航海自动化论文 上海海事大学 教师：周峰_上海海事大学论文

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2012—2013第一学期航海自动化期末验收报告

研究问题：

问题一：分析目前国际航海自动化系统的应用 问题二：分析航海自动化的发展趋势

问题三：航海自动化对我们船员有哪些要求？

姓名：XXX 学号：XXXXXXXXXXX 班级：航海105

问题一：分析目前国际航海自动化系统的应用

船舶自动化，是集机舱自动化、航行自动化、信息一体化、装载自动化等于一体的多功能综合系统，用计算机进行全船智能管理，其运行可靠，能预先检测故障，确定预防保养和维修，能保证操作安全无误，改善劳动条件，减轻劳动强度，减少船员人数，提高船舶营运经济效益。

随着计算机技术的高度发展，带动了该技术在船舶上的日益发展和广泛应用，目前在大量现代化船舶上，航海自动化系统的应用如下： a)主机遥控系统

主机遥控技术始于60 年代，是船舶自动化的重要组成部分。在主机遥控方面系统，由于PLC可靠性强、可扩展性、通信功能强大、安装使用方便等特点，被大量应用到该系统中。b)机舱监控系统

机舱监控系统研究主要集中在网络技术、现场总线技术两方面。应用CAN 总线的特点和优势，并将CAN 总线应用到机舱自动化系统中。现代电子技术和以太网技术对用无线通信技术实现对机舱的远程监控进行了研究，前者采用GPRS 无线通信技术，运用.NET 技术，实现基于Web 方式的远程监控，并采用SHA512 加密算法保证数据传输的安全性，后者采用无线以太网技术。c)电站管理系统

现代船舶日益大型化、高速化，船舶电站变得越来越复杂，船舶电站自动化管理在维持电站供电的连续性和可靠性，提高电站供电的品质等方面起着重要的作用。船舶电站故障诊断中的数据融合算法将数据融合技术应用在船舶电站故障诊断系统，并通过仿真来分析诊断效果。CAN总线在船舶电站测控中的应用对CAN 总线和PROFIBUS 总线在船舶电站监控中应用进行了研究。d)船舶自动避碰

避碰通常是指避免船舶间碰撞。在碰撞的事故原因调查中发现80%以上是由于人为因素造成，自动避碰系统能降低人为因素在碰撞事件中的影响。1996 年，国际海上避碰会议指出船舶自动避碰是今后10～20 年航海技术的主攻方向。

船用导航雷达提供的周围物标和相遇船舶的信息经过图象处理后，输往避碰操作子系统的显示器。驾驶员以手动或自动的方式对相遇船舶进行录取。避碰操作子系统对已录取的目标进行跟踪，连续计算出它们的航向与航速,以矢量形式显示出来。计算机根据本船及相遇船舶的航向、航速计算出它们之间的最近会遇距离和到最近会遇点时间。当最近会遇距离和到最近会遇点时间小于设定的界限值时，避碰操作子系统发出警报，并提供可以避免碰撞的“左转”或“右转”的建议航向，驾驶员根据海情和《国际海上避碰规则》发出“左转”或“右转”避碰指令，船舶自动实施避碰。碰撞危险消失后，按照驾驶员的设定，避碰操作子系统使船舶以最短航程回到计划航线，或按下一个转向点的位置，自动调正航向。在狭水道航行时，避碰操作子系统显示器还可展示航道，在组合定位子系统与航向保持子系统的联合作用下，船舶可自动航行于所示航道范围内。e)港口装卸自动化

船舶到港后的货物装卸，以及与其有关的事项，可以由自动化装置来完成。如油船装卸货油，可以按照装卸的先后顺序，根据液位检测信号，定时自动控制阀门的开或关，自动装卸货油和灌排压舱水，以避免船体受力不均匀而产生过度弯曲应力，并保证卸油时油泵不致吸空，装油时不会溢油。装卸重件货时，用自动压舱装置调节压舱水，使船舶首尾吃水和左右舷吃水适当。船舶装卸货和遇涨落潮时，系泊缆绳可用自动张力绞缆机收紧或放松。以液货船的装卸最为复杂，因此液货船的装卸自动化程度代表装卸自动化的水平。目前绝大部分液货船设有由人工操作的货油控制台，操作人员必须对管路和各个系统十分熟悉，否则容易发生人为操作失误。液货船的装卸自动化涉及的系统很多，以大型油船为例，有货油压载泵系统、液位遥测系统、报警系统、阀门遥控系统、可燃气体探测系统、油气回收系统、污油排放系统等。

问题二：分析航海自动化的发展趋势

随着计算机技术的高度发展，带动了该技术在船舶上的日益发展和广泛应用，船舶自动化技术产业已成为当今世界主要海洋强国的支柱产业之一。由于海洋事业和国际贸易迅速发展需要，在船舶自动化技术及新设备研制方面出现了蓬勃发展形势,通过几十年的持续发展，奠定了坚实的基础。船舶自动化技术正朝着数字化、智能化、模块化、网络化、集成化的方向迅速发展，以下具体介绍一下船舶自动化技术发展趋势： 1．船舶导航与驾驶自动化技术

