船舶电气智能设计系统关键技术探析

船舶电气智能设计系统关键技术探析

曹宏军

扬州中远海运重工有限公司技术工艺部，江苏 扬州 225211

摘要：介绍了船舶电气智能系统设计的若干关键技术。以船舶电气智能设计系统为切入视角，对船舶电气智能设计要点进行概要阐述，结合实践系统设计分析从功能需求、结构框架、系统实现三个维度阐释船舶电气智能系统设计要点。研究中，综合电气智能系统需要在方案设计阶段、技术设计阶段进行论证，保障电气智能系统设计合理化，继而构建以操作界面、主程序、数据库、资料库、参数绘图模块组成的电气智能系统结构框架，实现船舶电气智能系统数字化。

关键词：船舶设计；电气智能系统；关键技术；分析与研究

引言

现代化社会发展形势下我国船舶电气设计有了跨越式的发展，船舶电气智能设计系统设计领域较多，牵涉知识面交叉复杂，其精度与周期都随着社会改革发展有了全新要求。从现阶段我国船舶设计系统来看，船舶整体设计依然以轮机、整体结构为设计核心，电气系统设计较为单一，设计技术在实践中革新较为缓慢，对我国船舶电气智能设计系统发展造成若干影响。据此，如何基于现代化信息技术构建船舶电气智能系统是船舶设计人员亟待解决的重要问题。

1 构建船舶电气智能设计系统的必要性

随着时代的演变与发展现阶段智能船舶不仅决定了社会发展与交通运输的流畅性、智能性，更是决定了世界各国在船舶工业发展及未来船舶市场地位，各国均将智能船舶设计作为国家发展的主要推动力，我国与西方等发达国家为进一步占据智能船舶市场先机开展了一系列研究。从现阶段世界智能船舶发展情况来看，我国智能船舶设计在世界中占据有利先机，较比其他国家智能船舶而言我国智能船舶设计更为全面。其中，智能船舶体系中电气设计较为关键，为此我国诸多学者针对船舶电气智能设计系统展开一系列研究。且随着我国信息技术的不断创新，我国电气智能系统设计有了跨越式的发展，基于现代化信息及时构建船舶电气智能设计系统，完善传统电气系统不足的基础上，为我国船舶电气系统发展提供良好基础。传统船舶电气系统设计中可通过设计软件满足船舶需求，但严格意义上来说这种设计软件较为单一化，从整体角度上来看无法满足船舶电气系统多元化系统，而基于现代化信息及时构建船舶电气智能系统，通过建模、设计等方式构建数字化信息模型，促进我国船舶电气智能系统智能化的同时，为我国船舶电气系统发展提供良好基础，据此，深入分析与研究船舶电气智能设计系统具有现实意义。

2 船舶电气智能设计要点分析

2.1 系统需求分析

系统需求分析泛指船舶电气智能系统设计目标，即对船舶电气需求进行综合确定，实现精度高、质量优的资源利用。基于大数据模板构建电气智能系统，进一步促进电气系统数据高效化的同时，推动电气智能系统设计智能化。此外，船舶电气智能系统设计阶段与决策阶段需着重考虑以下几点：

1）船舶改造时应对其电气系统图纸进行系统性分析，对船舶系统自身电气约束性确定，完成项目检验流程设计后才可对其进行可行性分析；2）需满足船舶电气智能系统操作平台数据的可行性与完整性，确保具有关联特点的数据资源，可实现数据交互工作，以此满足船舶电气智能系统需求；3）基于上述内容数据整合，综合初始设计阶段图纸，满足船舶电气智能系统设计各项需求。

2.2 船舶系统框架

基于船舶电气智能系统设计项目分析而言，因其自身特殊性在系统框架设计阶段要遵循电气智能系统设计的规律性。电气系统结构之间存在一定差异化，设计资源成本对比分析作用下构建智能系统，将若干框架细节有机融合形成关联体，以此实现船舶系统框架智能化。如图1所示。

