船舶航行信号灯控制器电流检测改进设计
船舶电气设计中常见的问题及优化方案
船舶电气设计中常见的问题及优化方案摘要:随着船舶工业向节能化、自动化、大型化方向发展，电气设计工作的工作量越来越大，其地位也越来越高，由于一份精确的船舶电气设计图纸是保证船舶各个系统正常运转的前提，因此，对设备工作数据和船舶电气设计图纸进行检查是一项十分重要的工作。
因此本文对船舶电气设计中的常见问题及解决方案进行了分析。
关键词：船舶电气设计；常见问题；优化方案；引言船舶电气设计主要是按照相关的规范和要求，按照一定的方法，科学有效地对船舶设备的资料、设计图纸进行校验，并根据校验的结果，对船舶电气设计提出科学合理的建议，以满足用户的需求，保证船舶的质量和安全。
船舶电气设计问题属于船舶工作中比较常见的问题，在设计过程中，只有加强对设计图纸的重视程度，才能有效地减少设计失误的发生，便于设计人员及时发现并解决问题，为船舶的质量和安全奠定坚实的基础。
1.船舶电气设计中常见的问题1.1船舶电气设计考虑不周，图纸设计出现偏差电气设计涉及的设计领域非常广泛，电气设计涉及的专业知识很多，并不局限于本专业的知识，在电气设计中，还需要对其他专业的相关知识进行合理的运用，例如，要掌握一定的力学知识，还要掌握一定的数学知识等，将这些知识和技术结合起来，运用到电气设计中。
然而，许多电气设计人员在进行船舶电气设计时，往往忽视了知识之间的关联性，没有将各个专业的知识进行处理和整合，使得船舶电气设计成为一个孤立的专业。
因为没有考虑周全，没有运用其他专业知识，这就会导致船舶电气设计出现偏差，这主要表现在图纸的设计上，图纸的设计包括了用电设备的功率、用电设备的数量等多个方面的内容，如果对物理学和数学知识不够了解，就无法计算出这些内容，那么得到的设计图肯定会有偏差，对船舶的建造造成严重影响。
1.2电缆选择不当在舰船中，电缆具有无可取代的作用，广播、照明、报警等，都离不开它，它是舰船中最基本的设备。
但是，有些舰船的生产公司，却不能对其进行准确的挑选，对其功能没有一个准确的了解，因此，在舰船的电气设计中，选用了一种不合适的电缆，例如，在某些火灾报警系统中，就必须使用一种具有特殊性质的，具有一定阻燃能力的电缆，如果电缆的选用出现了问题，将会导致火灾报警系统无法发挥它的作用。
船舶电气设备的抗干扰设计与评估
船舶电气设备的抗干扰设计与评估在现代船舶中，电气设备的应用日益广泛，从船舶的动力系统、导航系统到通信系统，电气设备的稳定运行对于船舶的安全航行和正常作业至关重要。
然而，船舶所处的环境复杂多变，存在着各种电磁干扰源，如雷电、静电、无线电波等，这些干扰会影响电气设备的性能，甚至导致设备故障，危及船舶的安全。
因此，船舶电气设备的抗干扰设计与评估显得尤为重要。
船舶电气设备受到干扰的表现形式多种多样。
常见的有信号失真、数据错误、设备误动作、系统崩溃等。
例如，在船舶通信系统中，电磁干扰可能导致信号减弱、噪声增加，使通信质量下降，影响船舶与外界的正常联络；在导航系统中，干扰可能导致定位误差增大，使船舶偏离航线；在动力系统中，干扰可能引起控制系统故障，导致船舶失去动力。
要实现船舶电气设备的有效抗干扰，首先需要从设计阶段入手。
在电路设计方面，应采用合理的布线方式，减少线路之间的交叉和耦合。
例如，将强电线路和弱电线路分开布置，避免强电线路产生的磁场对弱电线路造成干扰。
同时，选用合适的电子元件也非常关键。
一些具有良好抗干扰性能的元件，如滤波器、屏蔽罩等，应优先考虑使用。
电源系统的抗干扰设计同样不容忽视。
船舶电网中的电压波动、谐波等问题可能会对电气设备造成干扰。
为了减少这种影响，可以采用稳压电源、滤波器等设备来净化电源。
