船舶机械控制中电气自动化技术的应用与研究

摘要：伴随全球航运市场规模不断增大，海洋资源开发需求增多，船舶机械控制慢慢朝着以电气自动化为主导的智能化方向发展，文章剖析了船舶机械控制技术的发展进程，电气自动化技术的实际情况及其存在的问题，细致论述了智能控制，网络通讯，人机互动这些重要技术的具体运用情况并给出了改进办法，希望能够促使船舶自动化技术水平得到全方位改善。

关键词：船舶机械控制；电气自动化技术；应用与研究

世界经济一体化的趋势不断加强，全球航运市场的规模也在快速增大，船舶机械控制系统正从传统的依靠人工操作转变为智能化的电气自动化控制方式，复杂的海洋环境和日益严峻的国际环保要求给船舶机械自动化技术的应用提出了很大的难题，关键技术发展方向以及存在的具体问题进行深入的剖析和研究，在这种背景下，本文就电气自动化技术在船舶机械控制方面的应用进行了探讨和分析。

一、船舶机械控制系统的现状分析

（一）船舶机械控制技术的发展阶段

伴随国际航运规模和海洋资源开发的不断增长，船舶机械控制技术也在逐步由最初的机械式操作发展到如今电气自动化和智能化操作的过程中，最早采用人工手动机械传动控制方式来实现设备的启停及运行调节，随后又出现了基于简单电气线路与继电器控制的半自动化控制模式；而随着全球信息技术及电子工业的快速发展，当前船舶机械控制技术已经进入了以计算机技术、PLC编程逻辑控制、传感器数据采集及远程监控技术等为基础的电气自动化与智能控制阶段，整个控制精度与实时性均得到了大幅提高，船舶航行安全性及作业效率也有了明显的改善。

（二）电气自动化技术在船舶机械控制系统中的应用现状

当下电气自动化技术在船舶机械控制系统中已普遍应用于主推进装置的即时监测与故障分析、船舶电力系统的智能化运作、负载均衡控制以及辅助机械设备的自动运作与调节控制等诸多方面，主推进控制系统依靠传感器和数据处理单元达成了设备的远距离状态监测及自动调节功能，而辅助设备控制系统则以自动压载系统、油污分离装置、智能通风系统等为典型实例，借助现场总线和工业以太网等网络通讯技术的迅猛发展并被广泛融合到船舶机械控制系统当中，船舶机械控制系统正在朝着网络化方向发展，有关数据的即时共享以及系统协同调控能力也得到了进一步提升。

（三）现阶段船舶电气自动化技术存在的主要问题

虽然船舶电气自动化技术在机械控制方面有很大进展，但由于海洋环境差，船舶工作条件特殊等原因，当前这项技术仍旧存在系统不稳定，不可靠的情况，特别是电气控制元件会被盐雾，高湿，机械震动等不良因素干扰，从而引发设备故障概率上升，而且船舶自动化系统的信息化整合程度较低，各个控制子系统间的相互连通还需改进，数据孤立的情况依旧存在，这对整艘船运行时的智能协调造成很大阻碍，船员的专业能力同自动化控制设备的复杂程度不相适应，这也限制了自动化技术的全面推行和高效运转，致使船舶总体运作维持成本一直处于高位[1]。

二、电气自动化技术在船舶机械控制中的关键技术

（一）智能控制技术

智能控制技术是提高现代船舶机械系统精确性、可靠性的主要支撑，主要是通过PLC编程控制器和智能算法的相互配合，结合船舶航行和作业过程中的实时运行数据，对船舶机械系统状态进行自主监测和评估，对机械系统进行精准的动态调整和故障诊断，使船舶动力系统和辅助设备始终保持在最佳工作状态，大大提高了船舶机械系统的运行效率、稳定性和安全性。

（二）网络化与通信技术

全球航运数字化转型不断推进的过程中，网络化以及通信技术在船舶机械控制当中的影响愈发明显，这一技术借助工业以太网和现场总线通信协议把船舶机械设备同控制系统紧密结合在一起，从而达成即时的数据交换并做到远程监测，使得设备之间能够实现信息的相互共享并加强联动控制功能，进而整体提升船舶机械控制系统智能管理的水平，并且有效地减小了船员们的工作负担。

