CN113264162A - 客滚船返港安全控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种客滚船返港安全控制系统，包括自动化系统和装载计算机数据采集系统；所述自动化系统包括两个冗余配置的自动化处理器及至少两个自动化工作站；自动化处理器分别布置于两个主配电板室内，位于不同防火区；自动化工作站布置于至少两个防火区内；所述装载计算机数据采集系统包括水密门监测子系统、进水报警子系统和液位遥测子系统，装载计算机通过所述自动化处理器采集水密门监测子系统、进水报警子系统和液位遥测子系统发送的数据。本发明通过集成化系统的设计，减少重复性的硬件配置，提升系统的可靠性，并通过各子系统的环路设计减轻空船重量，有利于安全返港的评估；在提高船舶安全可靠性的同时，降低船舶建造成本。

Description

客滚船返港安全控制系统

技术领域

本发明属于船舶工业设计技术领域，具体涉及客滚船返港安全控制系统。

背景技术

客滚船中船长可利用装载计算机软件，在详细的整船计算机模型内，包括上层建筑及附体、所有内部舱室和液舱等以及出/进水点、横贯进水装置、脱险通道、船舶轮廓线和水密门状态（即开或关），通过处理来自人工输入和传感器读数的数据计算任何进水事故后的剩余破损稳性以估算船长要求的操作资料。

目前装载计算机的数据完全依赖于外部信息输入，考虑到自动化系统已实现了冗余的设计，并可在不同的安全返港工况下实现数据的处理和输送。自动化系统又采集了进水报警系统、水密门监测系统、通道设备等装载计算机所需要的全部传感器数据，通过自动化系统的两个处理器同时向两个装载计算机传输数据，其通信电缆在不同防火区内也彼此分离。从传感器数据采集、处理器的数据处理、信息的输送以及装载计算机的分析，这构成完整的冗余框架结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种客滚船返港安全控制系统。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种客滚船返港安全控制系统，包括自动化系统和装载计算机数据采集系统；

所述自动化系统包括两个冗余配置的自动化处理器及至少两个自动化工作站；所述自动化处理器分别布置于两个主配电板室内，位于不同防火区；所述自动化工作站布置于至少两个防火区内；

所述装载计算机数据采集系统包括水密门监测子系统、进水报警子系统和液位遥测子系统，装载计算机通过所述自动化处理器采集水密门监测子系统、进水报警子系统和液位遥测子系统发送的数据。

进一步的，所述水密门监测子系统包括水密门集控室指示板和水密门驾驶室指示板；所述水密门集控室指示板和水密门驾驶室指示板经由就地的制箱分别采集水密门限位开关信号，发送至对应方位的自动化处理器；

所述进水报警子系统包括若干信号采集单元、若干进水报警传感器和两个处理器，所述两个处理器分别配置于左、右两个机舱；所述若干信号采集单元采集对应电连接的进水报警传感器的检测信号，各舱内的信号采集单元形成环路连接，环路的两端的信号采集单元将采集的信号通过对应电连接的处理器发送至对应方位的自动化处理器；

