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船舶技術全面升級
自動化技術加持

【CTIMES/SmartAuto 王明德 報導】   2014年02月25日 星期二

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船舶自動化技術產已成為當今主要海洋強國的產業之一,自20世紀70年代起,由於海洋事業和國際貿易迅速發展需要,在船舶自動化技術及新設備研發方面出現了蓬勃發展形勢。

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船舶所使用的自動化從技術面來看,與一般製造業尤其是重工業差距不大,所不同的是,需要通過的認證標準不同,至於碼頭的自動化系統,則與一般製造業相去不遠,不過碼頭的自動化系統由於所需系統相當龐大,一般多由大型自動化廠商承接。

從全球發展態勢來看,亞洲是目前船舶港口自動化需求量成長最快的地區,尤其是中、韓兩國,隨著出口貿易量的不斷攀升,碼頭吞吐量越來越大,而且為提昇效率,都會導入最新的自動化系統,因此被大型自動化業者視為兵家必爭之地,而除了搶訂單外,各廠商也致力發展相關技術,就技術走向,未來船舶與港口的自動化可分為幾個趨勢。

船舶導航與駕駛自動化技術

現代船舶對操縱從安全性、穩定性到航行的成本都有新需求,並引起船舶配套設備研製生產廠商的重視,例如20世紀70年代,國外海上自動航行系統,就出現了初期的整合船橋系統(IBS),而IBS目前已推出第3代、第4代不同類型的系統(IBS),其應用電腦、現代控制、資訊處理等技術,將船上的各種導航、操作控制和雷達防撞等設備加以整合,對導航、駕駛、機動航行、航行管理、航線計畫、避讓、輪機監控、自動監測、自動報警等功能實施控制,以最少的人力、最低的燃料消耗,讓船舶可自動化航行,系統的主要特點是具有完善的綜合導航、自動操船、自動避碰、豐富的圖形介面、通訊和航行管理控制自動化等多種功能,從而實現船舶航行的高度自動化,提高航行的安全性、經濟性和有效性。

船舶導航與駕駛自動化系統相當複雜,必須同時具備航海專家資料庫的支援、國際通用電子海圖技術支援,透過這些系統導航與駕駛控制整合成一網路系統,就發展現況來看,其技術今後主要需求包括:1.航海專家資料庫技術。2.通用型電子海圖顯示資訊系統技術。3.多導航感測器多資料集的資訊融合處理技術。4.在開放式體系中的即時多工作業系統基礎上的系統整合技術。5.系統導航功能模組化技術。

船舶機艙自動化系統及設備技術

船舶機艙自動化系統是集機艙動力系統及輔助系統自動控制、監測、報警等於一體化的監控系統,船舶機艙自動化,是船舶工業科技戰略發展應用研究的重要技術之一,涉及電腦網路、數位化資訊技術、現代控制技術、通訊、資訊處理、光纖、感測器、電力電子等多種學科和技術綜合應用的一體化產物,機艙自動化系統包括主動力系統、發電系統等多個子系統的控制與監測,以整合化、網路化、標準化、模組化、智慧化、系列化等方式,朝機艙綜合自動化發展,將是開放式和網路化的未來船舶機艙自動化的創新模式,具有自動化程度高、可靠性高、維護簡潔等特點,就技術面來看,船舶機艙自動化系統及設備技術將會有幾個發展面向,1.以電腦網路、現場匯流排技術為標誌的整合平台管理系統。2.柴油機遙控技術。3.多種動力裝置的推進控制技術,如CODOG(柴油機和燃汽輪機交替推進)、CODAG(柴油機和燃汽輪聯合並機推進)、雙柴油機並機、四柴油機兩兩並機等4.全自動電站及電能管理技術。5.全電力推進系統的監控技術6.標準操控台的數位監控系統技術。7.設備軟硬體模組化、標準化、系列化技術。8.船舶光纖數位傳輸技術。9.船舶機艙微機電系統的新技術:智慧感測器,如自校準感測器、光纖傳感器、多參數感測器等、泵、閥、執行機構等。10機艙自動化系統可靠性理論。

