船舶照明節(jié)能控制技術(shù)研究

盧偉鋒

[摘 要]隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，船舶照明系統(tǒng)也開始逐漸往節(jié)能控制的方向發(fā)展，本文將對這種新型船用照明節(jié)能控制系統(tǒng)進行分析，并借助較為成熟的軟硬件產(chǎn)品，對船東所想的高附加值船舶使用的控制及節(jié)能要求進行探討，應(yīng)用實用、簡單及性價比較高的方式，來設(shè)計一套全新的構(gòu)想，以此使日后綠色船舶在照明的控制方面能有一套全新的解決方案。

[關(guān)鍵詞]船舶照明；節(jié)能控制；技術(shù)

中圖分類號：TP273 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）14-0107-01

現(xiàn)階段船用技術(shù)的發(fā)展迅速，而船舶設(shè)備以及制造工藝也在日益更新，而船舶航行的生活條件以及操控技術(shù)也有了較大的完善；加上目前人們在節(jié)能環(huán)保意識上的重視，讓人們對所有耗能領(lǐng)域都有較高的關(guān)注，并以此制定了一些相關(guān)規(guī)范，對其進行更為嚴(yán)格的限制。本文將從關(guān)于船舶智能化節(jié)能照明控制系統(tǒng)、就地控制系統(tǒng)、硬件控制系統(tǒng)、控制軟件的應(yīng)用與編程以及系統(tǒng)節(jié)能五個方面分別來進行論述。

一、關(guān)于船舶節(jié)能照明控制系統(tǒng)

船舶智能化節(jié)能照明控制系統(tǒng)是集現(xiàn)代數(shù)字控制與多種控制方式以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與照明技術(shù)為一體的一種控制系統(tǒng)。而在船舶智能照明控制系統(tǒng)中主要是由硬件、軟件以及通訊系統(tǒng)三個部門所組成。其硬件系統(tǒng)中就包含了控制站以及就地控制系統(tǒng)，而兩者是通過通訊系統(tǒng)來講控制參數(shù)進行相應(yīng)傳輸?shù)模源耸怪悄芑彰鞯倪b控及控制等顯示任務(wù)得以完成[1]。

二、硬件通訊系統(tǒng)

在硬件通訊系統(tǒng)中還包含了分層網(wǎng)關(guān)、控制站以及MODBUS專用雙絞屏蔽線等。其分控制盒主要負(fù)責(zé)的是采集就地信號以及控制信號的發(fā)出，而分控制盒當(dāng)中邏輯控制模塊，針對的是信號采集后的邏輯分析，并將其信號轉(zhuǎn)換及輸入輸出模塊進行傳輸；而信號轉(zhuǎn)換模塊是所采集到的所有信息逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镸ODBUD RTU信號，在通過網(wǎng)關(guān)收集之后再發(fā)至工作站。其網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)把MODBUS RTU信號漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)镸ODBUS TCP信號，將其送至控制工作站中，而在控制站顯示屏上能完善控制及監(jiān)控照明系統(tǒng)的相關(guān)工作，因發(fā)出或采集到的是數(shù)字量信號，這主要是繼電器開閉的信號。而在信號進入到微處理器CPU之前，必須先行經(jīng)過驅(qū)動器[2]。

三、就地控制系統(tǒng)分析

就地控制系統(tǒng)就是通過分控制盒以及熱紅外觸發(fā)電路來進行對應(yīng)的就地控制，而在分控制盒中應(yīng)用編碼技術(shù)來定位編碼，并進行通訊及控制。其中最重要的硬件就是分控制盒以及熱紅外觸發(fā)電路。在熱紅外傳感器中存在三個關(guān)鍵性的元件，分別是匹配低噪放大器、熱釋電紅外感器以及菲涅爾濾光透鏡。其中匹配低噪放大器的主要作用就是如果探測器上面的環(huán)境溫度在持續(xù)升高，特別是即將與人體常溫相接近時，其傳感器靈敏度就會不斷下降，并由它補償放大器增益，以此使靈敏度不斷增加。而熱釋電紅外傳感器是通過濾光晶片紅外輻射能量中的相關(guān)變化來逐漸轉(zhuǎn)換成為電信號，也就是熱電的轉(zhuǎn)換[3]。

分控制盒是將IO轉(zhuǎn)換成輸入輸出、MODBUS RTU以及邏輯控制等三個模塊組成。其就地控制方式也可以分成手動及自動控制，但多數(shù)應(yīng)用手動控制方式。如果自動狀態(tài)啟動按鈕按下，那么控制就會立即進入到自動觸發(fā)狀態(tài)中；如果人員在進入到熱紅外觸發(fā)單元后有所感應(yīng)時，就會經(jīng)過輸出或輸入模塊將主控制繼電器觸發(fā)，以此點亮照明燈[4]。如果人在房間當(dāng)中，熱紅外觸發(fā)單位就能感應(yīng)到人存在，讓主控制繼電器能時刻處在保有狀態(tài)當(dāng)中；如果人離開房間，那么輔控制繼電器的線圈就會失電，那么在數(shù)秒延時之后，常開輔助觸點就會斷開，并且還會導(dǎo)致主控制繼電器因為失電所以燈滅；而滅燈這個動作在工作站中就能應(yīng)用分控制盒來遙控完成。就地控制盒對安裝在上層建筑區(qū)域當(dāng)中的走道以及公共處所中，主要對這些地方照明的開關(guān)進行控制；而控制機艙照明系統(tǒng)能通過機艙值班員報警系統(tǒng)來實現(xiàn)。如果機艙沒有人值班的時候，那么正常的照明就會自行斷開；而如果有人值班的時候，那么正常照明就會立即自動接通；而應(yīng)急照明要時刻保持，其機艙正常的照明信號需通過控制盒來進行傳遞，最后傳遞至控制站，同時也可以應(yīng)用控制盒來進行相關(guān)遙控。