所述液位遥测子系统包括若干液位传感器、若干信号采集单元，液位遥测子系统与进水报警子系统共用处理器，并采用和进水报警子系统相同的环路连接方式。

进一步的，还包括，在左、右两个机舱分别配置若干自动化信号采信箱，采集每侧机舱辅助设备发送的信号；自动化信号采信箱和辅助设备间为硬点连接。

进一步的，每个自动化信号采集箱通过两根通信线分别连接至所述两个冗余配置的自动化处理器。

进一步的，所述自动化工作站与自动化处理器之间通过光纤环网连接；通过客船主横区、主竖区的防火分隔分离电缆路径。

进一步的，所述两个冗余处理器通过有线通信实现信息交换；优选采用光纤通信实现信息交换。

进一步的，还包括电站管理系统，所述电站管理系统包括左、右两机舱和主配电板室分别独立配置的配电子系统；

所述每个配电子系统包括配置于机舱的主发电机、轴带发电机及其辅助系统；和配置于主配电板室内的主配电板、直流配电板；

所述主配电板和直流配电板之间为硬点连接，并布置于同一舱室；

所述主发电机和轴带发电机分别硬点连接至主配电板和直流配电板；

所述直流配电板与对应方位的自动化处理器通过硬点和CAT6两种方式连接；

所述主配电板与对应方位的自动化处理器通过硬点连接，并布置于同一舱室；

所述左、右两主配电板室配电子系统的主配电板之间通过硬点连接。

主发电机（控制箱）、轴带发电机（直流配电板）与自动化处理器之间数据交换经由主配电板中转，可由主配电板进行实现主发电机和轴带发电机的就地集中控制。在正常航行时，全船电站系统统一由自动化系统管理；在安全返港时（如一侧机舱失去），剩余机舱的电站能独立运行，自动化系统仍能实现对单一机舱电站的有效的管理。

进一步的，还包括监测系统，所述监测系统包括左、右两机舱和主配电板室分别独立配置的监测子系统；

所述监测子系统包括主机控制系统、CPP遥控系统和主机；所述主机控制系统和CPP遥控系统布置在主配电板室；主机布置在机舱；

所述CPP遥控系统硬点连接至对应主配电室的直流配电板；

主机控制系统和CPP遥控系统通过CAT6电缆连接至对应方位的自动化处理器，相关电缆均在主配电板室内部；

所述主机控制系统和CPP遥控系统之间为硬点连接，用于数据交换；相关电缆均配置于主配电板室内部；

所述主机控制系统和主机之间为硬点连接。正常航行时，两侧机舱的主推进系统正常运行，自动化系统对其报警和状态监测。在安全返港时（如一侧机舱失去），剩余机舱的主推进能独立运行，自动化系统仍能实现对单一机舱主推进系统的有效的监测。

进一步的，还包括火灾报警系统，所述火灾报警系统包括分别配置于主驾驶室和集控室的第一火灾报警主控箱和第二火灾报警主控箱；

所述第一火灾报警主控箱和第二火灾报警主控箱分别通过独立的串口通信连接对应方位的自动化处理器；主控箱之间通过环路连接，环路电缆从不同的防火区敷设。正常航行时，两火警主控箱正常运行，自动化系统对其报警和状态监测。在安全返港时（如一控制箱失去或一段电缆失去），剩余主控箱能独立运行，自动化系统仍能对全船火灾报警监测。

进一步的，还包括高压水雾系统；

所述高压水雾系统的PLC控制站和I/O控制站分别安装于不同的防火区内；

PLC控制站和I/O控制站分别通过独立的串口通信连接对应方位的自动化处理器；

不同防火区的控制站通过环路连接，环路电缆从不同的防火区敷设。正常航行时，各水雾释放控制站正常运行，自动化系统对其报警和状态监测。在安全返港时（如一控制站失去或一段电缆失去），剩余控制站对所控制区域不受影响，自动化系统仍能实现对剩余区域的释放阀的状态监测。

本发明基于工业集成化设计了可采集进水报警数据、液位遥测数据、水密门状态数据的装载计算机数据采集系统，并根据安全返港的需求设计集成了其他子系统，本发明通过集成化系统的设计，可使各系统彼此融合、数据共享，减少重复性的硬件配置，节省重量和成本，提升系统的可靠性，并通过各子系统的环路设计，减轻了空船重量，有利于安全返港的评估；在提高船舶安全可靠性的同时，降低了船舶建造成本。

