岸電連船數(shù)據(jù)通信監(jiān)控系統(tǒng)設計研究范文

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隨著我國污染防治“攻堅戰(zhàn)”的持續(xù)深入，航運污染已確定為大氣污染來源，這些船舶對城市大氣帶來的污染物主要集中在二氧化硫和氮氧化物，其中遠洋船的排放量尤為巨大。插入岸基電源，能使船舶每次靠港減少高達95%的柴油顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放量。

1當前岸電連船數(shù)據(jù)通信存在的問題

隨著計算機技術、通信技術的發(fā)展，連船數(shù)據(jù)通信在技術上已不存在問題，在近幾年的實際連船過程中，由于船岸在物理空間上的分隔，使得船舶、岸電兩端數(shù)據(jù)無法實時共享，鮮見岸側(cè)與船進行數(shù)字通信平臺的建設，原因大致有以下幾個方面。

1.1國內(nèi)岸電建設方興未艾

岸電設備及相關配套設施建設成本高昂，而其投資回報只能按售電的形式，投資回報周期長，加上設備使用過程中的維護費用很高，所以相關企業(yè)投資岸電的積極性不高。隨著《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》的出臺，近幾年來通過國家和地方兩級財政補貼，國內(nèi)岸電才逐漸開始建設。

1.2岸電使用率偏低

由于政府硬性政策的缺失，加上岸電連船需要船方和岸電方雙方配合，并且前期需要做大量的準備工作，導致岸電的使用頻率不高。

1.3改造成本高

由于船舶采用燃油發(fā)電機供電，早期設計的控制系統(tǒng)可能都未考慮到與岸側(cè)進行數(shù)字通信，在軟件或硬件上可能都沒有預留相應的功能，改造必然增加相應的設計費用，船方改造積極性不高，岸方也要相應地增加軟件和硬件的改造費用。另外，船舶靠岸時間短，調(diào)試時間緊迫，諸多因素導致船岸數(shù)字通信平臺建設的荒廢。

1.4通信協(xié)議標準化的缺失

IEC/IEEE等國際標準化組織在2016年才相關標準，因此船舶控制系統(tǒng)廠家協(xié)議不盡相同，普遍采用國際通用的Modbus協(xié)議，但早期船舶甚至有自定義協(xié)議的，即使采用通用協(xié)議，寄存器地址定義也不盡相同。

2岸電連船數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)設計方案

2.1連船數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)設計原理

船側(cè)預留給岸側(cè)通信的接口通常為串口（如RS485、RS422）或網(wǎng)口，加上碼頭泊位與監(jiān)控室的距離一般都有幾千米，所以宜采用光纖通信。在碼頭岸側(cè)預先布置光電轉(zhuǎn)換模塊，電信號側(cè)與船舶的通信接口連接，轉(zhuǎn)換為光信號經(jīng)過光纜傳輸?shù)奖O(jiān)控室，監(jiān)控室側(cè)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換模塊再轉(zhuǎn)換成電信號，送到監(jiān)控主機。監(jiān)控系統(tǒng)采用一體化設計，應將岸電電源、PLC、綜保裝置、電能表、直流屏等設備及組件的關鍵數(shù)據(jù)采集、顯示、記錄等。船舶數(shù)據(jù)應設計為可以根據(jù)不同的船舶切換到相應的模塊。操作員站主機顯示包含輸出電源的頻率、三相電壓平均值、三相電流平均值、三相線（相）電壓、三相線電流、三相不平衡度、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等參數(shù)顯示并對有功電度、無功電度進行統(tǒng)計計量。所有數(shù)據(jù)可以在顯示器上顯示，且具有連續(xù)供電參數(shù)（如頻率、電壓、電流）等記錄功能，隨時在計算機管理系統(tǒng)中查詢。工程師站主機具備操作員站的全部功能和更高的權(quán)限，同時充當了主備配置的角色，保證系統(tǒng)的正常運行；同時在2臺主機上寫入相同數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的冗余，提高數(shù)據(jù)的安全性；同時預留通信端口供外網(wǎng)數(shù)據(jù)共享，滿足集團或遠程的展示功能。監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2監(jiān)控系統(tǒng)設計功能設計

（1）數(shù)據(jù)展示。監(jiān)控系統(tǒng)具備輸出電源的頻率、三相電壓平均值、三相電流平均值、三相線（相）電壓、三相線電流、三相不平衡度、各功率單元直流電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、主回路開關狀態(tài)、安防信息、環(huán)境信息、船舶電系統(tǒng)狀態(tài)等基本參數(shù)顯示。（2）曲線功能。所有數(shù)據(jù)除了在顯示器上顯示，同時應該對數(shù)據(jù)的定時存儲，如電壓、電流、頻率、功率、電度、開關信號，隨時在電腦管理系統(tǒng)中查詢，并以曲線的方式展示，便于數(shù)據(jù)分析。（3）報表功能。監(jiān)控系統(tǒng)通過采集相關船舶靜態(tài)信息、連船時的實時運行數(shù)據(jù)，并對采集的信息和數(shù)據(jù)按船名或MMSI組織加工、存儲、最后形成完成的業(yè)務統(tǒng)計數(shù)據(jù)。（4）日志記錄。監(jiān)控系統(tǒng)應設置短路、過載、過壓、缺相、低頻、逆功率、三相不平衡和超溫保護等功能，并具備故障鎖定、聲光報警、故障顯示和故障查詢等功能。核心電源部件帶故障自診斷功能，能對所發(fā)生的故障類型及故障位置提供指示，能就地顯示并遠方報警，便于運行檢修人員能辨別和解決所出現(xiàn)的問題。（5）連船流程控制。連船控制是一項高度配合和可靠性要求極高的操作，連船前需對保護控制回路校驗，船舶岸電電源輸送到船上后，先送到船側(cè)岸電甲板開關柜上端。該開關位于主配電板岸電并網(wǎng)開關上端，船方操作人員通過船側(cè)開關柜檢查確認岸電電源的相序，電壓、頻率是否滿足船上電源要求。這些都需要監(jiān)控系統(tǒng)上每一步操作流程設置確認信號，收到對方確認后的狀態(tài)信號方能進行下一步。

3結(jié)束語

岸電連船就地通信系統(tǒng)的設計應用大大提高了岸電連船的效率，為系統(tǒng)建立船岸之間的信息一體化奠定了基礎，可以促進岸電建設的進一步發(fā)展。

作者：李曉峰 單位：日照港股份動力公司