四、控制軟件的應(yīng)用與編程

控制站可以應(yīng)用施耐德Magelie XBT CC系列來對單元進行顯控，其編程軟件應(yīng)用Vijeo Designer7.0。XBT CC圖形控制器的功能如下。

（一） 可提供的控制功能

應(yīng)用5種IEC語言，能使邏輯控制程度有效執(zhí)行；遠(yuǎn)程擴展模塊與管理內(nèi)置的離散I/O；對遠(yuǎn)程擴展模塊中模擬的I/O進行管理，同時還能對CANopen現(xiàn)場總線上面的設(shè)備進行相應(yīng)管理[5]。

（二） 人-機界面功能予以提供

應(yīng)用8種類型模擬動畫，分別是運動、觸摸、填充、尺寸、旋轉(zhuǎn)、改變顏色、數(shù)值顯示以及隱藏等；其中字母與數(shù)字?jǐn)?shù)值能有一定的修改與顯示；而日期與時間也所有顯示；同時帶有記錄趨勢以及實時的相關(guān)區(qū)縣；并且報警顯示、記錄以及管理；可進行多窗口的管理；操作員能對頁面進行查詢；語言管理要多應(yīng)用；進行配方管理；可通過Java腳本來進行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理；可進行配方管理；可將條形碼閱讀器與打印機進行串行管理[6]。其XBT總段現(xiàn)階段以及逐漸成為透明就緒的設(shè)備及體系。

五、探討系統(tǒng)節(jié)能

本文以32萬tVLCC船為例，其全船總共的主照明功耗大概是97kW。因為每個區(qū)域照明要求不一樣，所以依照以往數(shù)據(jù)的統(tǒng)計來看：上層建筑部分多數(shù)為11h左右，而總功率大概是60kW左右，而機艙內(nèi)大概是24h，其總功率約為25kw。如果這個船的照明系統(tǒng)都是應(yīng)用這個控制系統(tǒng)，那么就以機艙部分技能80%以及部分節(jié)能30%來進行計算，其每天能技能大概625kW·h；而以該船用重油850美元每噸來進行計算，即使在常用低速主機燃油消耗率167g/（kW·h）的情況之下，其每千瓦燃油的價格就是美元，所以每天能節(jié)約89美元，其一年可節(jié)約32485美元[7]。

結(jié)束語

該船所應(yīng)用的照明控制系統(tǒng)是與高附加值船型課題進行研究的相關(guān)內(nèi)容。因為硬件與實驗條件的制約，目前還處在一個初期的設(shè)想當(dāng)中。而系統(tǒng)中所應(yīng)用的軟硬件設(shè)計都是現(xiàn)階段市場上較為成熟的產(chǎn)品，不過有一些特殊模塊還是需要與器件廠家相配合進行探討及開發(fā)。應(yīng)用Modbus協(xié)議能基本進行通訊，因為其速度較快、其抗感染性也較強、而且誤碼率也比較低、而電路又相對較簡單，所以讓很多功能都能得以實現(xiàn)。在這項研究當(dāng)中，盡管現(xiàn)階段只針對照明系統(tǒng)，但如能將其他類型的傳感器加入到就地單元中，就能為其小規(guī)模系統(tǒng)的相關(guān)監(jiān)控提供有效借鑒。

參考文獻

[1] 王立波，陶志超.船舶照明節(jié)能控制技術(shù)研究[J].船舶，2013，03（03）：369-372.

[2] 張軍朝.路燈、景觀燈照明控制系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究[D].太原理工大學(xué)，2012，03（07）：155-156.

[3] 夏寶瑩，黃勇，王德哲.照明節(jié)能在海洋石油設(shè)施上的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2014，07（03）：168-172+64.

[4] 初眾.船舶電力系統(tǒng)新型模擬電子負(fù)載的研究與設(shè)計[D].大連海事大學(xué)，2014，03（05）：222-223

[5] 李曉麗.高校照明節(jié)電技術(shù)和管理方案研究[D].鄭州大學(xué)，2013，04（12）：105-107.

[6] 李樂，楊程，王毓蓉.船舶綠色照明光源技術(shù)探討[A].中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會、廣東省人民政府.第十七屆中國科協(xié)年會——分6中國海洋工程裝備技術(shù)論壇論文集[C].中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會、廣東省人民政府：，2015，03（07）：250-251.

[7] 潘有彬，趙偉，陳小洪，宋春雷.VLCC超級油輪照明設(shè)備的特性[J].中國照明電器，2014，10（03）：116-121.