船舶电气自动化控制安全性分析

周旭

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司油田作业公司，天津 300452）

在船舶电气自动化控制安全性领域中，现代船舶电气自动化控制涉及众多内容，主要涵盖了信息传输系统、动力装置控制系统、无线电控制系统以及动力传动系统等，这些系统的优化设计应用能够对整个船舶完成自动化控制目标，大大减轻相关人员的工作任务量，并全面提升船舶运行管理质量和水平。然而，船舶电气自动化技术在实践应用过程中也会面临着安全性问题，需要相关研究人员及时采取对应的控制解决措施，全面提升船舶电气自动化控制系统安全运行水平。

1.1 船舶电气自动化综合发展

计算机信息技术在现代船舶电气自动化控制中起到了极为重要的作用，在计算机控制技术应用辅助下，能够实现将不同电气控制系统有机结合在一起，并在同一界面上实现对全部电子系统进行操作控制的目标，大大方便了船舶管理人员进行日常操作控制。船舶电气自动化控制的设计应用能够有效防止发生各种突发事故的发生，并且还可以避免由于传统人工操作失误因素导致的不良控制问题，最大限度提升现代船舶运行过程中的安全可靠性。

1.2 船舶电子自动网络覆盖

在传统船舶运行控制管理模式中，船舶的导航运行都是基于人工操作各种电器部件进行控制的，一旦某个电器设备产生故障问题，相关工作人员无法及时排查出故障问题，这样一来就会容易引发严重的船舶运行事故，造成企业人员的伤亡和财产损失现象。泰坦尼克号巨轮就是因为没有配备先进完善的电子自动化控制系统，只能够单一依赖于船舶上自带的导航运行系统，当发现即将要撞上冰山上已经为时已晚，无法进行自动化控制，导致该船难事故的发生。而现代船舶通过引进应用电子自动化网络控制系统，能够实现自动安全导航路线的设定操作，及时发现前方是否有障碍物并快速调整改变航线，从而保障船上人员的生命安全[1]。现代船舶电子自动化网络覆盖还能够提供海量数据信息的采集网络，方便人们快速有效操作控制各项运行系统，为传播安全稳定运行打下扎实的基础条件。

2.1 电磁安全问题

要想保障现代船舶电气自动化控制作业顺利的进行，就必须合理规范使用先进的电磁技术。然而船舶电磁安全问题会容易受到传播实际运行的干扰影响，比如，当海上出行的船舶遇到复杂恶劣的自然天气情况时，外界自然因素就会对船舶内部的电磁系统运行产生不利的干扰影响。与此同时，由于船舶内部空间体积较为有限，各个电子设备元件的安装使用会处于一种紧密相临的工作状态，这样就会增加电子干扰问题的发生概率，导致电磁安全问题的出现，影响到整个船舶的安全稳定运行。在以往众多船舶实践运行中，一旦船舶遭遇到了极为恶劣的天气情况，那么就会容易对整个船舶电磁系统造成一定的损坏，同时还会引发一系列的电磁干扰问题。船舶燃油喷射控制中燃油量型号与油路控制信号都是在电气自动化控制功能作用下得以实现的。如船舶在航行时遇到了电磁干扰，存在安全隐患，那么就会导致燃油量型号与油路控制信号出现失真情况，进而影响到实际喷油量的准确率，降低船舶电气自动化控制质量效果。

2.2 系统设备错误率问题

在船舶自动化控制系统运行过程中，电气自动化技术的应用优势在于简单方便、安全稳定，然而该项技术在应用中也会存在一定的错误率，其中系统设备的错误率有着难以逆转与改变的情况，通常会出现于电气设备安装与运行环节中。虽然当前我国在船舶加工制造中对于各项电气设备的安装应用具有较高的安全性，即使电气设备在工作中出现故障也能够提前在设备调试时得到确认和解决，但是随着这些电气设备使用周期的不断延长，也会导致电气自动化系统设备错误率的上升[2]。由此可见，船舶电气自动化控制的设备故障是难以完全避免的，需要有关部门安排专业检修维护人员定期开展对系统设备的检查养护工作。一旦发现设备存在安全隐患问题，就必须及时采取有效控制解决措施，避免由于船舶电气自动化控制安全性的错误影响到整个系统的安全稳定运行，造成企业不必要的经济效益损失。