此外，还可以通过合理的接地方式来降低共模干扰。
在船舶上，通常采用单点接地或多点接地的方式，具体应根据设备的特点和工作环境来选择。
在布线方面，合理的线缆布局和防护措施能够有效降低干扰。
对于高频信号线路，应采用屏蔽双绞线，以减少电磁辐射和外界干扰的影响。
同时，线缆的敷设应避免与其他设备或管道的交叉，防止相互干扰。
在穿过舱壁或甲板时，应使用专用的电缆密封件，保证良好的屏蔽效果。
除了硬件设计，软件抗干扰技术在船舶电气设备中也得到了广泛应用。
通过采用数字滤波、软件陷阱、看门狗技术等，可以提高系统的稳定性和可靠性。
船舶舵机控制系统的优化设计
船舶舵机控制系统的优化设计船舶在海洋中航行，舵机控制系统就如同船舶的“方向盘”，其性能的优劣直接关系到船舶的航行安全和操控性能。
随着船舶技术的不断发展，对舵机控制系统的要求也越来越高。
为了提高船舶的操纵性、稳定性和可靠性，优化舵机控制系统的设计变得至关重要。
一、船舶舵机控制系统的基本原理与组成船舶舵机控制系统主要由舵机、传感器、控制器和执行机构等部分组成。
舵机是将电能转化为机械能，驱动舵叶转动的装置；传感器用于检测船舶的航向、航速、舵角等参数，并将这些信息反馈给控制器；控制器则根据传感器的反馈信号，按照预定的控制算法计算出控制指令，驱动执行机构调整舵叶的角度，从而实现对船舶航向的控制。
在传统的船舶舵机控制系统中，通常采用PID（比例积分微分）控制算法。
PID控制算法简单易懂、易于实现，但在面对复杂的海洋环境和船舶动态特性时，其控制性能往往难以满足要求。
例如，在船舶受到风浪等干扰时，PID控制可能会出现超调量大、响应速度慢等问题，影响船舶的操纵稳定性。
二、现有船舶舵机控制系统存在的问题1、控制精度不足由于船舶在航行过程中受到多种因素的影响，如水流、风浪、负载变化等，现有的舵机控制系统在控制精度方面存在一定的不足，导致船舶的航向偏差较大，影响航行安全和效率。
2、响应速度慢在紧急情况下，如避让障碍物或应对突发海况，现有的舵机控制系统可能无法迅速响应，导致船舶的操纵灵活性下降，增加了潜在的危险。
3、抗干扰能力弱海洋环境复杂多变，风浪、水流等干扰因素对船舶的影响较大。
现有的舵机控制系统在抗干扰能力方面表现不佳，容易受到外界干扰的影响，使船舶的航向发生较大的波动。
4、可靠性有待提高船舶在海上航行时间长，工作环境恶劣，舵机控制系统的零部件容易出现故障。
现有的系统在可靠性设计方面存在不足，一旦出现故障，可能会导致船舶失去控制，造成严重的后果。
三、船舶舵机控制系统的优化设计思路为了解决现有船舶舵机控制系统存在的问题，提高系统的性能，需要从以下几个方面进行优化设计：1、先进控制算法的应用采用现代控制理论中的先进控制算法，如模糊控制、神经网络控制、自适应控制等，取代传统的PID控制算法。
船舶电气设备的性能提升与优化研究
船舶电气设备的性能提升与优化研究在现代船舶运输中，电气设备的性能对于船舶的安全航行、高效运营以及船员的生活舒适度都起着至关重要的作用。
随着科技的不断进步和船舶行业的发展，对船舶电气设备的性能要求也越来越高。
为了满足这些需求，不断提升和优化船舶电气设备的性能已成为船舶领域的一个重要研究方向。
船舶电气设备涵盖了广泛的范围，包括发电设备、配电设备、电力推进系统、自动化控制系统、通信导航设备等等。
这些设备相互协作，共同保障船舶的正常运行。
然而，在实际应用中，船舶电气设备常常面临着各种挑战和问题。
首先，船舶运行环境复杂恶劣，如高温、高湿、高盐雾、振动等，这对电气设备的可靠性和耐久性提出了严峻的考验。
长时间处于这样的环境中，电气设备容易出现腐蚀、老化、短路等故障，影响其正常性能。