附图说明

图1是本发明装载计算机数据采集系统结构示意图。

图2是本发明电站管理系统和监测系统结构示意图。

图3是本发明客滚船返港安全控制系统结构示意图。

图中：1，自动化处理器；2、装载计算机；3、处理器；4-1、进水报警传感器；4-2、第一信号采集单元；5-1、液位遥测传感器；5-2、第二信号采集单元；6-1、主配电板；6-2、主发电机控制箱；6-3、轴带发电机；6-4、直流配电板；6-5、CPP遥控系统；6-6、主机控制系统；6-7、主机；6-8、自动化工作站；7-1、自动化信号采集箱；7-2、泵、风机启动器；7-3、其它辅助设备；8-1、集控室水密门指示板；8-2、驾驶室水密门指示板；8-3、限位开关；9、火灾报警主控箱；10-1、高压水雾2IOS控制站；10-2、高压水雾2PCL控制站；

D1-1和D2-1、D2-2，F-1和F-2，W-1和W-2，L-1和L-2间通信电缆无交叉，且敷设在不同防火区内。

具体实施方式

如图1所示的客滚船返港安全控制系统，包括自动化系统和装载计算机数据采集系统；

所述自动化系统包括两个冗余配置的自动化处理器1、至少两个自动化工作站6-8和自动化信号采集箱7-1，两个冗余处理器通过有线通信实现信息交换；作为一种实施方式，可采用光纤通信实现信息交换。

如图1、3所示，所述两个自动化处理器1分别布置在左右两个主配电板室内，冗余配置，两自动化处理器1均可以独立处理全船自动化相关信息的能力。

左、右两个机舱分别配置若干个自动化信号采信箱7-1，每侧机舱的泵、风机和其它辅助设备的报警、指示和控制信号连接至本机舱内的自动化信号采集箱。自动化信号采信箱和辅助设备间为硬点连接。

每个自动化信号采集箱均通过两根通信线分别连接至对应左、右主配电板室内的两个自动化处理器。

所述左右两机舱电缆相互独立，禁止穿越。任一自动化处理器故障或火灾后断线，冗余的处理器仍能实现自动化信息的采集和处理。

至少在两个防火区内布置自动化工作站6-8，自动化工作站6-8与自动化处理器1之间通过光纤环网连接。环网的路径避免交叉，利用客船主横区、主竖区的防火分隔实现电缆路径的分离。任一防火区因火灾丢失，剩余部分的电缆通信、工作站或处理器仍然可用。作为一种实施方式，可在集控室和驾驶室内分别布置自动化工作站。

所述装载计算机数据采集系统包括水密门监测子系统、进水报警子系统和液位遥测子系统，装载计算机通过所述自动化处理器采集水密门监测子系统、进水报警子系统和液位遥测子系统发送的数据。

水密门监测子系统包括水密门集控室指示板8-1和水密门驾驶室指示板8-2；所述水密门集控室指示板8-1和水密门驾驶室指示板8-2经由就地的控制箱分别采集水密门限位开关信号，发送至对应方位的自动化处理器1；

进水报警子系统包括若干第一信号采集单元4-2、若干进水报警传感器4-1和两个处理器3，所述两个处理器3分别配置于左、右两个机舱；所述若干第一信号采集单元4-2采集对应电连接的进水报警传感器的4-1检测信号，各舱内的第一信号采集单元4-2形成环路连接，环路的两端的第一信号采集单元4-2将采集的信号通过对应电连接的处理器发送至对应方位的自动化处理器1；

液位遥测子系统包括若干液位传感器5-1、若干第二信号采集单元5-2，液位遥测子系统与进水报警子系统共用处理器3，并采用和进水报警子系统相同的环路连接方式。

作为一种优选的实施方式，所述系统包括电站管理系统。如图2所示，电站管理系统包括左、右两机舱和主配电板室分别独立配置的配电子系统；每个配电子系统包括配置于机舱的主发电机6-2、轴带发电机6-3及其辅助系统；和配置于主配电板室内的主配电板6-1、直流配电板6-4。服务于两机舱主发电机6-2和轴带发电机6-3的辅助系统（油、水、气、电等）完全独立，其电缆和管路只敷设在本机舱内。

