船舶电气智能设计系统关键技术研究及原型实现

于忠鑫　胡勇　白民权

摘 要：随着人们对船舶需求的提升，现代船舶电气系统也愈来愈复杂，设计精度要求愈来愈高，所以一定要引进高科技来帮助实现船舶的电气设计。

关键词：船舶电气智能；系统设计；关键技术分析

引言

目前国内很多船舶设计软件在电气设计方面只具有绘图功能，而船舶电气系统设计是一个需要多个专业协作的复杂过程，牵涉到很多设计方案的确定、分析模型的建设、每一种设备的评价选优等问题，单靠人工的操作不但消耗很多的时间而且工作精度不高，严重影响设计的效率以及质量。

1 船舶电气系统设计

1.1 系统设计

功能需求分析：（1）在设计方案阶段，可以完成对设计资料的科学管理和再设计，关键包含以下三个方面：寻找优质的母型船并收优化成为目标船；寻找最接近设计方案的体系图并吸收优化成为目标图；寻找某型号设备的出厂文件或有关电气体系图。（2）在技术设计阶段以及生产设计阶段，要完成：用方案设计判断的影响船舶电气性能的关键参数限制技术设计；在各个主要的设计阶段可以在体系运行界面上给出相关设计办法、设计程序、检查规范的指导；在各个主要的设计数据出现时，可以自动对其在安全性、经济性和与设计方案的相同性等方面实施校验并给出清楚的推断效果与参考数据；可以完成對规律性比较强的体系参数化绘图；生产设计阶段可以有效运用技术设计阶段积累的成果，尽量防止反复工作；完成数据的统一以及关联，包含轮机、舾装、总体与电气等每一个专业之间和电气每一个系统、文档之间。

1.2 结构框架设计

考虑到船舶每一个电气体系规律性不相同，新高性能电气控制体系的更新换代，还有软件的发展能力，体系在完成常规计算机帮助设计功能和文件管理、计算书生成、自动校验、数据交换等智能化功能的基本上，针对规律性比较强的电力一次体系、照明体系等加设了其参数绘图模块.同时，思考到软件开发的周期以及费用，体系使用调用第三方绘图软件与Windows运用环节的技术方案，其体系构造框架如图1所示。体系包含操作界面、主环节、参数绘图模块、数据库、资料库五个部分。

（1）操作界面：包含工程管理、图纸管理、计算书生成、材料报表生成、电气绘图、规范图框生成、规范符号生成、三维模型生成、数据交换和辅助10个主界面.其中电气绘图又包含页面管理、设计部署、参数绘图、对象编辑四个子界面；计算书生成包含电力负荷计算书以及电压降计算书。（2）主环节：包含工程、图纸管理，计算书、材料报表生成，电气绘图，帮助设计模块（图纸规范图框生成、设备三维模型以及规范符号生成、数据交换、辅助）还有接口环节，其构造如图2所示。（3）数据库：包含管理数据库以及工程数据库.管理数据库保管部件参数、规范图框、规范符号、典型模板等公用信息以及全部工程的参数信息；各个工程都有自己的工程数据库，用于保存其全部电气体系、电气设备和资料信息。（4）资料库：存储全部船舶电气设计经过中牵涉、出现的图纸以及文档文件。（5）参数绘图模块：现在包含电力一次体系图、广播体系图、照明体系图和照明布置图四个部分。

2 船舶电气智能设计系统关键技术分析

2.1 信息数字化技术

在船舶电气智能设计系统中的信息数字化技术，关键是把设计中涉及到的对象实施有关的数字化信息解决，就是依据有关定义准则，把限制条件以及属性使用有关的数字取代详细的信息，之后对船舶电气设计中需要设计的对象使用有关的数字描述，建设船舶电气数字化模型。数字化经过中关键使用面向对象办法学，把船舶看作从每一种“对象”结构的全体，之后依据有关的限制条件对每一个对象的归类、设计和定义属性、办法以及响应的事件，让其可以满足计算机的识别与解决功能。

图标驱动：为了把绘图效率与设计质量提高，统一以及规范化电气符号以整洁图面，在船舶电气绘图经过中，使用图标驱动机制.就是经过点击各设备符号框架图标相符的，并选取其相应的部件，编辑设备的具体信息进而实现这设备原理或部署设计的办法。

2.2 参数化办法

在船舶电气设计中，相对常用一点的办法就是查询改正母型船。但是这种办法在寻找经过中需要实施很多的信息处理，本文针对这个特点使用了参数化办法。参数化办法关键是对电气体系图纸使用参数实施量化以及辨别与有关功能模块的叙述。关键实施参数化的原因有船舶类别、装载、航区、自动化标志、电力推进、主机、主电源与大型机械设备等。参数化模块关键是指叙述体系功能的特点项，包含图面需要表达、绘图需要的每一个方面。

3 智能船舶的美好未来

就船舶而言，市场个体差别性带来市场的定制化要求愈来愈高，需要迅速成规模，这个过程中需要完成数据之间良好的交换分析与挖掘。这就需要把市场的要求以及运营企业的要求、制造企业的要求、设计的工作变成一个协作总体。工业4.0在船舶上的完成是定制和规模化的结合，也是现在和将来的结合，建造新要求的经过中完成新的价值。这些新的价值第一是能够大大加强市场反应能力。以航运企业为例，市场反应能够匹配出最合理的船舶和最适当的航路，适应最合适的输送要求。制造企业能够最适当的船舶满足要求，最合理的补给要求，根据市场的快速反应，完善船舶设计。新价值还会带来运营本钱的降低。没有全球服务的网络，船队走不出国门。而假如在全球分布许多服务网络，又需要很高的成本。但是在大数据的基础上，船上体系实施自动化，完成互联之后能够最大程度把成本降低。船队的运营，油料备品的运用，能够更好地联系在一起。举例来说，例如我们国家的船队到索马里护航，大概有80%的备件原封不动地带回来，由于不知道哪些备件会用到，这对备件的生产企业以及购买企业，都有大量的资金积压。而假如对备件运用状况时时掌握，完成岸基的远程控制，能够大大降低成本。

4 结束语

目前本体系已在很多船的设计中获得了应用，对设计办法的指导与对设计结果的自动校验还有参数绘图以及自动生成计算书、材料表等功能上表现优秀，随着中国科技的日新月异，计算机技术的迅速发展，国内的船舶电气智能化设计将会进步更大，步入真正的智能化阶段，设计成本和设计周期将大大的缩短。

参考文献

[1]张进.船舶设计中的项目管理模式探讨[J].船舶，2007（1）：52-56.

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