船舶电气智能设计数字化信息模型研究

船舶电气智能设计数字化信息模型研究

张剑卢亚锋

江苏新扬子造船有限公司江苏靖江214532

摘要：现在船舶电气领域中使用信息技术的范围越来越大，并且针对三维建模以及工程数据管理方向逐步有了偏向性发展，在个别模块中智能设计已经得以实现。从整体上看，统一的产品模型并未在船舶领域中完整的形成出来，也没有实现集成化跨阶段的设计环境。数据模型建立之后在进行方案设计以及施工的过程中，需要用户反复的识别和采集对应的模型的信息以及数据信息。信息如果出现不连续以及大量重复的情况时，就会严重影响到设计本身的质量，将计算机提供的辅助功能削弱。本文主要围绕船舶电气智能设计的信息模型展开分析，研究其系统的功能性需求，信息的集成，电气信息的构成情况，以及船舶电气信息化数据库的架构等内容。

关键词：船舶电气；智能化；信息集成

一、针对船舶电气智能系统的设计

1.针对系统功能的需求分析

在进行设计的过程中，要想实现合理利用资源，更高的质量，更高的精度以及更短的设计周期，就要有大量的数据进行支撑。船舶电气智能设计系统就可以合理估算所需要的变量数据，使整个设计过程更为规律以及合理。在设计决算阶段，需要首先将母型船改造成为目标船，并对相应的图纸进行修改，作为电气系统出厂图纸。在进行方案制定时，需要对相关的约束数据进行确定，每个系统的运行界面都需要有针对性的制定出设计方法、设计流程以及相应的检验标准，以使整体的经济性和安全性得以保证。

2.对系统设计框架进行结构分析

因为船舶具有独有的特点，因而设计电气结构的框架也是不同程度上存在差异的，基于开发和设计成本的考虑，设计过程中的基本内容需要包含操作界面、主程序、参数绘图、数据库，资料库等内容，这些内容形成一个统一的互相联系的整体，通过系统的高效运作实现信息的连接和交互的过程。

3.智能设计中数字化信息模型的重要意义

在进行船舶电气智能领域设计的过程中，数字化信息系统发挥着重要的作用，主要有两方面的体现：首先，数字化系统为信息的连接和交互提供了平台。信息实现有效的自动化、智能化的操作，以及交互、连接、处理、加工等多处而实现系统的智能设计的相关需求。其次，数字化信息系统是系统进行整体运行的基础，在进行智能系统设计时，要实现自动化操作、高速、智能等目标，就需要依托数字化系统，以避免信息闭塞或者遗漏的产生，限制系统的智能化水平。

二、设计数字化信息模型

1.构成电气信息的内容

分析并行设计、资料管理、信息统一以及智能辅助等方面的内容，可以得出电气信息是需要包含设计流程的相关信息、设计任务中的信息、电气功能模块的信息以及设备的相关信息等内容。

（1）设计流程

为实现信息及时执行目的，使设计传递的需要得以满足，需要在设计质量得到保证的前提下，将设计周期尽量的缩短，了解设计中的相关要素和流程。其设计过程中的主要流程有：首先是在设计过程中某一阶段需要生成的新设计以及需要完善的信息模型等活动；其次是前一个设计阶段中的内容等信息对此阶段任务的相应约束条件。第三是将这项任务实现所需要的内容和条件。第四是任务中可以被利用的专家咨询、设备信息以及历史资料等相关资源。第五是设计后产生的相应需要进行传递或者存档的数据和资料。第六是任务生成结果与其他任务之间的关联。

（2）设计的活动

由于协同设计高效便捷的特点，可以实现分析、评价以及协调的过程异地及时的进行，能够有效地降低设计成本并缩短设计的周期。与并行设计不同，协同设计是对任务的协作模式更为强调，不同的角色之间实现协同作用，根据需求的角度进行协同设计，对设计活动中的参与人员、设计结果、结束标准、启动条件等内容进行确定。

（3）电气功能中的模块信息

电气功能中的模块主要包含了子系统以及其所属模块，电气系统，这是一个集成的概念，电气功能主要模块的功能、图形信息、性能参数以及其内部的设备的相关信息和功能等信息可以将参数化的绘图得以实现，以科学管理繁复的设计资料，使设计效率得以提高。

（4）设备的相关信息

设备的相关信息在数字化系统中的作用是非常重要的，其主要是指设计过程中描述设备的以及相应需要考虑的信息和设计的内容，可以分为五个种类：第一是电气设计中温度、功率电压、电流等相关的参数信息；第二是总体设计过程中尺寸外形、质量等参数信息；第三是设计轮机时需要注意的认定流量信息；第四是设计舾装过程中的拉力、位置等信息；第五是整体的型号、规格以及坐标等参数信息。

2.集成船舶的电气信息

因为模型中所涉及的信息量是较大的，因而需要进行分块分层的方式来实现信息的集成，将各个模块内部信息实现集成后，在依据其之间的联系以使整体的集成得以实现。

（1）集成管理信息

依据工作流理论，将管理信息模型建立起来，实现流程、任务、数据控制等方面的集成。建立起管理信息模型主要的目的是在结束任务后，能够实现控制程序向相关任务及时准确的发送设计数据，并对发送的内容进行判断，确定其能否使启动条件得到满足。

（2）集成设备信息

针对一些设备的数值和信息，与任务的设计结果、约束条件、启动条件都有关系，任务以及设备的模块中也能反映出模块的代号属性，因而需要将设备产品等信息得到有效集成。

三、构建船舶电气数字化信息数据库

在进行实际的数据库构建的过程中，因为一些数据冗余或操作不便的情况，还需要进行一定程度的修正过程。首先由于设计过程是在一条船上进行几个甚至几十个设备的同时布置的情况，可以依据设备的型号在数据库中进行分类，将设备的部件表建立起来，通过编码实现设备表，设备与部件之间的继承属性可以同编码来实现。其次可以使用同一原理实现电缆的规格、型号、类型的编码。最后为了使绘图更为方便，可以在数据库中增设符号表，将部件符号中相似的形状进行归类，实现设计方便，更为简洁和人性化的目的。

四、结语

电气智能化设计正在快速的发展并实现了非常广泛的应用，整体的设计过程也逐步实现了智能化和数字化。这个领域的设计是一个知识密集程度很高的复杂工程，而其灵魂和核心就是数字化的信息模型设计。因而在设计方案的过程中，需要严谨的确定方案，建立模型，并对各个环节进行有效的评价，从各个方面实现把关的严格性，这样才能实现更好的设计和成效。

参考文献：

[1]李铭志，蒋如宏，赵永生，等.船舶电气智能设计系统中的数字化及参数化方法研究[J].造船技术，2009（5）：39-42.

[2]杨波，刘渊，冷文浩.基于Struts+Hibernate+Spring架构的船舶数字化平台的设计与实现[J].计算机应用与软件，2008，25（2）：178-180.

[3]单海校，刘国平.“船舶电气与通信”省级精品课程实践教学的探索与改革[J].中国水运：下半月，2008（12）：265-266.