所述主配电板6-1和直流配电板6-4之间为硬点连接，用于直流配电板6-4的模式启求、联络开关状态、轴带发电机6-3的调速命令，以及相应的工作模式、开关反馈信号等数据交换；主配电板6-1和直流配电板6-4布置在同一舱室，便于电缆敷设及安全返港分析和评估。

所述主发电机6-2和轴带发电机6-3分别硬点连接至主配电板6-1和直流配电板6-4；

所述直流配电板6-4与对应方位的自动化处理器1通过硬点和CAT6两种方式连接；直流配电板内的VFD、AFE的运行、报警、开关状态、负荷/功率信息和重载问询等通过硬点连接；其它非重要的报警、指示和监测信息通过CAT6电缆数据传输。

所述直流配电板6-4与主机遥控通过硬点连接，用于轴带发电机6-3变频模式或旁通模式的请求、备车和停车请求、转速调节等信号的数据交换。

所述主配电板6-1与对应方位的自动化处理器1通过硬点连接，用于主发电机的模式请求、启停命令、遥控合/分闸、同步并车、遥控调速、其它联络开关的合闸、分闸命令、轴带发电机的模式请求和励磁、灭磁命令及一些状态的反馈等数据交换。所有主配电板与相应自动化处理器布置在同一舱室，便于安全返港的分析和评估，舱室火灾时设备与电缆考虑同时丢失，无需要单独做电缆丢失的评估。

所述左、右两主配电板室配电子系统的主配电板6-1之间通过硬点连接，用于开关状态、合闸、分闸命令及连锁等功能的数据交换。由于此联络电缆跨越两侧机舱，配电设计考虑可能的火灾引起的电缆的断路或短路不会影响剩余配电板的正常使用。

主发电机6-2和轴带发电机6-3所有的模式、控制命令全部经由主配电板6-1中转，再经由主配电板6-1与自动化处理器1之间数据交换。主配电板6-1侧可实现主发电机6-2和轴带发电机6-3的集中控制，便于电站管理系统数据集中管理。

作为一种优选的实施方式，所述系统包括监测系统，所述监测系统包括左、右两机舱和主配电板室分别独立配置的监测子系统；

所述监测子系统包括主机控制系统6-6、CPP遥控系统6-5和主机6-7；所述主机控制系统6-6和CPP遥控系统6-5布置在主配电板室；主机6-7布置在机舱；

所述CPP遥控系统硬点连接至对应主配电室的直流配电板6-4；

主机控制系统6-6和CPP遥控系统6-5通过CAT6电缆连接至对应方位的自动化处理器1，相关电缆均在主配电板室内部，便于安全返港分析和评估；

所述主机控制系统6-6和CPP遥控系统5之间为硬点连接，用于数据交换；相关电缆均配置于主配电板室内部，便于安全返港分析和评估；

所述主机控制系统6-6和主机6-7之间为硬点连接。

作为一种优选的实施方式，所述系统包括火灾报警系统，所述火灾报警系统包括分别配置于主驾驶室和集控室的第一火灾报警主控箱和第二火灾报警主控箱；

所述第一火灾报警主控箱和第二火灾报警主控箱分别通过独立的串口通信连接对应方位的自动化处理器；主控箱之间通过环路连接，环路电缆从不同的防火区敷设。

作为一种优选的实施方式，所述系统包括高压水雾系统；

所述高压水雾系统的PLC控制站10-2和I/O控制站10-1分别安装于不同的防火区内；

PLC控制站和I/O控制站分别通过独立的串口通信连接对应方位的自动化处理器；

不同防火区的控制站通过环路连接，环路电缆从不同的防火区敷设。

Claims (10)