（三）人机交互技术

船舶人机交互技术的应用能明显加强船员对复杂电气自动化系统的操作便利性和安全控制水平，它凭借图形化界面和触控操作方式直接显示机械设备的即时运行参数及系统健康情况，减轻了船员操控船舶机械的认知压力，特别是在突然状况出现的时候，人机交互系统可以迅速给予操作者明确的指令提示和警报信息，从而有助于改善船舶运行的紧急应对效率和安全性。

三、船舶机械电气自动化技术的具体应用分析

（一）船舶主推进装置自动控制系统的设计与应用分析

船舶主推进装置自动控制系统是保障船舶动力安全可靠的必要手段，此系统主要依靠PLC控制模块和实时数据采集技术，按照主机工况，负荷变动以及航行环境状况来实施精确的转速和燃料喷射量调控，从而保证船舶主机处于最为经济且最安全的运行状态，而且具备动态监测和故障识别功能，可以有效地防止主机设备出现意外状况，进而改善了船舶推进系统的自动化控制水准及其经济性能。

（二）船舶辅助设备（压载水系统、油水分离系统等）自动化控制技术的研究与实施

随着国际海事组织环保标准日趋严格，对船舶辅助设备自动化控制技术的要求也越来越高，当前压载水管理、油水分离设备采用智能传感器加自动执行元件组成的控制系统，实时监测压载舱水位变化及油水混合物状态，实现水舱注排水自动控制和油污高效分离，大大减轻了船员的工作强度，显著提升了设备运行效率和环保标准达标率[2]。

（三）电气自动化技术在船舶动力管理中的效果评估

航运市场竞争加剧、燃油成本不断上升的大环境下，电气自动化技术在船舶动力管理领域的成效开始显现，依靠船舶电力负载管理系统和能效监测系统即时采集并智能分析数据之后，可以准确判断各个动力单元的运作效率与耗能情况，船方管理部门据此改进动力系统运作策略，燃料使用经济性显著提升，排放总量减少，机械设备使用寿命延长的情况也得到体现。

四、电气自动化技术在船舶机械控制中的问题及应对措施

（一）存在的问题分析

随着船舶机械电气自动化技术在海上航运作业中的普及，自动化控制设备常常会遇到稳定可靠方面的巨大考验，特别是传感器、控制模块、执行器之类的重要部件很容易受到外界环境影响而出现性能下滑或者突然发生故障的情况，这无疑会使船舶的整体航行安全水平大打折扣，另外高度集成化的电气自动化控制系统需要投入很多的人力物力来做专门的保养检修工作，过于复杂的系统也让船员们在面对紧急故障处理以及设备维修保养工作时感到十分棘手，这无疑又加大了船舶安全方面所承担的风险[3]。

（二）改进措施与优化策略探讨

想要切实改善船舶机械电气自动化系统的可靠度与安全度，船舶控制系统研发人员要通过增添冗余备份设计、改良关键设备抵御恶劣环境的能力等手段来加强系统稳定度，创建起完备的船舶远程监控与故障预示体系，保证随时评判船舶机械状况并及时察觉潜在风险，还要优化船员技能培训体系并削减人机交互界面的复杂程度，使得现场人员可以更为迅速有效地应对设备故障，进而缩减自动化设备的保养难度和费用，进而达成船舶运行安全性和经济效益的双重增进。

五、结语

伴随全球海运规模的不断增大，船舶机械控制系统渐渐由传统的机械操作转向以电气自动化技术为主导的智能化操控形式，这种技术被大量运用到主推进装置控制以及辅助设备经营当中，提升了设备运行效能，削减了运行成本，不过在海洋恶劣环境下的可靠程度仍然须要改进，所以持续改良技术规划并完善人员培育系统对改善船舶总体安全运作有着重要的现实意义。

参考文献

[1]常恩山.电气自动化技术在农业机械控制中的应用[J].石河子科技，2024，（05）：8-9.

[2]马洪德.电气自动化技术在农业机械控制中的应用[J].南方农机，2024，55（04）：89-92+107.

[3]崔永远.PLC技术在机械电气自动化控制中的应用研究[J].有色金属工程，2023，13（09）：177.