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船舶設備數字通信的應用論文
本文介紹船舶設備通信使用現狀，通過實際應用對比總結了使用通信轉送數據信息相比于傳統的信號采集方式(硬點連接)的優點，對船用通信方案進行了適當的討論。
1 前言
隨著船舶自動化水平越來越高，數字通信在船上的使用也越來越廣泛，數字通信的可靠性和通信速率完全可滿足船舶數據采集和通信要求。
數字通信相比傳統的硬點連接，有下面幾個很突出的優點：(1)節約成本;(2)擴充方便;(3)數信類型多;(4)調試方便。船用數字通信方式的種類很多，目前用得較多的有RS485/422，、CAN網、以太網等。這些通信方式都是非常成熟的技術，可以點對點，也可以組網連接，完全可以在船舶設計中充分使用。本文就數字通信的優點和現階段船舶上使用情況及發展趨勢作一些分析和探討。
2 數字通信的優點
(1)節約電纜成本
電纜成本的節約主要在兩個方面：節約電纜長度和節約電纜芯線。
對于電纜長度的節約，可以用我司的一些實例來說明：某船進水報警系統，貨艙和首部共有17個探頭，大部分設備廠家每個探頭輸出一個開關量，只能一根一根電纜拉到采集處硬點連接(如圖1);但也有些廠家采用數字通信，探頭編址采用環形總線連接(如圖2)。這兩種連接電纜長度有很大差異：圖1中共 17個探頭，首部7個探頭，每根電纜約200 m;貨艙10個探頭，平均約每根電纜100 m;17根電纜總長約2 400 m。圖2中同樣17個探頭，采用數字通信的方式后，電纜可以用 環形總線連接，電纜從近到遠逐個連接，總電纜長度相當于到最遠探頭一個來回長度多一點，只有500～600 m，即總長度只有第一種方式的1/4。并且采用環形總線連接可靠性一點都不差，甚至更好。
對于電纜芯線的節省就更明顯了：比如鍋爐系統、發電機等，我司有些設備廠家使用的是硬點連接，每個設備有30個左右報警點，使用傳統方式一個報警點一對芯線，需要30對芯線的電纜，或者15對芯線的電纜兩根;而有些廠家則使用RS485通信，只要一對芯線電纜就可以，如果再備用一對，也只有兩對芯線。
船上能夠使用通信方式來節約電纜長度和電纜芯線的地方很多，但目前還沒有引起足夠的重視，因受到設備廠家的制約。從技術上來說，大多數設備若使用通信方式并不一定會造成設備成本增加，如我司使用的NABTESCO的主機遙控系統，從M-800-III升級到M-800-V后，使用內部CAN網通訊，就明顯節約了很多電纜，并且調試、顯示方便直觀。
(2)擴充方便
使用傳統的硬點連接方式，無論是模擬量還是開關量，一個信號需要一對芯線，電纜的芯線在設計時就定下來了。船舶在施工或者營運中若需要增加報警點，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問題，通信線路已經存在，隨時可以增加通信量，只需要通信兩端軟件設置增加就可以了。如我司曾經使用的MAN發電機，使用RS485通信到報警，報驗中船東臨時需要增加報警點，隨時就增加了。但使用洋馬發電機，使用硬點連接，如果要增加報警點就需要看電纜的備用芯線是否夠用了。
(3)通信數據類型多
采用通信方式可以傳送各種類型信息：模擬量、開關量、數字量、狀態信息，甚至時間信息、文字信息、圖片信息等，這些是硬點傳送無法比擬的，有些信息現在看似沒有多少傳送的意義，可能以后增加這些信息對使用方便性、管理方面或者售后服務方面有很大幫助，只需要設備提供這方面的功能和支持就可以。
(4)調試方便性
使用傳統硬點連接，需要每個信息量一個一個檢查正確，每個芯線都要檢查是否接通。但使用通信方式后，用專門調試工具，只要線路調通，一個信號沒有問題，就整個通信線路沒有問題。
3 數字通信使用狀況
船舶設備數字通信包括兩個方面：一個是設備系統內部通信，另一個是設備系統對外通信。
(1)設備系統內部通信
現在船舶設備系統內部越來越多使用通信系統，如主機遙控、機艙監測、通信導航等大多數廠家都使用了內部數字通信，都是組網通信，各模塊數據共享，其中使用較多的是雙CAN網或者以太網。火警報警系統、貨艙進水系統、水霧系統的探頭連接也有部分廠家使用內部環網通信。設備內部各部件之間使用環網通信后，特別是對于布置分散的設備，電纜使用量明顯下降，并且調試也方便。隨著船廠的要求以及廠家設備升級，今后將會有越來越多的廠家設備內部連接使用網絡通信。
(2)設備系統對外通信
設備對外的數字通信使用目前參差不齊，有些廠家用數字通信，有些廠家用硬點連接。這些通信主要是到航行數據記錄儀和到機艙報警監測系統的通信，也有部分其它設備之間的通信。現階段基本上都是通信協議相互公開，點對點連接，沒有成網。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，通信距離可以超過1 000 m，也可以多點組網通信，半雙工工作只需要一對芯線，很適合船舶設備之間通信使用。
4 數字通信發展趨勢及展望
總的來說，使用數字網絡通信是船舶設備數據采集的發展趨勢，會越來越多被使用。有些設備內部網絡可以通過廠家之間合作擴充到其它設備。可能將來通過船用設備通信協議的標準化，船用設備全部按標準設計數據接口掛網通信，這樣設備數據采集就發展到組網總線通信，直接掛網，從網上提取并傳送數據。
船舶設備使用數字通信采集數據有很多優點，特別是環網通信，可以節約大量電纜成本，相信會為更多的設備廠家接受并推廣應用。
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