《智能船舶规范》下的机舱智能化探究

2018年·第1期·总第171期
《智能船舶规范》下的机舱智能化探究
庞 路 何沁园
（中国船舶及海洋工程设计研究院 上海200011）
［摘 要］船舶智能化作为船舶设计领域技术变革的中坚力量，将使船舶设计从理念到方法发生质的改变。

机舱堪称船舶的“心脏”，船舶自动化的推进和发展在很大程度上体现在机舱的自动化程度上，各船级社规范中，也对机舱自动化有着详细的规定和要求。

文章在介绍CCS《智能船舶规范》的基础上，对比智能船舶与无人机舱在自动化系统设计上存在的区别，并对机舱智能化的设计思路和智能机舱自动化系统的构建进行探究。

［关键词］智能船舶规范；机舱自动化；机舱智能化；辅助决策
［中图分类号］ U665.13 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-9855（2018）01-0063-05
Exploration of machinery intelligence based on
CCS “Rules for Intelligent Ships”
PANG Lu HE Qin-yuan
(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)
Abstract : The intelligence of ship, as the backbone of the technological revolution in the ship design field, is making qualitative change of the ship design from the concept to the method. An engine room can be called as the heart of the ship. The advancement and development of ship automation greatly depend on the level of the engine room automation. There are detailed regulations and requirements for the engine room automation in the regulations of the various classification societies. The differences between the intelligent ship and the unmanned ship in the design of the automation system are compared based on CCS “Rules for Intelligent Ships”; the design ideas of intelligent engine room and the establishment of the intelligent engine room automation system are also explored.
Keywords : intelligent ship regulation; engine room automation; engine room intelligence; assistant decision-making
收稿日期：2017-06-23；修回日期：2017-07-12作者简介：庞 路（1990-），男，本科，工程师。

研究方向：船舶电气设计。

何沁园（1988-），女，硕士，工程师。

研究方向：船舶电气设计。

DOI ：10.19423 / ki.31-1561 / u.2018.01.063
引 言
随着科学技术的不断进步，越来越多的智能化、信息化技术走进了人们生活的各个领域，使人们对于设备智能化的要求也越来越高。

早在2014年德国汉诺威工业博览会上，“工业4.0”的概念就已经开始受到广泛关注。

“工业4.0”代表了继工业机械化、工业电气化、工业自动化之后的“第四次
工业革命”，而工业“智能化”正是“工业4.0”的核心表现形式。

在各个领域，“智能化”都是近年来技术发展的主要方向。

在新一轮工业技术革命如火如荼的大背景下，船舶设计制造领域也正经历着技术变革，船舶“智能化”作为这场变革的重要一环，将使船舶设计从理念到方法产生质的改变。

作为船舶主辅机的主要布置场所，机舱堪称“船舶心脏”，其重要性不言而喻。

在船舶设计制造
领域，船舶自动化的推进和发展在很大程度上体现在机舱自动化程度提高上，各船级社的规范中，也对机舱自动化有着详细的规定和要求。

因此，“智能机舱”的实现可以说是在船舶智能化的进程中不可或缺的一个重要方面。

1 《智能船舶规范》简介
《智能船舶规范》是基于中国船级社近年来的科技研究成果，并充分考虑国内外有关智能船舶的应用经验和未来船泊智能化的发展方向编制而成的，于2015年12月1日第18届中国国际海事会展期间对外发布，并于2016年3月1日起正式生效。

［1］
《智能船舶规范》中规定：智能船舶系指利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段，自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据，并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理和分析技术，在船舶航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行的船舶，以使船舶更加安全、更加环保、更加经济和更加可靠。

［2-3］
《智能船舶规范》分智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台等六个方面对智能船舶的功能进行描述。

满足智能船舶规范要求的船舶，可以获得智能船舶附加标志“i-Ship（Nx， Hx， Mx， Ex， Cx， Ix）”，括号内的字母是智能船舶的功能标志，分别对应上述智能船舶功能的六个方面。

《智能船舶规范》作为全球首部包含了智能船舶“设计—建造—运营”全周期的船级社规范，不但具有引领技术发展的现实意义，还将随智能船舶技术的深入应用同步成长，不断纳入新的应用成果，完善并细化已有的技术要求。

