基于物联网技术的船舶电气设备检修系统设计

杨伟

招商局重工（深圳）有限公司广东深圳518054

摘要：船舶随着自动化水平的提高，现代船舶电网和船舶设备使用自动化规模越来越大，基于传统的船舶电气设备维修保养系统难以满足维修需求。传统船舶电气设备维护系统提出了本文基于物联网技术的结合，设计一种新型的船用电气设备维护系统，建立物联网主要负责检测设备维护/维修系统和物联网系统设计相应的管理过程。

关键词：物联网技术；船舶电气设备；检修系统

1前言

随着信息时代的到来，实现电力设备信息化和智能化成了船舶行业新的发展方向。在早期，船舶自动化主要是机场设备自动化，再到发展为航行自动化、动力定位自动化、装卸货物自动化、故障定位自动化，基本上实现了整个船体的自动化。但在网络技术、数字技术的发展下，传统的机电式控制船舶的控制方式已经被逐步摒弃，网络化、智能化、数字化的控制方式是新的技术潮流。如何将船体各个部分的自动控制系统集成为全船的电气自动化系统，如何加强我国电气自动化技术在船舶行业中的应用，是我国科研人员目前急需攻克的难题。

2船舶电气自动化技术的现状概述

二十一世纪以来，计算机辅助设计技术、通讯技术、电子信息技术的日益成熟给船舶自动化的实现奠定了基础。由电子计算机对船舶驾驶、机舱管理和货物装卸进行自主控制，进而实现机舱自动化、航行自动化和装卸货物自动化为一体的综合的电气自动化系统，是船舶自动化需要达到的要求。

综合性强的船舶电气自动化系统通常由若干个分控制系统、两个主控的工作母站和若干个工作分站组成。通常情况下，一个主控工作母站设置在机舱控制室内，在驾驶室设置另一个工作母站。两个主控的工作母站必须完全独立，分别控制，必要时可以两者协同控制船舶。这样的好处是一方面可以让两个工作母站互为备用，当其中一个发生故障时，可以及时启用另一个工作母站以保证船体的正常运行；另一方面两者协同控制也大大提高了整体船舶自动化的准确性。由高速信息传输技术组成的综合网络是两个工作母站和其余分控制系统间进行信息交换的渠道，在这个网络中可以根据不同船舶的需要（监控、控制、运输等）连接一定数目和种类的工作分站。而分控制系统将根据船舶的实际自动化程度和用途而定，例如主机遥控、自动网络导航、负载控制、天气预警等。

3船舶电气自动化系统的发展方向

首先，电力系统综合化。如今电力设备已经逐步走向系列化、模块化，实现电力系统的综合化的好处就是能够灵活控制整个系统。计算机软件的发展为船舶电气自动化系统的综合化提供了基础，各种功能可以通过界面进行选择。当然，综合化的过程中免不了出现一些冗杂、无用的操作，因此设计人员需要对这些不必要的操作进行简化，根据船舶的性能需求实现综合化，这样能够保证全船整体的安全可靠性和建造的经济性。

其次，船舶电气自动化要向系统的网络化这方面靠拢，现场总线技术和数字化技术为电气自动化系统实现网络化提供了基础。各种信号线集合成了现场总线，它成为控制模块之间、电力设备与模块之间信息交互的通道，是一种基于互联网的现场设备与各个分控制系统之间双向数字通信的综合网络。

双层网络是现场总线常见的结构，即第一层实现数据采集和数据传送，第二层实现控制。通常控制网络采用冗余结构，以保证系统的稳定性、可靠性。另外又可以将整个船体的电力自动化网络系统分解成管道系统、自动监控系统、导航系统、定位系统、动力系统等若干独立的子网，以避免某处出现故障影响整个船舶运行的情况发生。电力系统网络化的优势在于，采用数字化和信息化的自动控制技术方便了整个船体的操控，减少了人工管理的投入，提高了工作效率，未来甚至可能出现一个人单独操控整个船体运行的局面。

