芻議船舶電氣智能設計系統關鍵技術

劉本峰 陳峰 邱哲譽

摘要：本文指出建立船舶電氣智能設計系統的必要性，分析船舶電氣智能化設計系統建立前需要考慮的因素，闡述對該系統功能的基本要求，提出船舶電氣智能設計系統需要構建的主要框架，并對船舶電氣智能設計系統的關鍵技術進行說明。

關鍵詞：船舶電氣;智能設計;關鍵技術

0? 引言

船舶是交通運輸中一種重要的運輸工具，在現在的船舶設計中，電氣設計是必不可少的一個部分。但是，船舶的電氣設計是一項對技術要求非常高的設計，不僅要求設計者具備優秀的專業素養，而且要求設計者具有一定的經驗積累和設計方面的創造性。建立船舶電氣智能設計系統，可以更好地進行船舶電氣設計。

1? 建立船舶電氣智能設計系統的必要性

在智能設計系統出現之前，我國的船舶電氣設計方面雖然也有一些設計軟件可以應用，但是這些軟件在應用時都不夠智能，一般只能使用這些設計軟件進行圖紙的繪制，依靠大量的人工操作才能完成，在技術上不夠先進，進行一項設計不僅流程十分繁瑣，而且對人力的需求過高，不能夠適應當前船舶發展需要。而船舶電氣智能設計系統改變了固有的設計方式，將設計、建模等一系列操作通過數字化手段進行有機整合，從而實現船舶電氣設計的智能化，釋放了人力捆綁，使設計更加高質、高效。

2? 船舶電氣智能化設計系統建立前需要考慮的因素

電氣智能化設計系統使電氣設計變得更加現代化，提高了設計的可行性，并且可以減少人工成本的投入。但是，在建立設計系統之前，要求對設計的應用對象進行更全面的了解，掌握設計中需要應用的因素，以及設計對象對功能方面的個性化要求。這就要求在進行設計之前，必須全面了解與設備相關的環境變量，進行合理的區域劃分，安排好設備的安裝位置。在考慮船舶的綜合因素時，要對船體情況進行深入了解，明確船體的總體結構和各部分的構造特點，尤其是要對甲板的具體情況進行掌握，避免出現設計與實際情況不符的情況。除了要對設計對象進行了解，還必須了解電氣設備和電纜的屬性，如制作材料、使用特點和規格參數等信息。這些電氣器材的屬性都是電氣設計中的影響因素，因此必須要進行如實了解。在進行船舶電氣智能化設計時，還應該建立科學的設計模塊，使設計工作條理分明，有序進行，保證電氣設計的效率和質量。

3? 船舶電氣設計智能化系統功能的基本要求

船舶的電氣系統設計需要與時俱進，出于技術更新速度比較快的原因，和船舶發展的一些客觀需要，電氣設計很容易因為不適應新的要求而只能被淘汰，被新的設計方案取而代之。而且不同的船舶在進行電氣設計時，也對電氣系統有不同的要求，所以在進行船舶電氣的設計時，必須要以最先進的技術理念為指導，根據船舶的具體情況和實際使用需要，做出最科學合理的設計。在進行船舶電氣智能化設計系統的建立時，要確保系統能夠智能化地管理系統中所有的數據信息，充分利用計算機軟件的功能輔助作用，不但能夠對信息進行調取和分析，還要對數據進行精準的計算，保證計算結果準確無誤，并且在需要時交換一些需要調取的數據。這些功能都是船舶電氣智能化設計系統的基本要求。

4? 船舶電氣智能設計系統的框架構建

4.1 操作界面? 船舶電氣智能化設計系統的操作界面由若干主界面組成，每個主界面之下又包含著一些具有特殊功能的子界面。系統的這些界面在系統運行中都擔負著不同的重任，有些負責創建系統設計所需要的模型，有的負責數據之間的交換，有些負責創建標準化的符號和圖框，有些則負責設計圖的繪制，有些負責總結材料報表，還有一些界面負責進行圖紙或者項目的管理等。這些都是根據電氣智能化設計系統的需要而創建的，每個部分都是系統不可缺少的部分，精準定位需要進行操作的部分，使操作系統變得更加便捷。

4.2 主體程序? 在船舶電氣智能化設計系統中，各種界面功能都是依靠相應的程序才能實現的，如果沒有這些程序，操作界面就無法具備相應的功能。這些程序的作用除了對操作界面的信息整理、繪圖和各種管理之外，還需要對設計模塊提供協助，因此，主體程序是電氣智能化設計系統中非常重要的一個框架部分。