［4］
2 无人机舱与智能机舱
机舱自动化在船舶整体自动化设计当中始终占有重要的一席之地，究其历史可追溯到20世纪60年代，为提高船舶动力装置的运行可靠性、安全性和经济性，从而实现降低船舶运营成本、改善船舶管理人员工作条件等目的，机舱自动化系统得到大力发展。

及至今日，随着科学技术的飞速发展，新的设备以及自动化系统设计思路层出不穷，机舱自动化系统几乎已经成为现代船舶的“标配”。

一般来说，机舱自动化系统的组成分为以下四个方面：
（1）机舱检测、报警、控制系统；
（2）主机和可调螺距螺旋桨的遥控系统；
（3）船舶电站自动化；
（4）辅锅炉、其他机电设备的自动控制。

目前，在新船设计（尤其是工程用船以及海工项目）中越来越多被配置的动力定位系统，广义上也可归入自动化系统的范畴。

［5］
在《智能船舶规范》中，各船级社都对机舱自动化提出具体要求。

《钢制海船入级规范》第7篇自动化系统中规定，对于不同自动化等级的船舶，可授予下列附加标志［6］：AUT-0为推进装置由驾驶室控制站遥控，机器处所包括机舱集控站（室）周期无人值班；MCC为机舱集控站（室）有人值班对机电设备进行监控；BRC为推进装置由驾驶室控制站遥控，机器处所有人值班。

其中，AUT-0的自动化要求即为船舶无人机舱。

满足AUT-0要求的机舱自动化系统，采集并集中监控来自船舶各个重要系统（如机舱监测报警系统、功率管理系统、推进遥控系统、阀门遥控系统、液位测量系统、动力定位系统、主辅锅炉、其他重要辅机等）的参数信息，保证主推进装置、重要辅机、主辅锅炉、电站以及其他主要机电设备在无人值班期间连续正常运行，并在所监控的设备发生异常时对指定场所发出报警指示。

《智能船舶规范》第4章对智能机舱的功能要求为：“智能机舱能够综合利用状态监测系统所获得的各种信息和数据，对机舱内机械设备的运行状态、健康状况进行分析和评估，用于机械设备操作决策和维护保养计划的制定。

”具体描述可分为以
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下四个方面［2］：
（1）对机舱内的主推进发动机、辅助发电用发
动机、轴系的运行状态进行监测。

（2）根据状态监测系统收集的数据，对机械设
备的运行状态和健康状况进行分析和评估。

（3）根据分析与评估结果，提出纠正建议，为
工程船等）在设计过程中均已加入状态监测的功能
作为船舶自动化系统的补充。

现有的状态监测设备
可以接收船体结构应力、船用电机、振动噪声、船
舶风机、空调、冷藏设备、阀门、液位、火警、照
明等状态信号，并加以集中显示和控制。

图1为独立状态监测系统的简要结构框图。

在船舶智能机舱设计中，辅助决策功能的决策主题即“船舶操作”，即在发生设备故障报警的情况下对船员操作提出辅助建议。

决策输入来源有两处：数据库来自于状态监测系统，存储并反映当前受监测设备的实时状态信息；而设备异常信息则主要由集成监测报警控制系统（IAMCS）收集并提供。

决策输入的信息进入系统后，设备的当前状态与知识库中已有的各个主要设备典型异常情况进行时监测与报警，并模拟装载状态。

推进遥控系统独立于集成监测报警控制系统，为每个推进器设置一套独立的推进遥控和安全系统。

DP-2控制系统高度综合动力系统、推进器系统、测量系统及动力定位控制系统。

在系统出现单个故障时，可通过控制剩余推进器的推力和方向，在规定的环境条件下，使本船停留在设定的位置和
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库的存储内容应包括设备现象、类型、原因、处理
方式等几个方面，存储结构选用表格式，在系统接
收到设备状态信息后进行查找比对，为系统进行智
能化逻辑推理提供论据。

表1 辅助决策系统知识库存储结构示例
显示。

辅助决策系统的知识库，是集合了对船舶各系
统的理论分析以及实际工程经验，通过分类归纳和
总结形成的，其内容源于规范以及经验总结。

知识。