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船舶設(shè)備數(shù)字通信的應(yīng)用論文
本文介紹船舶設(shè)備通信使用現(xiàn)狀，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用對(duì)比總結(jié)了使用通信轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)信息相比于傳統(tǒng)的信號(hào)采集方式(硬點(diǎn)連接)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)船用通信方案進(jìn)行了適當(dāng)?shù)挠懻摗?/p>
1 前言
隨著船舶自動(dòng)化水平越來(lái)越高，數(shù)字通信在船上的使用也越來(lái)越廣泛，數(shù)字通信的可靠性和通信速率完全可滿足船舶數(shù)據(jù)采集和通信要求。
數(shù)字通信相比傳統(tǒng)的硬點(diǎn)連接，有下面幾個(gè)很突出的優(yōu)點(diǎn)：(1)節(jié)約成本;(2)擴(kuò)充方便;(3)數(shù)信類型多;(4)調(diào)試方便。船用數(shù)字通信方式的種類很多，目前用得較多的有RS485/422，、CAN網(wǎng)、以太網(wǎng)等。這些通信方式都是非常成熟的技術(shù)，可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，也可以組網(wǎng)連接，完全可以在船舶設(shè)計(jì)中充分使用。本文就數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)和現(xiàn)階段船舶上使用情況及發(fā)展趨勢(shì)作一些分析和探討。
2 數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)
(1)節(jié)約電纜成本
電纜成本的節(jié)約主要在兩個(gè)方面：節(jié)約電纜長(zhǎng)度和節(jié)約電纜芯線。
對(duì)于電纜長(zhǎng)度的節(jié)約，可以用我司的一些實(shí)例來(lái)說(shuō)明：某船進(jìn)水報(bào)警系統(tǒng)，貨艙和首部共有17個(gè)探頭，大部分設(shè)備廠家每個(gè)探頭輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量，只能一根一根電纜拉到采集處硬點(diǎn)連接(如圖1);但也有些廠家采用數(shù)字通信，探頭編址采用環(huán)形總線連接(如圖2)。這兩種連接電纜長(zhǎng)度有很大差異：圖1中共 17個(gè)探頭，首部7個(gè)探頭，每根電纜約200 m;貨艙10個(gè)探頭，平均約每根電纜100 m;17根電纜總長(zhǎng)約2 400 m。圖2中同樣17個(gè)探頭，采用數(shù)字通信的方式后，電纜可以用 環(huán)形總線連接，電纜從近到遠(yuǎn)逐個(gè)連接，總電纜長(zhǎng)度相當(dāng)于到最遠(yuǎn)探頭一個(gè)來(lái)回長(zhǎng)度多一點(diǎn)，只有500～600 m，即總長(zhǎng)度只有第一種方式的1/4。并且采用環(huán)形總線連接可靠性一點(diǎn)都不差，甚至更好。
對(duì)于電纜芯線的節(jié)省就更明顯了：比如鍋爐系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)等，我司有些設(shè)備廠家使用的是硬點(diǎn)連接，每個(gè)設(shè)備有30個(gè)左右報(bào)警點(diǎn)，使用傳統(tǒng)方式一個(gè)報(bào)警點(diǎn)一對(duì)芯線，需要30對(duì)芯線的電纜，或者15對(duì)芯線的電纜兩根;而有些廠家則使用RS485通信，只要一對(duì)芯線電纜就可以，如果再備用一對(duì)，也只有兩對(duì)芯線。
船上能夠使用通信方式來(lái)節(jié)約電纜長(zhǎng)度和電纜芯線的地方很多，但目前還沒(méi)有引起足夠的重視，因受到設(shè)備廠家的制約。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，大多數(shù)設(shè)備若使用通信方式并不一定會(huì)造成設(shè)備成本增加，如我司使用的NABTESCO的主機(jī)遙控系統(tǒng)，從M-800-III升級(jí)到M-800-V后，使用內(nèi)部CAN網(wǎng)通訊，就明顯節(jié)約了很多電纜，并且調(diào)試、顯示方便直觀。
(2)擴(kuò)充方便
使用傳統(tǒng)的硬點(diǎn)連接方式，無(wú)論是模擬量還是開(kāi)關(guān)量，一個(gè)信號(hào)需要一對(duì)芯線，電纜的芯線在設(shè)計(jì)時(shí)就定下來(lái)了。船舶在施工或者營(yíng)運(yùn)中若需要增加報(bào)警點(diǎn)，如果備用芯線足夠還好，否則就需要重新增加電纜，既麻煩又增加成本。但是，若使用通信方式就不存在這個(gè)問(wèn)題，通信線路已經(jīng)存在，隨時(shí)可以增加通信量，只需要通信兩端軟件設(shè)置增加就可以了。如我司曾經(jīng)使用的MAN發(fā)電機(jī)，使用RS485通信到報(bào)警，報(bào)驗(yàn)中船東臨時(shí)需要增加報(bào)警點(diǎn)，隨時(shí)就增加了。但使用洋馬發(fā)電機(jī)，使用硬點(diǎn)連接，如果要增加報(bào)警點(diǎn)就需要看電纜的備用芯線是否夠用了。