2.3 控制线路单一问题

易于操作是现代船舶电气自动化控制中最为显著的特征之一，相关操作人员还需通过船舶驾驶舱内部的总操作系统实现整个操作过程。然而，当船舶电气自动化总操作系统中存在一些功能或者具体元器件发生故障问题时，那么就会致使电气自动化控制系统无法正常稳定运行，使各项电气设备进入一种没有目标的工作状态。除此之外，相关管理人员要正确认识到电气自动化总操作系统一旦发生错误故障问题，其所带来的影响危害是无法有效逆转的。当前我国船舶电气自动化控制中还存在着线路较为单一的问题，这样会容易引发后续的断路、短路等情况，造成船舶电气自动化控制系统出现运行故障[3]。因而，相关工作人员要想提升电气自动化控制系统的安全稳定性，就必须科学规范改善控制线路的布线方式，合理增加双通道冗余功能，假如某一线路存在故障，还可以为系统提供其他备用线路进行安全稳定传输操作指令信号。

3.1 创新运用抗电磁干扰技术

在现代船舶电气自动化控制管理过程中，电磁干扰问题是一种客观存在的物理现象，当该现象发生于船舶电气自动化控制系统时，就会容易造成电气设备出现运行性能降低、电子元器件损坏等问题，严重情况下还会产生错误的控制信号，导致船舶电气自动化控制系统无法安全稳定运行。对此，为了最大限度提升船舶电气自动化控制系统的安全运行水平，减少电磁辐射对线路的干扰，相关技术人员需要充分发挥出先进抗电磁干扰技术的作用。抗电磁干扰技术在船舶电气自动化控制中的应用主要体现在以下几点内容：①滤波技术。滤波实质是指信号中特定波段频率滤除的操作，能够科学有效抑制和防止电磁干扰。滤波分为了两种，一种是经典滤波，一种现代滤波。相关技术人员需要根据船舶电气自动化系统运行频率，有针对性选择滤波进行抑制电磁干扰信号。②接地技术。接地技术实质是指在系统与某个电位基准之间建立低电阻通路，其能够帮助人们有效提升系统稳定性、电磁兼容性，起到良好的干扰信号屏蔽保护性作用，同时还可以保护人们的生命安全与财产安全。在船舶电气自动化控制系统中，相关技术人员通常运用的是串接电阻接地、阻隔环路接地。③屏蔽接地。屏蔽接地实质是指在屏蔽体与地活着干扰源的金属壳体之间展开良好的电气连接，其中最常运用的是静电屏蔽与交变电场屏蔽[4]。通过将屏蔽接地技术合理规范应用在船舶电气自动化控制管理中，能够帮助相关工作人员有效解决电磁干扰问题，基于切断辐射干扰路径，促使杜绝外界电磁对船舶自动化控制系统运行的信号源产生干扰，从而保障系统能够安全稳定的持续运行。

3.2 提升系统设备元器件容错能力

针对船舶电气自动化控制系统设备错误率问题，相关工作人员需要注重提升它们的容错能力，导致如出现故障可容忍错误。此时，相关工作人员需要科学高效运用到优化容错技术，当系统设备出现故障问题时，该技术能够自动对其展开分析判断，并及时发出警报声，启动备用装置，而出现故障的电气装备装置则会停止运行。基于优化容错技术的应用辅助下，能够帮助工作人员及时检测获取到目标设备的故障发生具体原因，从而根据实际情况采取相对应的控制解决措施，避免系统设备在发生故障时还在持续影响，威胁到员工的生命安全和企业财产安全。以船舶发电机组设备故障为例，电气自动化控制系统的处理形式体现在以下两点内容：①优化容错技术在电气自动化控制系统中的应用，能够保障船舶电站安全持续为电网提供高质量的电力，避免系统停止运行，影响到船舶行驶的安全性。②当发电机冷却系统发生安全故障问题时，其会主动发出高温警报，而备用机组则会投入启动使用，并有效接收故障机组的负荷，这样一来能够为检修维护人员争取更多的工作时间。

