岸电连船数据通信监控系统设计研究范文

随着我国污染防治“攻坚战”的持续深入，航运污染已确定为大气污染来源，这些船舶对城市大气带来的污染物主要集中在二氧化硫和氮氧化物，其中远洋船的排放量尤为巨大。插入岸基电源，能使船舶每次靠港减少高达95%的柴油颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放量。

1当前岸电连船数据通信存在的问题

随着计算机技术、通信技术的发展，连船数据通信在技术上已不存在问题，在近几年的实际连船过程中，由于船岸在物理空间上的分隔，使得船舶、岸电两端数据无法实时共享，鲜见岸侧与船进行数字通信平台的建设，原因大致有以下几个方面。

1.1国内岸电建设方兴未艾

岸电设备及相关配套设施建设成本高昂，而其投资回报只能按售电的形式，投资回报周期长，加上设备使用过程中的维护费用很高，所以相关企业投资岸电的积极性不高。随着《“十三五”节能减排综合工作方案》的出台，近几年来通过国家和地方两级财政补贴，国内岸电才逐渐开始建设。

1.2岸电使用率偏低

由于政府硬性政策的缺失，加上岸电连船需要船方和岸电方双方配合，并且前期需要做大量的准备工作，导致岸电的使用频率不高。

1.3改造成本高

由于船舶采用燃油发电机供电，早期设计的控制系统可能都未考虑到与岸侧进行数字通信，在软件或硬件上可能都没有预留相应的功能，改造必然增加相应的设计费用，船方改造积极性不高，岸方也要相应地增加软件和硬件的改造费用。另外，船舶靠岸时间短，调试时间紧迫，诸多因素导致船岸数字通信平台建设的荒废。

1.4通信协议标准化的缺失

IEC/IEEE等国际标准化组织在2016年才相关标准，因此船舶控制系统厂家协议不尽相同，普遍采用国际通用的Modbus协议，但早期船舶甚至有自定义协议的，即使采用通用协议，寄存器地址定义也不尽相同。

2岸电连船数据监控系统设计方案

2.1连船数据监控系统设计原理

船侧预留给岸侧通信的接口通常为串口（如RS485、RS422）或网口，加上码头泊位与监控室的距离一般都有几千米，所以宜采用光纤通信。在码头岸侧预先布置光电转换模块，电信号侧与船舶的通信接口连接，转换为光信号经过光缆传输到监控室，监控室侧经过光电转换模块再转换成电信号，送到监控主机。监控系统采用一体化设计，应将岸电电源、PLC、综保装置、电能表、直流屏等设备及组件的关键数据采集、显示、记录等。船舶数据应设计为可以根据不同的船舶切换到相应的模块。操作员站主机显示包含输出电源的频率、三相电压平均值、三相电流平均值、三相线（相）电压、三相线电流、三相不平衡度、有功功率、无功功率、功率因数等参数显示并对有功电度、无功电度进行统计计量。所有数据可以在显示器上显示，且具有连续供电参数（如频率、电压、电流）等记录功能，随时在计算机管理系统中查询。工程师站主机具备操作员站的全部功能和更高的权限，同时充当了主备配置的角色，保证系统的正常运行；同时在2台主机上写入相同数据，保证数据的冗余，提高数据的安全性；同时预留通信端口供外网数据共享，满足集团或远程的展示功能。监控系统结构如图1所示。

2.2监控系统设计功能设计

（1）数据展示。监控系统具备输出电源的频率、三相电压平均值、三相电流平均值、三相线（相）电压、三相线电流、三相不平衡度、各功率单元直流电压、有功功率、无功功率、功率因数、主回路开关状态、安防信息、环境信息、船舶电系统状态等基本参数显示。（2）曲线功能。所有数据除了在显示器上显示，同时应该对数据的定时存储，如电压、电流、频率、功率、电度、开关信号，随时在电脑管理系统中查询，并以曲线的方式展示，便于数据分析。（3）报表功能。监控系统通过采集相关船舶静态信息、连船时的实时运行数据，并对采集的信息和数据按船名或MMSI组织加工、存储、最后形成完成的业务统计数据。（4）日志记录。监控系统应设置短路、过载、过压、缺相、低频、逆功率、三相不平衡和超温保护等功能，并具备故障锁定、声光报警、故障显示和故障查询等功能。核心电源部件带故障自诊断功能，能对所发生的故障类型及故障位置提供指示，能就地显示并远方报警，便于运行检修人员能辨别和解决所出现的问题。（5）连船流程控制。连船控制是一项高度配合和可靠性要求极高的操作，连船前需对保护控制回路校验，船舶岸电电源输送到船上后，先送到船侧岸电甲板开关柜上端。该开关位于主配电板岸电并网开关上端，船方操作人员通过船侧开关柜检查确认岸电电源的相序，电压、频率是否满足船上电源要求。这些都需要监控系统上每一步操作流程设置确认信号，收到对方确认后的状态信号方能进行下一步。

3结束语

岸电连船就地通信系统的设计应用大大提高了岸电连船的效率，为系统建立船岸之间的信息一体化奠定了基础，可以促进岸电建设的进一步发展。

作者：李晓峰 单位：日照港股份动力公司