现代船舶对操纵从安全性、可靠性到航行的成本都提出了新的要求，并且引起船舶配套设备研制生产厂家的重视。20世纪70年代，国外海上自动航行系统，即初期的综合船桥系统（IBS）就适应这种用户要求问世了。目前，世界上先进国家已研制推出第3代、第4代不同类型的综合船桥系统（IBS），其应用计算机、现代控制、信息处理等技术，将船上的各种导航、操作控制和雷达避碰等设备有机地组合起来，对导航、驾驶、机动航行、航行管理、航线计划、避让、轮机监控、自动监测、自动报警等功能实施控制，以最少的人力、最低的燃料消耗，实现船舶自动化航行。系统的主要特点是具有完善的综合导航、自动操船、自动避碰、丰富的图形界面、通信和航行管理控制自动化等多种功能，从而实现船舶航行的高度自动化，提高航行的安全性、经济性和有效性。

船舶导航与驾驶自动化技术是具有航海专家数据库支持的，以及国际通用电子海图技术支持的数字化、智能化、模块化和集成化的综合导航与驾驶控制的网络系统。未来，该系统技术将进一步融合航海专家数据库技术、通用型电子海图显示信息系统技术、多导航传感器多数据集的信息融合处理技术、在开放式体系中的实时多任务操作系统基础上的系统集成技术、系统导航功能模块化技术等技术，以实现自动驾驶。

2．船舶机舱自动化系统及设备技术

船舶机舱自动化系统是集机舱动力系统及辅助系统自动控制、监测、报警等于一体化的监控系统，船舶机舱自动化技术是船舶工业科技战略发展应用研究的重要技术之一，是涉及计算机网络、数字化信息技术、现代控制技术、通讯、信息处理、光纤、传感器、电力电子等多种学科和技术综合应用的一体化产物。机舱自动化系统包括主动力系统、发电系统等多个子系统的控制与监测，例如，主机遥控、机舱监测报警、电站管理、泵控制等，需要研究数字监控技术（包括单元系统模块技术、电子模块技术、系统接口模块技术）、光纤数字传输技术、网络技术（包括船用光纤、现场总线、工业以太网等技术）、智能柴油机电控技术、全电力电子技术、微机电技术等，以集成化、网络化、标准化、模块化、智能化、系列化等方式，向实现机舱综合自动化这个高层次阶段发展。其是开放式和网络化的未来船舶机舱自动化的创新模式，具有自动化程度高、可靠性高、维护简洁等特点。

而船舶机舱自动化系统及设备技术是以计算机网络、现场总线技术为标志的集成平台管理系统IPMS技术、柴油机遥控技术、全自动电站及电能管理技术、全电力推进系统的监控技术、标准操控台的数字监控系统技术、设备软硬件模块化、标准化、系列化技术、船舶光纤数字传输技术、船舶机舱微机点系统的新技术、机舱自动化系统可靠性理论为基础上发展起来的。3．船舶船岸信息一体化系统技术

船舶船岸信息一体化系统技术是船舶配套技术科技战略发展需要研究和开发的重要课题。船舶船岸信息一体化系统技术是为远洋运输和远洋渔业捕捞队等在世界各海域中执行各项作业任务的大中型民船提供船舶航行状态的实时监视、调度、管理、指挥的大型的自动管理系统。国外有些“船舶自动报告系统”已出现了由电子海图（ECDIS）、船舶自动识别系统（VIS）、船载航行数据记录仪（VDR）等主要设备，通过扩充远程无线网络通信功能，而实现海上数字交通，并且通过卫星通信网、陆地计算机广域网和局域网，以规定的报告格式实时地与基地指挥台自动进行通信，构成船岸信息一体化网络，成为集导航、通信、控制为一体的船舶自动化系统。这对于海上船舶航行安全有很重要意义。此船岸信息一体化网络使船舶自动化上升到新的台阶。船舶船岸一体化网络技术和产品，例如，有法国ALSTON公司、美国SBS公司、德国MTU公司等电子产品公司的船舶船岸信息一体化网络技术，以及国际VTS船舶交通管理系统、ECDIS电子海图显示与信息系统、VIS船舶自动识别系统、VDR船舶航行数据自动记录器等。

船岸信息一体化网络的结构分析与组建、船台综合后勤支持管理系统的软件平台技术、船岸动态信息传输技术和导航与通信综合集成技术、陆上信息管理与指挥调度系统的软件平台技术、船岸一体化网络通信安全性和高可靠性理论、航行目标、状态信息、作业操控等的虚拟现实技术、智能化的航海知识数据库技术、船舶自动识别系统、船舶航行数据自动记录器、船舶智能化自动航行系统等技术则成为船岸信息一体化系统技术发展的主要方向。4．液货装卸自动化系统技术