其次，随着船舶的功能不断增加和智能化程度的提高，电气设备的负荷也日益增大。
这就要求发电设备具备更高的功率输出，配电设备具备更稳定的电压和电流供应，以满足各种设备的需求。
再者，船舶电气设备的安全性也是至关重要的。
一旦发生电气故障，可能会引发火灾、爆炸等严重事故，威胁船舶和人员的安全。
因此，提高电气设备的防火、防爆性能以及故障监测和保护能力是必须要考虑的问题。
为了提升船舶电气设备的性能，我们可以从多个方面入手。
在设备选型方面，应选择质量可靠、性能优良、适应船舶环境的电气设备。
例如，选用防护等级高、耐腐蚀的外壳材料，采用具有良好散热性能的设计等。
同时，要充分考虑设备的兼容性和可扩展性，以便在未来进行升级和改造。
在技术改进方面，可以引入先进的电力电子技术，如变频调速技术、直流输电技术等，以提高电力系统的效率和稳定性。
对于自动化控制系统，可以采用更智能的控制算法和传感器，实现对船舶运行状态的精确监测和控制。
在维护管理方面，建立完善的维护制度和保养计划是必不可少的。
定期对电气设备进行检查、清洁、维修和更换易损件，可以有效地延长设备的使用寿命，减少故障发生的概率。
船舶航行控制系统的设计与实现
船舶航行控制系统的设计与实现随着船舶的发展与技术的更新换代，船舶航行控制系统的设计与实现也变得越来越重要。
在海上航行中，船只所涉及到的控制因素非常多，包括舵角、航向、速度等等，因此，如何高效地控制船只变得尤为关键。
下面，我将从船舶航行控制系统的功能、设计与实现等方面给大家详细介绍一下。
一、船舶航行控制系统的功能以往的船舶航行控制系统多数基于机械操作，具有操作简单、成本低等特点。
但是，随着计算机技术的飞速发展，船舶航行控制系统也迎来了新的发展机遇。
现在的船舶航行控制系统主要具有以下功能：1、舱位控制功能：可以通过该控制功能，控制船只的上下浮度和均衡状态。
2、舵角控制功能：通过控制舵角，可以使得船只实现航向的调整，从而达到预设航线的目的。
3、速度控制功能：可以通过设置并控制船只的速度，使得船只满足航程约束、航线距离、时间要求。
4、电子地图显示功能：实现船只的位置、姿态、目标点、路径等位置信息的界面显示。
5、声音和灯光报警功能：尤其是在不良气候条件下，可以通过声音报警和灯光报警功能及时发出警报，提醒船员出现异常情况，确保船只的安全性。
6、航行状态监控和记录功能：通过对航行状态的监控和记录，可以对航行进行预测和分析，并进行运营管理和决策。
7、远距离控制功能：可以在一些特定情况下，如晦暗地带、雾霾天气等情况下，对船只进行远距离操作，足以保证航行的安全性和效率性。
二、船舶航行控制系统的设计1、硬件设计船舶航行控制系统的硬件设计首先需要确定控制的形式和方法。
最初的系统只是通过船员手动控制完成的，但船舶航行控制系统的自动化水平越来越高，如今已经可以实现完全自动控制。
但是无论是自动化还是机械化，硬件设计用到的元件都是一样的，包括电磁阀、液压泵、传感器、电缆等等。
设计中需要考虑的是，硬件的耐用性、可靠性、低功耗性以及适应性等因素。
2、软件设计软件设计是设计中的重要环节，其主要是针对各种门类的控制与功能的实现，所以需要掌握控制原理、控制算法等方面的知识。
浅析航标灯日光开关的应用及改进
5.航标灯日光开关的应用及改进 在航标灯日光开关的实际应用中，
如果控制开关的环境光照度值选择过 高，则航标灯将持续工作较长时间，这 会造成能源浪费及灯器的使用寿命缩 短。如果开关照度值选择过低，航标灯 将会出现开灯延迟、关灯提前的情况， 从 而 降 低了航 标 作为助 航 标 志 的 效 能，同时增加了船舶航行风险。
3.典型环境光照度值的观测及研究 国际上很多国家对本地区不同气