4物联网技术概述

最早提出物联网概念的是美国麻省理工学院，时间是在1999年，时至今日对于物联网的概念仍然没有得到统一的定论，但是，物联网的发展却十分迅速，对于人们生产生活的信息化有着重要的影响作用。物联网技术是以互联网为基础的一种先进技术，万物互联，主要作用是通过采用一定的技术实现虚拟空间的信息共享。物联网技术最初主要是射频识别技术，随着互联网的不断发展，目前已经发展成为以互联网技术、计算机技术等多种技术为依托，通过一系列传输、处理等，实现人物之间、物物之间在信息交换方面的互相联动。以物联网功能实现为基础，物联网的网络架构一般分为三个层面：①感知层；②网络层；③应用层。感知层主要起智能感知的作用，主要技术手段有射频识别技术、感知技术、无线通信技术等，能够对物体进行识别，对信息进采集，网络层主要起传递和通信的作用，依靠自身的专业网络或者是电信网络，也可以是互联网络，实现通信。应用层主要起应用作用，例如说监控等等。

5基于物联网技术的电力设备状态检修

5.1基于物联网技术的电力设备状态采集

在电力设备状态采集中物联网技术的应用是十分广泛的，通过物联网技术，可以将电力设备的状态参数准确的采集起来，然后在感应器的作用下，实现信号的转换，使各种类型的信号都变成电信号以及光信号，就可以使信号的处理变得更加简单、便捷。在电力设备状态采集的过程中，感应器是非常重要的，作为信号采集装置，是电力设备监测系统当中的重要组成部分，直接影响着监测结果的精准性，因此，必须要运用先进的感应器技术，确保电力设备状态检修的有效性。在电力设备状态参数采集的过程中需要注意，由于电力设备状态参数的数量很多，因此，在采集时，要对不同类型的参数进行分别采集，然后转换信号源，以免出现信息传输拥堵的情况，阻碍信号的处理。

5.2基于物联网技术的电力设备状态监测

电力设备状态检修的主要内容就是对电力设备的状态进行监测，在电力设备运行的过程中，时常会出现参数变化的情况，比如说电压、电流、温度、振动等等物理量，比如说液体、气体的流量、压差、浓度等化学量，这些参数都会随着设备运行状态的变化而产生变化，因此，可以对这些参数进行采集，通过观察和分析这些数据，来对电力设备运行的状态进行准确评价。在进行监测时，有一些设备不需要进行参数监测，就可以不进行监测，从而降低监测成本，例如，对于一些高压设备只需要监测其电压、电流、温度、谐波等，对于充油设备，只需要检测设备当中的液位、油温等等，从而对电力设备的运行状态进行评价。

5.3基于物联网技术的输电线路状态监测

在电力设备状态检修中，输电线路的状态监测始终处于重要位置，相比于电力设备的其他元件，输电线路的运行环境差异更大，也更恶劣，很多自然因素、人为因素的干扰都会导致输电线路出现问题，常规状态检修都是依靠输电线路检修人员逐段检修，由于输电线路路径长、范围大，耗费的人力、财力非常大，同时，工作效率也得不到提升。在输电线路状态监测中，应用物联网技术可以在很大程度上提升状态检修工作效率，降低人力成本，同时，还能对确保输电线路的安全、稳定运行起到重要的促进作用。

结束语

船舶电网规模的提高对船舶电气设备的维修技术有重要的影响。提出了新的要求。对船舶电气设备的传统维修技术进行了校核。采用单修法、低维护精度、高成本的方法。物联网技术和实时检测技术设计了一种新型船舶。电气设备维护系统和船舶电气设备维护系统。详细介绍了系统的总体结构和维护过程。

参考文献：

[1]孙飞.试论船舶电气设备的管理及其维修保养[J].科技创新与应用，2016（27）：179.

[2]季晓慧.船舶电力系统的故障诊断专家系统研究[D].哈尔滨工程大学，2002.