1.一种客滚船返港安全控制系统，其特征在于，包括自动化系统和装载计算机数据采集系统；

所述自动化系统包括两个冗余配置的自动化处理器及至少两个自动化工作站；所述自动化处理器分别布置于两个主配电板室内，位于不同防火区；所述自动化工作站布置于至少两个防火区内；

所述装载计算机数据采集系统包括水密门监测子系统、进水报警子系统和液位遥测子系统，装载计算机通过所述自动化处理器采集水密门监测子系统、进水报警子系统和液位遥测子系统发送的数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水密门监测子系统包括水密门集控室指示板和水密门驾驶室指示板；所述水密门集控室指示板和水密门驾驶室指示板经由就地的控制箱分别采集水密门限位开关信号，发送至对应方位的自动化处理器；

所述进水报警子系统包括若干信号采集单元、若干进水报警传感器和两个处理器，所述两个处理器分别配置于左、右两个机舱；所述若干信号采集单元采集对应电连接的进水报警传感器的检测信号，各舱内的信号采集单元形成环路连接，环路的两端的信号采集单元将采集的信号通过对应电连接的处理器发送至对应方位的自动化处理器；

所述液位遥测子系统包括若干液位传感器、若干信号采集单元，液位遥测子系统与进水报警子系统共用处理器，并采用和进水报警子系统相同的环路连接方式。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括，在左、右两个机舱分别配置若干自动化信号采信箱，采集每侧机舱辅助设备发送的信号；自动化信号采信箱和辅助设备间为硬点连接。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个自动化信号采集箱通过两根通信线分别连接至所述两个冗余配置的自动化处理器。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述自动化工作站与自动化处理器之间通过光纤环网连接；通过客船主横区、主竖区的防火分隔分离电缆路径。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述两个冗余处理器通过有线通信实现信息交换；优选采用光纤通信实现信息交换。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括电站管理系统，所述电站管理系统包括左、右两机舱和主配电板室分别独立配置的配电子系统；

所述每个配电子系统包括配置于机舱的主发电机、轴带发电机及其辅助系统；和配置于主配电板室内的主配电板、直流配电板；

所述主配电板和直流配电板之间为硬点连接，并布置于同一舱室；

所述主发电机和轴带发电机分别硬点连接至主配电板和直流配电板；

所述直流配电板与对应方位的自动化处理器通过硬点和CAT6两种方式连接；

所述主配电板与对应方位的自动化处理器通过硬点连接，并布置于同一舱室；

所述左、右两主配电板室配电子系统的主配电板之间通过硬点连接；

主发电机、轴带发电机与自动化处理器之间数据交换经由主配电板中转，可由主配电板进行实现主发电机和轴带发电机的手动集中控制。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括监测系统，所述监测系统包括左、右两机舱和主配电板室分别独立配置的监测子系统；

所述监测子系统包括主机控制系统、CPP遥控系统和主机；所述主机控制系统和CPP遥控系统布置在主配电板室；主机布置在机舱；

所述CPP遥控系统硬点连接至对应主配电室的直流配电板；

主机控制系统和CPP遥控系统通过CAT6电缆连接至对应方位的自动化处理器，相关电缆均在主配电板室内部；

所述主机控制系统和CPP遥控系统之间为硬点连接，用于数据交换；相关电缆均配置于主配电板室内部；

所述主机控制系统和主机之间为硬点连接。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括火灾报警系统，所述火灾报警系统包括分别配置于主驾驶室和集控室的第一火灾报警主控箱和第二火灾报警主控箱；

所述第一火灾报警主控箱和第二火灾报警主控箱分别通过独立的串口通信连接对应方位的自动化处理器；主控箱之间通过环路连接，环路电缆从不同的防火区敷设。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括高压水雾系统；

所述高压水雾系统的PLC控制站和I/O控制站分别安装于不同的防火区内；

PLC控制站和I/O控制站分别通过独立的串口通信连接对应方位的自动化处理器；

不同防火区的控制站通过环路连接，环路电缆从不同的防火区敷设。

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