象条 件下 环 境 光 照 度值 都 进 行了长 期 的观 测 及 计 量，并 分析 得出不同时 刻、不同 位 置 等 条 件下典 型的环 境 光 照 度值。国际 社会公 认 的 天 文 现 象定 时对应的典型光照度值为（假定无月 光无人 造光源无不利气象条 件）：天 文黎明（太阳中心位于地平线下18°俯 角处）时典型光照度值为0.0006LX， 航 海 黎 明（ 太 阳 中 心 位 于 地 平 线 下 1 2 °俯 角 处 ）时典 型 光 照 度 值 为 0.06L X，民用黎明（太阳中心位于地 平线下6°俯角处）时典型光照度值为 6LX，而我们日常所用的日出/日落（太
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89 学术
ACADEMIC
2 .I A L A 及我国关于 航标 灯日光开 关 的规定及建议
I A L A在 G -10 3 8《航 标 灯开 关的 环 境 光 照 度值 》指 南 中 推 荐：为 确 保 清楚确定开 灯 和关 灯的照 度值，在 航 标灯开灯与关灯的照度值之间设定一 个足够 的延 迟 量（通常为10 0l x），开 灯的照 度值 为5 0 -10 0l x，关 灯的照 度
二是灯塔桩与灯浮标所用灯器的 日光 开 关朝向应 有所 不同。因 灯塔 桩
港口工程船舶航行信号灯改造
港口工程船舶航行信号灯改造
李勃;杨昆永;李洪博
【期刊名称】《设备管理与维修》
【年(卷),期】2022()15
【摘要】船舶航行信号灯是船舶正常航行的重要保证,特别是在船舶类别、航行动态、船舶避碰等方面具有重要作用。
采用集成电路板控制技术取代开关控制,改造过程中,利用Keil μVision对该航行信号灯控制系统进行程序编写,利用Proteus进行电路仿真,最后进行系统设备的选型、安装、调试,最终实船测试航行信号灯运行良好,对准确传达船舶航行信号以及船舶避碰提供重要保障。
【总页数】3页(P150-152)
【作者】李勃;杨昆永;李洪博
【作者单位】渤海大学
【正文语种】中文
【中图分类】U662
【相关文献】
1.基于PLC的船舶航行信号灯控制系统的设计与研究
2.港口航行船舶大气污染物排放扩散模拟
3.船舶航行信号灯箱的技术改进
4.区间直觉模糊集的港口水域船舶航行环境风险评价
5.船舶在港口水域航行的潜在风险
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船舶智能控制系统优化设计
船舶智能控制系统优化设计船舶智能控制系统是指通过计算机、网络、传感器等技术手段，对船舶的运行状态进行自动监测、智能控制和集成管理，从而提高船舶运行的安全性、经济性、舒适性和环保性。
目前，船舶智能控制系统已经成为船舶技术发展的重要方向之一。
优化设计船舶智能控制系统，对于提升船舶性能、降低运营成本、提高安全性和环保性等方面都有着重要的作用。
船舶智能控制系统的优化设计需要从哪些方面入手呢？一、控制策略优化控制策略是船舶智能控制系统的核心内容。
在船舶智能控制系统的优化设计中，需要对控制策略进行优化设计，从而提高船舶的控制精度和稳定性。
针对船舶自动舵控系统的设计，可以采用模糊PID控制算法，在自动舵的第一级控制中，使用模糊控制算法进行反馈控制，通过控制器对目标数据进行滤波和处理，从而实现精确的船舶控制。
二、传感器选择和布局优化传感器是船舶智能控制系统的前提条件。
在优化设计船舶智能控制系统时，需要对传感器的选择和布局进行优化的设计。
传感器的布局需要考虑船舶的大小和舱区设计，在布局的过程中，应遵循就近原则和规范原则，并采用合理的测量方式。
