 放 、 实 时 的数 据 采集 、处 理 、 分析 、 控制 的功 能 。 ［ 关键词 ］ 船舶 电气 系统 研 究 中图分 类号 ：６ ｌ Ｕ ９ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ９ ９ ４ ２ １ ） ４ ０ ２ — ３ １ ０ — １ Ｘ（０ ０ ３ ３ ２ ０
一
际最 先进 的船舶 自动 化设 备技术 已经 成功将 系统 程序 控制分 割 为若干 智能单 位 ， 用 分片操 作， 地操 作的 原则 实现全 船的 自动化 控制 。它能 实现 分 片操 采 就 作， 已经具 有开 放式 监测报 警 系统和 故障 诊断控 制系 统， 能代替 人工完 成包 括 监 测和 电气 在 内的 各项 船舱 监控 任务 ， 能针 对动 力管 理、燃 油 系统 、压舱 并 系 统等 诸多 系统 的泵 和 阀实现 完全 控制 。另 外 Ｓ Ｍ Ｓ Ｍ Ｃ ５ 有整列 的 接 Ｉ Ｏ Ｉ Ａ ５ 口， 因此它 还能 实现 联机 操作 以及 资 料更 新和 互换 工作 。它 高端 的设计 思 路 和 设计 技 术 正被 国 内众 多船 电产 品制 造 企业 引进 和 开发 。 １ ３ 本 文 的主要 研 究内容 与技术 路线 目前 国内船舶制造 业正 以船舶 自动化综 合系统 为起 点， 步 向全船 智能管 逐 理 系统 的世界 船舶 电气 系统设 计领 先技 术不 断迈进 。本文 主要 以船舶 自动 化 综合 系统 的船舱监 控系统 部分 的设计开 发为研 究 内容， 现有 的国 内常用 船舱 对 监控 系统 的数 据采 样部分功 能的瓶 颈现 象提 出改进数据模 式计算 方法， 而起 从 到加 快 系统 运 行速 度 ， 到 及 时通 讯 的作 用 。 达 第二 章 船舶 电气 系 统原 理 在 船舶 自动 化综合 系统 的船舱 监控 系统 中， 要是 针对机 舱的 设备， 主 特别 是主 机， 电机等 重要 设备进 行 实时监 测， 发 以达 到预 防设 备损坏 的 目的 。要实 现其 功 能必 须 通过 数 据采 样 、数 据 匹配 、数据 认 定等 一 系 列工 作完 成 。在 系统 中数据 采样 一般 通过 ｉ ０ 多个 测 点来完成 ， 中所 包含 的开 关量大 概为 ００ 其 ４ ０个 、模拟 量大 概为 ６ ０ 。由于系 统采 集 的数据 个样 比较 多， ０ ０个 因此 通讯 畅通 成为数 据采 样 的重要 保障 。通常 在数据 采样 中采用 历史 数据 源作 为数据 组样 与所采 集 的数据 个样 做滑 动匹 配。所采 用数据 源通 常显 示为 本计算 机上 的数据 库 点， 这些数 据 由本 地数 据库 提 供获得 。系统采 集 的数据 一般 分为 几 种 类 型， 照一 定采 样 间隔抽 样 ： 按 瞬时采 样 ： 采样 间隔 平均 值 。这 三种采 样 方 式有 一个受 制约 的使 用瓶 颈， 当采集 范 围较广， 采集 时 间较长和 需要 同时采 集 三 种数 据时就 会造 成大 量 占用Ｃ Ｕ Ｐ形成 通讯 不畅， 造成 系统 采集 过缓影 响到采 集 目的和 后 续 匹配 、数据 认 定等 一 系 列工 作 的开 展 。 要 改善通讯 不畅必须 要实现 数据 的快速取样 和快速 匹配， 以通 过船舶 实 可 时数 据采 集 和 监控 系 统 的仿 真来 解 决这 一 问题 。 第 三章 仿 真模 型 的建 立 假 设有 若干 个 采样 个体 ， 每一 个 个体 都赋 予一 个 类型 标 识， 例如 “ 时 瞬 值 ”或 者 “ 均值 ” 用来 表 示 该个 体 取 自不 同 的类 型，将 个体 和类 型 标识 平 ， 组 合 为 二元 组 Ｘ， 为 Ｘ 记 ＝＜Ｓｉ ，Ｓ 个 体 数据 库 Ｙ包 含 若 干个 二 元 组， ｄ ＞， Ｕ
本文通 过船 舶 电气 系 统原理 介绍 了船 舶 电力系统试 验室 数字化 测量 控制 系统 的主 站端硬件 和软件 结构， 开发 的仿真 系统基于 开放分 布式设 计的体化 所 试验 室 电网控 制主 站系 统 ， 机 界而 友好 ， 人 具有 开放 、实 时 的数据 采 集 、处 理 、分 析、控 制 的功 能 。 旨在 为 国内船 舶 电气 自动化 综 合 系统 的 开发起 到 些参考 。 ２国 内外研 究状 况 由于拥有船 舶制造 成本 和海岸 资源等诸 多优势， 中国在世 界造船业 的地位 越来 越 得到 凸显 。在全 球造 船业 产 业转 移偏 向于 中 国的今 天， 国政府 也给 我
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第一章 绪论 １１ 课题 来源 与意义 ． 随着 船舶工 业 自动化 程度 的不断提 高， 船舶 电气系 统设计也 得到 了飞速发 展 。船舶 电气 系 统设 计 决定 着 船 舶安 全 、性 能 、技术 水平 等 各方 面 的发 展
前景 。船 舶 电气 系统 设 计是 一 个 知识 密 集度 高 、汇集 学 科 和专 业庞 杂 的专 业 系统 设计 ， 从设计 方案提 出 到模型 确立 ， 到计算 主要 参数等 等相 关程序 都 再 显示 出相 当的复 杂与繁 琐 。船舶 自动化 装置 作为船 舶 电气系 统设 计的一 部分 对 船 舶安全 、性 能和 技术 水平 提 高等 诸 多方面 都起 到 了决 定性 的作用 ， 内 国 外 著名 大型船 电产 品制 造企 业对 于船舱 电气 系统 的设计 研究 和产 品开发 一直 给 予高 度重视 与关 注 。我 国在 船舱 船舱 电气 系统设 计 以及产 品开发 中虽 已经 取得 了一 些发展和 进步， 是相对 于 国外 成熟 的设计技 术和配 套产 品还有着 相 但 当的差距 。