船舶船岸資訊一體化系統技術

船舶船岸資訊一體化系統技術,是船舶配套技術科技戰略發展需要研究和開發的重要課題,船舶船岸資訊一體化系統技術是為遠洋運輸和遠洋漁業捕撈隊等,在世界各海域中執行各項作業任務的大中型民船,提供船舶航行狀態的即時監視、調度、管理、指揮的大型的自動管理系統。國外部份“船舶自動報告系統”已出現了由電子海圖(ECDIS)、船舶自動識別系統(VIS)、船載航行資料記錄儀(VDR)等主要設備,透過擴充遠端無線網路通訊功能,讓海上數位交通可以運作,並且以衛星通訊網路、陸地電腦廣域網路和區域網路,以規定的報告格式即時與基地指揮台自動進行通訊,構成船岸資訊一體化網路,成為集導航、通訊、控制為一體的船舶自動化系統,這對於海上船舶航行安全的意義相當重大。

船舶船岸資訊一體化系統技術今後會有幾個走向,包括1.船岸資訊一體化網路的結構分析與組建。2.船臺綜合後勤支援管理系統的軟體平臺技術。3.船岸動態資訊傳輸技術和導航與通訊綜合整合技術。4.陸上資訊管理與指揮調度系統的軟體平臺技術。5.船岸一體化網路通訊安全性和高可靠性理論。6.航行目標、狀態資訊、作業操控等的虛擬實境技術。7.智慧化的航海知識資料庫技術。8.船舶自動識別系統。9.船舶航行資料自動記錄器。10.船舶智慧化自動航行系統。

液貨裝卸自動化系統技術

液貨裝卸顧名思義是裝載物為液體如化學原料等,液貨裝卸自動化系統是讓船舶綜合後勤支援管理自動化,以及船舶裝卸與系泊自動化的主要裝置,這類系統是以資料庫為核心,將數個控制模組整合在一起運作,可即時地模擬、檢測、控制液貨裝卸船在靜水和波浪中,各種完整和破艙狀態下的靜水力、耐波性效應,自動監測控制貨油系統、壓載系統、水密門,通過高精度監測吃水和對液位遙控實施對船的浮態控制,以確保船的浮態和穩性,液貨裝卸自動化系統技術今後會有幾個需求,包括1.整合監測控制技術。2.靜水力性能類比監控技術。3.動力性能類比監測技術。4.吃水和液位遙測遙控技術。5.貨油裝卸模擬監測控制技術。6.自動壓載控制技術。7.水密門監測控制技術。8.船上掌上型電腦無線監控技術。9.衛星—Internet岸基監控管理。

船舶通訊技術需求

在船舶工業中,DCS系統是船舶的“神經網路”。受網路通信技術、電腦硬體技術、嵌入式系統技術、現場匯流排技術、各種組態軟體技術、資料庫技術等資訊技術發展的影響,以及用戶對先進的控制功能與管理功能需求的增加,DCS系統的功能得到了不斷地豐富。DCS系統已經進入第四代,主要提供現場級的所有控制和管理功能,並整合全企業的資訊管理功能,充分體現了全面性、準確性、即時性和系統性。

進入21世紀後,現代科技技術、資訊技術的高速發展,推動船舶製造技術不斷向全船綜合自動化發展,所謂船舶自動化,是集機艙自動化、航行自動化、資訊一體化、裝載自動化等於一體的多功能綜合系統,用電腦進行全船智慧管理,其運行可靠,能預先檢測故障,確定預防保養和維修,在安全與有限成本下,穩定的運作。

機電一體化、人工智慧和模糊技術的應用,使船舶自動化領域將更加寬廣。隨著新一代大功率半導體電力電子器件,在材料、理論、機理、製造工藝和應用技術等方面的突破,船舶設備將會進一步向高可靠、節能型方向發展。可編程式控制器和單片機將逐漸發展成為船舶控制中的一種普遍控制方式。智慧電腦監控系統等技術的進上一步發展,使船舶工業向著智慧綜合自動化、微機監視、智慧控制、衛星通信導航、全球定位系統、船岸資訊直接交流、全船自動化領域延伸得更深入。

關鍵字: 船舶自動化  工業電腦 
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