(3)通信數(shù)據(jù)類型多
采用通信方式可以傳送各種類型信息：模擬量、開(kāi)關(guān)量、數(shù)字量、狀態(tài)信息，甚至?xí)r間信息、文字信息、圖片信息等，這些是硬點(diǎn)傳送無(wú)法比擬的，有些信息現(xiàn)在看似沒(méi)有多少傳送的意義，可能以后增加這些信息對(duì)使用方便性、管理方面或者售后服務(wù)方面有很大幫助，只需要設(shè)備提供這方面的功能和支持就可以。
(4)調(diào)試方便性
使用傳統(tǒng)硬點(diǎn)連接，需要每個(gè)信息量一個(gè)一個(gè)檢查正確，每個(gè)芯線都要檢查是否接通。但使用通信方式后，用專門調(diào)試工具，只要線路調(diào)通，一個(gè)信號(hào)沒(méi)有問(wèn)題，就整個(gè)通信線路沒(méi)有問(wèn)題。
3 數(shù)字通信使用狀況
船舶設(shè)備數(shù)字通信包括兩個(gè)方面：一個(gè)是設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)部通信，另一個(gè)是設(shè)備系統(tǒng)對(duì)外通信。
(1)設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)部通信
現(xiàn)在船舶設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)部越來(lái)越多使用通信系統(tǒng)，如主機(jī)遙控、機(jī)艙監(jiān)測(cè)、通信導(dǎo)航等大多數(shù)廠家都使用了內(nèi)部數(shù)字通信，都是組網(wǎng)通信，各模塊數(shù)據(jù)共享，其中使用較多的是雙CAN網(wǎng)或者以太網(wǎng)�；鹁瘓�(bào)警系統(tǒng)、貨艙進(jìn)水系統(tǒng)、水霧系統(tǒng)的探頭連接也有部分廠家使用內(nèi)部環(huán)網(wǎng)通信。設(shè)備內(nèi)部各部件之間使用環(huán)網(wǎng)通信后，特別是對(duì)于布置分散的設(shè)備，電纜使用量明顯下降，并且調(diào)試也方便。隨著船廠的要求以及廠家設(shè)備升級(jí)，今后將會(huì)有越來(lái)越多的廠家設(shè)備內(nèi)部連接使用網(wǎng)絡(luò)通信。
(2)設(shè)備系統(tǒng)對(duì)外通信
設(shè)備對(duì)外的數(shù)字通信使用目前參差不齊，有些廠家用數(shù)字通信，有些廠家用硬點(diǎn)連接。這些通信主要是到航行數(shù)據(jù)記錄儀和到機(jī)艙報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信，也有部分其它設(shè)備之間的通信。現(xiàn)階段基本上都是通信協(xié)議相互公開(kāi)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，沒(méi)有成網(wǎng)。通信方式使用最多的是RS485/422 通信，RS485/422通信使用平衡電平，抗干擾能力強(qiáng)，通信距離可以超過(guò)1 000 m，也可以多點(diǎn)組網(wǎng)通信，半雙工工作只需要一對(duì)芯線，很適合船舶設(shè)備之間通信使用。
4 數(shù)字通信發(fā)展趨勢(shì)及展望
總的來(lái)說(shuō)，使用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通信是船舶設(shè)備數(shù)據(jù)采集的發(fā)展趨勢(shì)，會(huì)越來(lái)越多被使用。有些設(shè)備內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)廠家之間合作擴(kuò)充到其它設(shè)備�？赡軐�(lái)通過(guò)船用設(shè)備通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化，船用設(shè)備全部按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)接口掛網(wǎng)通信，這樣設(shè)備數(shù)據(jù)采集就發(fā)展到組網(wǎng)總線通信，直接掛網(wǎng)，從網(wǎng)上提取并傳送數(shù)據(jù)。
船舶設(shè)備使用數(shù)字通信采集數(shù)據(jù)有很多優(yōu)點(diǎn)，特別是環(huán)網(wǎng)通信，可以節(jié)約大量電纜成本，相信會(huì)為更多的設(shè)備廠家接受并推廣應(yīng)用。
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