图1 船舶电气智能系统整体架构设计图

2.3 船舶信息数字化

在船舶电气设计中，为了保证电气设计的准确性，必须使用数字化工具。这就要求在设计的各个方面都要使用信息，所有的因素都必须考虑并以数字信息的形式表达出来，然后对关键信息进行分类、分析和以一致的方式存储，这是船舶智能电气设计的重要基础。数字存储信息可以使设计师更客观、更科学、更符合应用需求，从而更好地了解设计对象。船舶信息数字化处理的总体现状，特别是船舶电气设计的特点，使其能够有针对性地进行设计，从而提高设计精度和响应速度。数字信息处理方法是用一种复杂的方式处理所有信息和船舶部件。船舶数字化也是船舶数字化信息处理的主要目标。船舶数字电气模型的建立和基于该模型的电气设计，不仅可以从全局的角度理解船舶的动力，而且可以根据需要对数字模型进行智能分解，看到每一个细节。通过信息数字化，建立了船舶电气智能设计系统，使设计过程更加直观，设计视角更加全面。应用这一现代技术不仅可以了解整个电气设计，而且可以考虑设计的每一个细节。它是船舶智能化电气设计系统中最重要的先进技术之一。

3 船舶电气智能系统实践设计分析

3.1 故障智能检索

船舶电气智能系统运行过程中难免会出现系统故障，如不对这些故障进行检修处理，将带来极大的使用隐患。据此，可依托故障智能检索系统在项目设计阶段预测可能的障碍，结合数据库中发生故障的数据，收集事故发生时的线索。运用连锁反推法对事故原因及造成事故原因的操作细节进行探讨，在智能系统中以关联树的形式体现其逻辑关系，将其作为事件分析，并最终解释故障原因、发生概率等细节。

3.2 作用应力检测

电力智能设计可以模拟船舶系统的刚柔耦合动力学。其原理是对刚体的受力分析只能反映出各部件的外力，通过滑动运动的智能仿真设计，获得船舶各部件的应力和变形信息，并对船舶的冲击强度进行分析。需要注意的是，船舶的形式比较快，使用柔性体可以避免传统刚体的信息不清晰的问题，这体现了船舶的整体运动和受力。另外，将动态仿真应用于电气智能设计技术，可以改变传统的静力学仿真只研究某一部件工作状态的缺点，突出整个主体的运动结果。通过建立力学模型，进行船舶动力学仿真，分析设计方案是否满足强度要求。

4 智能船舶的发展前景

就航运业的整体发展而言，市场个性化需求带来的定制需求越来越高。为了满足这一要求，有必要加快完成良好的数据交换和挖掘。这需要市场需求和经营企业、制造企业的要求以及系统设计工作形成一个共同体。在合作和相互促进的过程中，创造新的价值，可以加速市场反应，促进航运业的整体发展.以航运企业为例，通过这种市场反应机制，可以匹配出最合适的船舶和最合理的航线，保证服务满足运输要求。顺应市场的快速反应机制，船舶制造企业也可以加快船舶设计工作的改进，为自身的发展提供更有价值的信息。同时，这些新的价值也可以降低运营成本，因为没有全球服务网络的支持，船队根本无法出国，而必须分布在全球服务网络中，运营成本非常高。这就要求利用大数据技术实现船舶系统的自动化，最大限度地降低成本，从而对船队运行、用油供应等环节进行更好的管理。如果能及时准确地掌握备件的使用，运行成本就会大大降低。

5 结语

综上所述，本文在参考前人研究的基础上对船舶电气智能系统设计要点进行简要概括，结合实践分析论述了船舶电气智能系统设计的若干技术。

参考文献：

[1]刘本峰,陈峰,邱哲誉.刍议船舶电气智能设计系统关键技术[J].内燃机与配件,2020(09):227-228.

[2]魏晓光,沈毅.船舶电气智能设计系统关键技术研究及原型实现[J].商业故事,2018(09):111.