同时，传感器的精度和可靠性也是优化设计的重要内容。
三、无线传输技术的优化设计船舶运行中需要对控制系统进行数据传输和通讯。
在优化设计船舶智能控制系统的过程中，无线传输技术也是需要优化的内容之一。
在传输技术上，可以采用蓝牙、无线网、卫星通迅等高效的无线通讯方式，从而提高数据的传输速度、可靠性和准确性。
四、船舶能耗优化设计船舶能耗优化设计是船舶智能控制系统的重要内容之一。
在设计过程中，需要对船舶的能源消耗进行有效的监测和管理，采用倍增率经济模型等方法对船舶的能源优化进行分析和设计。
同时，对船舶的节能措施进行合理的规划和执行，为船舶的运营提高效益和生产效率。
五、船舶安全优化设计船舶安全是最为重要的考虑因素之一。
在船舶智能控制系统的优化设计中，需要考虑到船舶自身的安全性，采用先进控制方式对船舶的自动控制和避碰防撞进行调节。
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船舶航行信号灯控制器电流检测改进设
计
摘要：航行信号灯控制器是保障船舶安全航行的重要设备。
航行信号灯控制器主要完
成对船舶航行信号灯的供电、控制以及监测。
回路中的电流检测环节能够检测航行灯具、信
号灯具是否存在故障，该方法是通过检测灯泡回路中的电流大小从而判断灯泡是否发生故障。
通过几种检测方法的对比，使用隔离式电流检测方法［1］可以大大提高系统的可靠性和抗干
扰能力。
关键词：控制器电流检测霍尔电流
0 引言
航行信号灯控制器是保障船舶安全航行的重要设备。
航行信号灯控制器主要
完成对舰船航行灯、信号灯的供电、控制以及监测。
在外电路发生故障后自动发
出声光报警，提醒操作人员及时处理以保障航行安全。
因此，航行信号灯可靠运行，尤其是出现故障时能及时正确地检测，显得非常重要。
另一方面，由于船上
电气环境非常恶劣，而灯泡与控制器分别由强电、弱电两套电源供电，对灯泡故
障的检测通常是通过检测其回路电流来进行判断的。
1 航行信号灯控制器的介绍
1.1 航行信号灯的基本要求
根据《钢级海船入级规范》［2］中规定航行信号灯控制器应由主配电板和备
用电源供电，每一盏航行灯均应由安装在驾驶室内易于接近位置上的航行灯控制
箱引出的独立分路供电，而且应在这些分路的每个绝缘极上用安装该控制箱内的
开关和熔断器进行控制和保护；应在航行灯控制箱上或驾驶室的适当位置设置转
换开关，以便能对所要求的供电电源进行转换；应设置在每一盏航行灯发生故障
时能发出听觉和视觉报警信号的自动指示器，如采用与航行灯串联连接的灯光指示，则应有防止由于信号灯故障而导致航行灯熄灭的措施。
并设有航行灯控制箱
电源故障的听觉和视觉报警；航行灯控制箱可拓展至对《中华人民共和国避碰规则》［3］规定的信号灯供电，其他用电设备不应接入该控制箱。
该类航行信号灯灯泡所选择的功率如下：
表1 航行信号灯灯泡功率选择
通过表格我们可以看出我们所选择航行灯的功率并不是一样，为什么这里我
们要有这种区分呢？根据《1972年国际海上避碰规则》［3］中对于不同航行灯所
安装与指示信息的不同我们应该对各种航行灯的功率做出不同的选择，以便能达
到它的要求，同时满足船规对该控制器的通讯输出接口的要求。
1.2 航行灯控制器的工作原理
航行信号灯控制器分为主回路和控制回路。
其工作状态：当启动按钮（航行
开关）时，航行灯会亮，其对应的指示灯也会亮。
当断开（航行开关）时，航行
灯以及对应的指示灯也会随之熄灭。
当出现故障时，对应指示灯由平光变为闪烁，蜂鸣器也发出报警声；按下消音按钮，报警声音消除，指示灯继续闪烁。
故障消
除后，航行灯对应指示灯工作正常。
2 电流检测原理设计
2.1 传统电流检测方法
