岸電連船數據通信監控系統設計研究范文
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隨著我國污染防治“攻堅戰”的持續深入，航運污染已確定為大氣污染來源，這些船舶對城市大氣帶來的污染物主要集中在二氧化硫和氮氧化物，其中遠洋船的排放量尤為巨大。插入岸基電源，能使船舶每次靠港減少高達95%的柴油顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放量。
1當前岸電連船數據通信存在的問題
隨著計算機技術、通信技術的發展，連船數據通信在技術上已不存在問題，在近幾年的實際連船過程中，由于船岸在物理空間上的分隔，使得船舶、岸電兩端數據無法實時共享，鮮見岸側與船進行數字通信平臺的建設，原因大致有以下幾個方面。
1.1國內岸電建設方興未艾
岸電設備及相關配套設施建設成本高昂，而其投資回報只能按售電的形式，投資回報周期長，加上設備使用過程中的維護費用很高，所以相關企業投資岸電的積極性不高。隨著《“十三五”節能減排綜合工作方案》的出臺，近幾年來通過國家和地方兩級財政補貼，國內岸電才逐漸開始建設。
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備工作，導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電機供電，早期設計的控制系統可能都未考慮到與岸側進行數字通信，在軟件或硬件上可能都沒有預留相應的功能，改造必然增加相應的設計費用，船方改造積極性不高，岸方也要相應地增加軟件和硬件的改造費用。另外，船舶靠岸時間短，調試時間緊迫，諸多因素導致船岸數字通信平臺建設的荒廢。
1.4通信協議標準化的缺失
IEC/IEEE等國際標準化組織在2016年才相關標準，因此船舶控制系統廠家協議不盡相同，普遍采用國際通用的Modbus協議，但早期船舶甚至有自定義協議的，即使采用通用協議，寄存器地址定義也不盡相同。
2.1連船數據監控系統設計原理
船側預留給岸側通信的接口通常為串口（如RS485、RS422）或網口，加上碼頭泊位與監控室的距離一般都有幾千米，所以宜采用光纖通信。在碼頭岸側預先布置光電轉換模塊，電信號側與船舶的通信接口連接，轉換為光信號經過光纜傳輸到監控室，監控室側經過光電轉換模塊再轉換成電信號，送到監控主機。監控系統采用一體化設計，應將岸電電源、PLC、綜保裝置、電能表、直流屏等設備及組件的關鍵數據采集、顯示、記錄等。船舶數據應設計為可以根據不同的船舶切換到相應的模塊。操作員站主機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（相）電壓、三相線電流、三相不平衡度、有功功率、無功功率、功率因數等參數顯示并對有功電度、無功電度進行統計計量。所有數據可以在顯示器上顯示，且具有連續供電參數（如頻率、電壓、電流）等記錄功能，隨時在計算機管理系統中查詢。工程師站主機具備操作員站的全部功能和更高的權限，同時充當了主備配置的角色，保證系統的正常運行；同時在2臺主機上寫入相同數據，保證數據的冗余，提高數據的安全性；同時預留通信端口供外網數據共享，滿足集團或遠程的展示功能。監控系統結構如圖1所示。
2.2監控系統設計功能設計
（1）數據展示。監控系統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（相）電壓、三相線電流、三相不平衡度、各功率單元直流電壓、有功功率、無功功率、功率因數、主回路開關狀態、安防信息、環境信息、船舶電系統狀態等基本參數顯示。（2）曲線功能。所有數據除了在顯示器上顯示，同時應該對數據的定時存儲，如電壓、電流、頻率、功率、電度、開關信號，隨時在電腦管理系統中查詢，并以曲線的方式展示，便于數據分析。（3）報表功能。監控系統通過采集相關船舶靜態信息、連船時的實時運行數據，并對采集的信息和數據按船名或MMSI組織加工、存儲、最后形成完成的業務統計數據。（4）日志記錄。監控系統應設置短路、過載、過壓、缺相、低頻、逆功率、三相不平衡和超溫保護等功能，并具備故障鎖定、聲光報警、故障顯示和故障查詢等功能。核心電源部件帶故障自診斷功能，能對所發生的故障類型及故障位置提供指示，能就地顯示并遠方報警，便于運行檢修人員能辨別和解決所出現的問題。（5）連船流程控制。連船控制是一項高度配合和可靠性要求極高的操作，連船前需對保護控制回路校驗，船舶岸電電源輸送到船上后，先送到船側岸電甲板開關柜上端。該開關位于主配電板岸電并網開關上端，船方操作人員通過船側開關柜檢查確認岸電電源的相序，電壓、頻率是否滿足船上電源要求。這些都需要監控系統上每一步操作流程設置確認信號，收到對方確認后的狀態信號方能進行下一步。
3結束語
岸電連船就地通信系統的設計應用大大提高了岸電連船的效率，為系統建立船岸之間的信息一體化奠定了基礎，可以促進岸電建設的進一步發展。
作者：李曉峰 單位：日照港股份動力公司