液货装卸自动化系统是实现船舶综合后勤支持管理自动化，以及船舶装卸与系泊自动化的主要装置。其以数据库为核心，将数个控制模块集成在一起运行，可实时地模拟、检测、控制液货装卸船在静水和波浪中各种完整和破舱状态下的静水力、耐波性效应，自动监测控制货油系统、压载系统、水密门，通过高精度监测吃水和对液位遥控实施对船的浮态控制，以确保船的浮态和稳性。

液货装卸自动化系统技术未来的发展趋势有：集成监测控制技术、静水力性能模拟监控技术、动力性能模拟监测技术、吃水和液位遥测遥控技术、货油装卸模拟监测控制技术、自动压载控制技术、水密门监测控制技术、船上掌上电脑无线监控技术、卫星—Internet岸基监控管理等。5.微机测控技术

几十年来，船舶自动化技术经历了从轮机值班人员在机旁按照驾驶台指令操作的本地控制、采用机舱集控室的集中控制、机船无人值班船舶，到属于全自动化的的所谓“未来型船舶”的发展过程。船舶自动化技术的巨大进步完全得益干成功运用了电子技术和集成电路，尤其是微处理器和计算机技术。在现代和未来船舶技术中，无论哪一方面，微型计算机和微机应用技术都是重要和关键的部分。在船舶自动化系统中，微机的应用大致可分为管理和控制两大部分。其中微机控制的形式有多种，有采用单片机设计专门的控制系统，也有采用PLC、工控机构建的自动控制系统。嵌入式作为当前微电子技术与计算机技术中的一个重要分支不断发展，其应用更是遍及金融，航天、电信、网络、信息家电、医疗、工业控制、军事等各个领域。嵌入式技术的兴起同样给船舶自动化领域带来了新的机遇与活力”。

问题三：航海自动化对我们船员有哪些要求

科学技术的飞速发展，为航海技术插上了腾飞的翅膀，信息技术、新材料、新工艺在船舶建造、通信导航、船舶操纵和管理等方面的应用，使船舶更大、更快且自动化程度更高，从而减轻了船员的劳动强度，提高了运输效率，使航运更加安全和环保船员是船舶操作和管理的执行者，是安全和效益的重要保证，新技术改变了以往船舶操作和管理的模式，航海自动化更对船员素质提出了新的要求。作为船舶的操作、经营和管理者，现代航运要求船员具备精湛的航海或轮机专业技术，具有较强的应变、管理、协作能力，强烈的安全、环保意识，良好的职业道德，健康的心理素质，文明的服务意识等良好的船员素质。作为一名合格能胜任工作岗位的船员，应具备下列要求： 1.精湛的专业技术理论

船舶自动化给现代船舶管理带来了根本性的变化，也引起对现代船舶管理人才专业技术知识需求的变化船员具有牢固扎实的专业基础科学知识是保证他们在船解决问题、继续学习、职务晋升和适应航海技术发展的重要前提基础理论和思维方法可以培养船员分析问题和解决设备故障的能力，为其今后的专业发展打下良好的基础。2.良好的实际动手能力

船上要求每个船员都能独自解决和处理所分管的本职工作和航行值班事务考虑到船上的特殊情况，很多工作都“只准一次成功，不准任何失败”，比如驾驶员在通过大桥时，仅一次操作错误就会造成桥塌、船损事故船上工作中要注重积累经验，弄懂工作中的每一个问题，刻苦钻研轮机员能透彻地了解设备的工作特性，平时保证所有常用和应急设备和仪器都处于良好条件并随时可用，便可避免或减少事故，即使产生事故，在紧急关头也能迅速而准确的采取应急措施。3.有效的英语交流

英语是国际航运界普遍使用的工作语言世界上很多公司用混合船员，英语作为工作语言，如果船员之间不能正常沟通，船舶就不能正常操作，也不能使所有船员能顺利的掌握新设备的操作技能。4.全面的综合能力素质

随着现代航海科学技术的发展、国际市场的进一步融合与深人，对船员的实践能力、判断能力、创新能力、管理能力、决策能力、协作能力、应变能力等方面提出了越来越高的要求船员不但要注重业务技能的提高，一也要注重非航海技能方面的提高，以提升自身的综合素质例如:高级船员要求除具有扎实的专业理论基础外，还具备较强实操能力、应变能力、计算机知识和良好的心理素质 5.需要不断知识更新

随着科技的发展，技术革新，航海自动化将运用到更多层面。新技术要求船员不断进行知识更新由于信息与网络技术的发展而日新月异，新技术、新产品不断出现和更新，船舶信息化是航海技术的发展趋势船员要熟悉、了解和操作这些设备，就得在岸和在船定期进行知识更新。这样才能做到能力不滞后，能够做好自己的工作，使航海更加安全。