检测灯泡是否存在故障，通常是通过检测流过灯泡的电流来确定的，而检测电流则有很多种方法。
最常用的方法就是在电路中串联一个取样电阻R，然后测量R两端的电压（见图1），根据欧姆定律I=U／R确定流过灯泡的电流，通过取样电阻的方法检测灯泡电流虽然电路设计简单且成本较低，但是必须满足灯泡供电回路与检测电路共地，而这样就极可能会将强电干扰引入到检测电路中，甚至控制器电路中，从而干扰控制器运行。
另外，也可以用二极管串接方式进行电路电流采样（见图2）。
图1 传统航行信号灯控制器原理示意图
图2传统航行信号灯控制器原理示意图
这样，如果采用传统的电流检测方法，控
制器、灯泡两套电源之间就要求共地，那么极
有可能将高压大功率电源的干扰引入到控制器中，干扰其正常工作，甚至损坏控
制器。
归结下来存在如下三方面的缺点：1.采样电阻必须与航行信号灯具的功率匹配。
2.采样电阻会造成主回路的电压降低及控制器发热。
3.外部过载或者短路有
可能造成采样电阻的烧毁，影响系统工作。
2.2 隔离式电流检测方法
我们的控制器所采用的方式是将主回路与控制回路分离开（见图1），这样
做可以避免主回路的大电流进入到控制器中从而干扰控制工作甚至损坏控制器；
当控制器出现故障时，我们的主回路应急情况下也可以不受控制器的影响来进行
正常的信号指示。
利用电流互感器电流检测，此方法虽然将强电与弱电进行了隔离，但却存在
功能上的限制。
由于电流互感器工作原理上的限制，通常此办法只适用于交流灯泡，而对于直流灯泡则难于实现，而且电流互感器体积较大，不适用于多路灯泡
同时检测。
霍尔器件是利用霍尔效应工作的一种电子器件，霍尔效应是电磁效应的一种，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体垂直于磁场和电流方向的两个端面之间
会出现电势差ΔV，对其进行调节、放大等处理后（霍尔传感器）获得一个与流
过电流成比例关系的电压ΔV。
因为ΔV是由电磁感应得到的，所有ΔV与流过
的电流完全隔离。
从而避免了大电流进入控制器中干扰控制器工作以及损坏控制。
还有一点，当灯泡故障时，主回路电流波动很小的时候通过传感器会将电流变化
放大，提高了故障检测率。
霍尔电流传感器在航行信号灯控制器中的接线图（见
图3）。
图3 霍尔电流传感器在航行信号灯控制器中的接线图
2.3 霍尔电流传感器
HNC0.3A是利用霍尔效应和磁平衡原理的一种多量程电流传感器，其工作原理：用磁检测器检测磁芯中次级电流所产生的磁场补偿初级电流所产生的磁场的程度，使之在零磁通状态下工作。
因此有等式：
·=·
初级电流，初级匝数，次级电流，次级匝数
电特性
额定
电流
量程
电阻
额定输出
电源电压
残余电流（3倍）
0℃~25℃06mA1mA
25℃~ 70℃
±0.
25mA
±0.
35mA
极性：安装于高度绝缘的塑料盒中当由1~5端流入由6~10端流出时得到正
向测量电流。
2.4 信号板对电流的处理
我们将霍尔电流传感器、电解电容器、二极管、金属膜电阻、三端正稳压器、七路驱动集成电路等元器件集中焊接在一块印版上组成一块信号板以便对电流进
行检测。
而新型控制器
回路示意图见图4。
图4 新型航行信号
灯控制器回路示意图
3 结论
综上所述，本文提
出的检测方法具有灵敏度高、体积小、稳定性良好、可靠性高、抗干扰能力强等
优势。
这种检测方法能及时将航行信号灯的故障及时反馈出来，以便及时处理，
从而提高了船舶航行的安全性。
参考文献
[1] 梁富琳叶家伟汪兆栋邱守强.一种隔离式的船舶航行灯故障检测方法[M]科学技术与工程.2014年；
[2]《钢级海船入级规范》中国船级社 2009；
[3]《1972年国际海上避碰规则》。