4.3 系統數據信息中心? 電氣設計系統的數據信息中心存儲著設計所需要的所有信息，其中也包括圖紙和一些文檔之類的資料。在建立電氣智能化設計系統時，需要為系統創建這樣的數據信息模塊，將應用信息進行整合。在這一框架中，包含系統的數據庫，系統設計時一旦用到某一項數據信息或資料，就需要從這一框架部分中進行調取或查閱，所以這一框架對系統而言有著非常重要的意義，可以說是系統建設的核心。

4.4 參數繪圖模塊? 電氣設計系統需要根據參數進行設計方案圖的相關繪制，例如，船舶的燈光照明系統分布情況，廣播系統的電路與控制設備關聯圖紙，電氣控制系統的圖表繪制等。這些就是參數繪圖模塊的主要作用。

5? 船舶電氣智能設計系統的關鍵技術

5.1 船舶信息的數字化? 在船舶的電氣設計中，為保證電氣設計的準確性，需要利用數字化手段，將設計中需要用到的各方面信息，比如作為設計對象的船體結構、噸位、主要船體部分的材質和各項數據等，進行數字化的處理，將所需要考慮的因素全部以數字化信息的方式呈現出來。然后將這些重要的信息進行統一整理和歸類，分門別類地進行分析和存儲，作為船舶電氣設計時的重要依據。對信息進行數字化的存儲，可以使設計者在對設計對象進行了解時更加客觀，在方案的設計時更加科學和符合應用需求。數字化的信息是更加精準和更加明確的信息，是對眾多信息的精準提煉，具備更高的參考性，可以為電氣設計提供可靠的依據。對船舶信息進行數字化處理，可以全面呈現船舶的整體情況，尤其是可以呈現船舶結構設計方面的特點，使設計可以有針對性地進行，提高設計的準確性和適配性。通過對船舶信息的數字化處理，可以了解船舶在電氣施工和應用方面的限制條件，以及船舶特性中與電氣使用密切相關的屬性特征，從而為電氣設計排除無效的應用方案，篩選出可行的設計方向。

利用數字化信息處理手段，將船舶的整體信息和細節信息進行全面處理，不僅可以通過數字信息對船舶進行了解，而且可以利用這些數字化的信息為船舶建立模型。建立模型也是對船舶進行數字化信息處理的最主要目的。為船舶建立數字化的電氣模型，以模型為基礎展開電氣設計，既可以從全局上對船舶的結構進行宏觀把握，也可以在需要時對數字化模型進行智能分解，查看每一個細節部分的結構。這就像是將船舶制作成一個虛擬的樂高玩具或者是立體拼圖，可以在設計者需要的時候將其拆解成不同的部分，將每一個部分的全貌展現出來，也可以在看完細節后隨時將這些部分重新組合起來，重新構建成一個完美無缺的整體。只是與立體拼圖不同的是，這個“立體拼圖”是虛擬化的，結構更加復雜，但是將其“分解”和“組合”的過程也更加便捷。利用信息數字化手段，為船舶建立電氣智能設計系統，使設計過程更加直觀，設計視角更加全面。應用這種現代化的技術，既可以做到對電氣設計的全局把握，又能兼顧每個設計細節，是船舶電氣智能化設計系統中應用到的最重要的先進技術之一。

5.2 功能模塊的參數化? 利用參數化的方法建立電氣智能化設計系統所需要的功能模塊，也是船舶電氣智能化設計中常用的手段。在建立船舶電氣智能化設計系統時，需要建立許多具有不同功能的模塊。表達圖片的具體情況，設計中進行繪圖時所需要應用的信息，都與參數化模塊的功能有關。簡言之，參數化模塊主要是對電氣智能化設計系統中的不同模塊進行功能特征方面的描述。利用參數化的方法，可以量化電氣智能化設計系統的設計圖紙，使圖紙的信息以參數的方式表現出來，以及進行必要的圖紙識別。例如，當我們進行船舶的電氣設計時，很多時候需要對載駁船的信息進行了解或修改。載駁船本身包含的信息非常繁雜，想要對這些信息進行處理，會是一項比較大的工程。但是，我們可以通過參數化的手段，對這些信息進行處理，使我們所需的船舶信息以更加明確的方式，呈現在我們眼前。

6? 結論

經濟發展對船舶的運輸能力提出了更高的要求，船舶的電氣系統也必須要適應船舶的發展需要，進行更加智能化的設計。傳統的船舶電氣設計具有一定的局限性，操作起來不但效率低，而且準確性差。建立電氣智能化設計系統，可以幫助設計者有效開展船舶電氣設計工作，提升船舶電氣設計水平。

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