随着自动控制领域一些新兴学科的发展,例如模式识别和基于神将网络的模糊控 制,船用监测报警系统在实现了网络化通信和模块化控制后,走向了智能化的发展方向。
其中最具有代表性的是亚拉和康士伯合作研发的世界上第一个全自动、零排放的船 舶:雅苒伯克兰。全船都由自动化监测设备控制,实现了全船自治,并且采用全船电力 驱动,该船运营计划在 2018 年底开始,届时“雅苒伯克兰”将是世界上最先进的自动化 支线集装箱船[4]。
近年来康士伯公司由于在应用信号分析计算、控制原理和算法、软件系统设计和系 统大规模集成化四大领域的核心技术的优势,一直走在船用监测报警系统设计和应用的 前列,设计研发了很多性能卓越的船用监测自动化系统[5]。其典型系统有 K-Chief 700 船舶自动化系统,该系统是分布式监控系统。其灵活的架构使其能广泛的应用于海上工 业安全和船舶控制系统的任务。该系统应用了模块化的设计理念,主要以独立系统为主, 包括了船上所有的重要功能,例如:船舶电站管理、对船舶辅助机械监测和控制、对压 载舱/燃料舱监控、以及对船舶载荷的液货监控,K-Chief 700 系统由模块化硬件组件和 模块化应用软件组成,其中的任何模块均可互相组合,三化性能优秀,为船舶的特殊设 计要求提供了可供选择的组合式解决方案。同时 K-Chief 700 船舶自动化系统是基于分 布式处理的控制系统,由靠近处理单元的输入/输出(I/O)模块负责处理不同程序,以 此实现系统对于各种复杂环境都有较好的通用性和适用性[4]。
国外的船用监测报警系统目前发展方向向着更高要求的信息互联互通,系统自动化 智能判断和控制,各个子系统之间关联愈发紧密,智能化集成程度大大提高的方向发展。 国外产品的智能化水平高、编程和硬件都有统一的标准化规范,因此可以通用互换,并 可以根据要求组合定制,水平先进[6]。德国西门子公司、瑞士的 ABB 集团、施耐德电 气、日本的 JRC 公司等老牌船用电气产品厂商都有技术成熟的船舶机舱监测报警系统产 品。
2、国内研究现状
国内对于损管监测系统的研究相较于欧美等发达国家起步较晚,国内许多高校和校 外企业进行合作,开发的船舶自动化监测和控制设备一般采用分布式的布局,即通过多 个微处理器构成的子站对底层传感器和信号采集系统传递上来的数据进行预处理,同时 这些分站也承担着对上层传出的控制指令做出相应响应的任务[7]。主站通常由上位机组 成,通过各个子站将底层数据传输上来,上位机对子站的数据进行汇总并通过组态软件 以及人机交互系统对各项数据进行显示和报警。这种分层集散式结构将整个监测报警系 统的监测控制功能分散在各个子站上实现,保证了当某个模块故障时不会影响其他模块的工作,并且也给底层器件的选型留有了更多选择空间,可以针对性的选择某种器件来 完成比较单一的任务从而提升整个底层器件的效能。同时也方便系统功能的改变与升 级,可以新增子站或升级子站器件来实现需要升级的功能而不影响整个系统的完整性, 因而这种分布式布局广泛应用于国内监测报警系统。
典型系统有中船重工集团设计的 CJBW3200 系统,该系统基于德国万可 PLC 进行 信号采集处理,实现对船舶各项参数的集中检测、数据处理、故障报警、显示等。该系 统配置扩展灵活,可通过网桥模块双向连接,与船舶其它自动化设备如:主机遥控、电 站自动化、阀门遥控、航行设备等联网,组成综合自动化系统[8-9]。