岸電連船數(shù)據(jù)通信監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1當(dāng)前岸電連船數(shù)據(jù)通信存在的問(wèn)題

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，連船數(shù)據(jù)通信在技術(shù)上已不存在問(wèn)題，在近幾年的實(shí)際連船過(guò)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(wú)法實(shí)時(shí)共享，鮮見(jiàn)岸側(cè)與船進(jìn)行數(shù)字通信平臺(tái)的建設(shè)，原因大致有以下幾個(gè)方面。

1.1國(guó)內(nèi)岸電建設(shè)方興未艾

岸電設(shè)備及相關(guān)配套設(shè)施建設(shè)成本高昂，而其投資回報(bào)只能按售電的形式，投資回報(bào)周期長(zhǎng)，加上設(shè)備使用過(guò)程中的維護(hù)費(fèi)用很高，所以相關(guān)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(tái)，近幾年來(lái)通過(guò)國(guó)家和地方兩級(jí)財(cái)政補(bǔ)貼，國(guó)內(nèi)岸電才逐漸開(kāi)始建設(shè)。

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(zhǔn)備工作，導(dǎo)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(jī)供電，早期設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)可能都未考慮到與岸側(cè)進(jìn)行數(shù)字通信，在軟件或硬件上可能都沒(méi)有預(yù)留相應(yīng)的功能，改造必然增加相應(yīng)的設(shè)計(jì)費(fèi)用，船方改造積極性不高，岸方也要相應(yīng)地增加軟件和硬件的改造費(fèi)用。另外，船舶靠岸時(shí)間短，調(diào)試時(shí)間緊迫，諸多因素導(dǎo)致船岸數(shù)字通信平臺(tái)建設(shè)的荒廢。

1.4通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化的缺失

IEC/IEEE等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織在2016年才相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因此船舶控制系統(tǒng)廠(chǎng)家協(xié)議不盡相同，普遍采用國(guó)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(shè)計(jì)方案

2.1連船數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

船側(cè)預(yù)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(yù)先布置光電轉(zhuǎn)換模塊，電信號(hào)側(cè)與船舶的通信接口連接，轉(zhuǎn)換為光信號(hào)經(jīng)過(guò)光纜傳輸?shù)奖O(jiān)控室，監(jiān)控室側(cè)經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換模塊再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，送到監(jiān)控主機(jī)。監(jiān)控系統(tǒng)采用一體化設(shè)計(jì)，應(yīng)將岸電電源、PLC、綜保裝置、電能表、直流屏等設(shè)備及組件的關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集、顯示、記錄等。船舶數(shù)據(jù)應(yīng)設(shè)計(jì)為可以根據(jù)不同的船舶切換到相應(yīng)的模塊。操作員站主機(jī)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(xiàn)（相）電壓、三相線(xiàn)電流、三相不平衡度、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等參數(shù)顯示并對(duì)有功電度、無(wú)功電度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)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(shí)在計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)中查詢(xún)。工程師站主機(jī)具備操作員站的全部功能和更高的權(quán)限，同時(shí)充當(dāng)了主備配置的角色，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行；同時(shí)在2臺(tái)主機(jī)上寫(xiě)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(shí)預(yù)留通信端口供外網(wǎng)數(shù)據(jù)共享，滿(mǎn)足集團(tuán)或遠(yuǎn)程的展示功能。

2.2監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能設(shè)計(jì)

（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(xiàn)（相）電壓、三相線(xiàn)電流、三相不平衡度、各功率單元直流電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、主回路開(kāi)關(guān)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(xiàn)功能。所有數(shù)據(jù)除了在顯示器上顯示，同時(shí)應(yīng)該對(duì)數(shù)據(jù)的定時(shí)存儲(chǔ)，如電壓、電流、頻率、功率、電度、開(kāi)關(guān)信號(hào)，隨時(shí)在電腦管理系統(tǒng)中查詢(xún)，并以曲線(xiàn)的方式展示，便于數(shù)據(jù)分析。（3）報(bào)表功能。監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)采集相關(guān)船舶靜態(tài)信息、連船時(shí)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)采集的信息和數(shù)據(jù)按船名或MMSI組織加工、存儲(chǔ)、最后形成完成的業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。（4）日志記錄。監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置短路、過(guò)載、過(guò)壓、缺相、低頻、逆功率、三相不平衡和超溫保護(hù)等功能，并具備故障鎖定、聲光報(bào)警、故障顯示和故障查詢(xún)等功能。核心電源部件帶故障自診斷功能，能對(duì)所發(fā)生的故障類(lèi)型及故障位置提供指示，能就地顯示并遠(yuǎn)方報(bào)警，便于運(yùn)行檢修人員能辨別和解決所出現(xiàn)的問(wèn)題。（5）連船流程控制。連船控制是一項(xiàng)高度配合和可靠性要求極高的操作，連船前需對(duì)保護(hù)控制回路校驗(yàn)，船舶岸電電源輸送到船上后，先送到船側(cè)岸電甲板開(kāi)關(guān)柜上端。該開(kāi)關(guān)位于主配電板岸電并網(wǎng)開(kāi)關(guān)上端，船方操作人員通過(guò)船側(cè)開(kāi)關(guān)柜檢查確認(rèn)岸電電源的相序，電壓、頻率是否滿(mǎn)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(shè)置確認(rèn)信號(hào)，收到對(duì)方確認(rèn)后的狀態(tài)信號(hào)方能進(jìn)行下一步。

3結(jié)束語(yǔ)

岸電連船就地通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)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(chǔ)，可以促進(jìn)岸電建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。

作者：李曉峰 單位：山東·日照港股份動(dòng)力公司