3.3 优化改善控制网络布线方式

相对于陆地电气自动化控制系统设计而言，船舶电气自动化控制系统的线路设置存在着结构单一的明显问题，而线路单一会容易引发线路短路、断路以及接触不良等情况，导致船舶电气自动化控制系统在工作中存在安全隐患。对此，相关工作人员要想全面提升船舶电气自动化控制系统运行的安全稳定性，就必须科学优化改善电气自动化控制线路的布线方式，结合实际需求情况合理增加双通道冗余功能，这样即便是某条线路发生安全故障问题，也不会影响到其他备用线路进行正常作业。值得注意的是，相关工作人员需要根据实际情况合理采用不同的控制网络布线方式[5]。比如，对于超过100m 的大规模网络系统进行布线，相关工作人员需要科学规范使用单模光纤网络布线方式，这样能够最大限度提升网络数据通讯的安全可靠性，保障系统信号能够快速稳定地传播。对于数据传播工作，则可以合理运用光纤铜线分布式布线，亦或者是CTA6 及以上规格的以太网络布线。

3.4 科学完善数据信号传输介质

伴随着我国计算机互联网技术的不断创新发展，原始数据传输介质已经无法满足现代数据信息传输工作发展要求，当前应用较为广泛的数据传输介质主要包括了无线网络、光纤、红外、微波等，不同的数据传输介质会有着不同的数据传输能力，相关工作人员需要结合传播电气自动化控制系统的运行要求，合理选择应用各种数据信号传输介质，以此来达到网络数据高效稳定传输、成本控制在能够承受范围内的工作目的。比如，在信号控制电缆设计过程中，相关工作人员要认识到电力电缆选用的重要性，为了能够有效隔离屏蔽电磁干扰，需要采用铠装保护方式。在选择自动监控系统信号控制电缆方面，则要针对信号强弱的实际情况，来选择独立或公用的屏蔽电缆，或者为了能够最大限度发挥出电缆屏蔽效应，可以综合采用这两种屏蔽电缆。

3.5 大力推进智能化进程

在如今竞争积累的全球市场发展环境下，我国船舶行业要想提升自身的全球竞争力，就必须注重大力推进船舶制造加工的智能化发展进程，合理引进应用各类先进技术，全面提升船舶电气自动化控制水平。比如，船舶企业可以通过合理采用CPS 技术，充分发挥出该项技术在船舶智能化发展的促进作用。CPS 全称信息物理系统，其作为一个综合计算、网络以及物理环境的复位复杂系统，能够实现大规模工程系统的动态化控制、实时感知以及全方位信息服务，具有极为广泛和重要的应用前景。通过将该项技术创新应用在船舶电气自动化控制领域中，能够赋予系统防御性修复、检测预防以及系统复原等功能，从而大大提升船舶自动化控制操作系统的安全可靠性。在CPS 技术应用辅助下，其能够有效检测到船舶在行驶过程中是否存在着任何障碍物，及时调整改变行驶路线，让船舶进行障碍物躲避，防止发生行驶安全事故。除此之外，CPS 技术还具备了较好的优化容错功能，即便是电气自动化控制系统设备产生错误时，系统正常稳定运行也能够得到安全可靠保障。相关工作人员通过构建出先进完善的CPS 系统模型，还可以完成对船舶行驶过程中各种突发情况的自动化分析处理工作，结合实际问题采取对应的解决措施，并将相关处理结果传输至工作人员，这样无疑能够最大限度提升实际问题的解决工作效率。

针对电子自动化控制中的各项安全性问题，相关工作人员需要及时采取有效的解决措施，且判断船舶电气自动化的使用可靠性，保障船舶能够正常稳定工作。船舶电气自动化控制系统中线路设计、电磁设备、容错系统等均与船舶电气自动化控制有着紧密的关系。基于此，相关工作人员要综合采用先进的技术，提高对这些问题的解决质量和效率，有效消除掉任何存在的安全隐患，充分保障船舶运行的安全可靠性。