船舶自动化(卷名：自动控制与系统工程)
ship automation
应用控制工程和计算机等手段对船舶运行进行的自动控制。船舶自动化可以减少船员、改善劳动条件、提高航行安全性和运营经济性。20世纪初,主要是发展单元自动控制装置，如自动操舵仪、蒸汽机船上的锅炉燃烧液压控制装置等。40～50年代除继续发展船用液压、气动、电气、电子等单元自动控制装置外，已开始不同程度地应用了PID调节器。50年代后期开始发展以机舱自动化为主的船舶自动化系统。1961年第一艘自动化船──日本的金华山丸投入使用，船员由52人减少到37人。70年代以来，无人值班机舱成为常规设计；70年代后期微型计算机开始在船上应用。80年代出现了船岸计算机系统和船岸卫星通信系统。现代船舶自动化主要包括机舱自动化、舾装自动化和航海自动化。
机舱自动化 实现机舱自动化的装置包括主机遥控、监测报警、主机安全、电站控制、热工调节、机舱防火等设备。
① 主机遥控装置 操作人员在驾驶室或集中控制室根据指令和主机运行状态对柴油机、汽轮机等主推进机械的运转进行顺序控制或闭环控制。这样可以减少人工操作的差错，实现对可调螺距桨主推进机械的最佳控制，提高推进效率。
② 监测报警装置 为了避免事故和保障运行安全，一般对主机、辅机、舱柜等的转速、温度、压力、液位、流量等都进行集中监测，超越限度时立即发出报警信号。报警点的设置是根据故障发生的概率和后果的严重程度来确定的。柴油机工况监测装置能监测柴油机汽缸内部的爆发压力，显示示功图，借以对柴油机内部燃烧工况进行分析并制订维修计划。
③ 主机安全系统 它的功能是控制为主机服务的非自带的燃油、润滑油、冷却水等重要泵组以及锅炉给水泵组的启停。当工作泵排出压力低于设定值时，备用泵便自动启动；当电网由断电恢复到供电时，控制各个泵组按规定顺序启动；当主机出现故障时，控制主机自动降速并停机；当主柴油机曲轴箱油雾浓度和排气温度偏离给定值时，控制主机自动降速；当润滑油失压或飞车时，控制主机自动停车。
④ 电站自动控制装置 它的主要职能是保证连续供电。当发电机组出现故障或超载时，控制备用机组自动启动，保证电网失电时间不超过45秒。它还设置有自动并车、调频、调载等装置，用以保证供电质量。
⑤ 热工参数自动调节系统 通常用比例－积分自动调节装置对主机、辅机及舱柜中工作介质的温度、压力、液位等热工参数、燃油粘度、锅炉汽压、风压和水位进行自动调节，以保证最佳工作状态。
舾装自动化 舾装自动化是指对船上各种舾装设备的自动控制，如对货物装卸、船体应力、压载等进行自动监控；对液货船的液位和阀门进行遥测和遥控；防止泄漏煤气和溢油自动报警和灭火、船内各部位温度的自动调节等等。
航海自动化 实现航海自动化的系统包括航法计算和操舵系统、避撞系统和船舶管理信息系统。
① 航法计算和操舵系统 用一组程序在预定的航线上选置若干转向点，借此，选择等角航法、大圆弧航法或混合航法。操舵系统初期为机械式自动操舵仪，50年代多用比例-积分-微分控制式自动操舵仪，70年代发展为自适应控制式的自动操舵仪。后一种操舵仪应用现代控制理论和计算机技术，根据船舶的运动特性和装载、吃水、航速、海流、风浪等外界扰动，自动校正控制参数，以较小的舵角和较少的操舵次数控制船舶航行，能实现航行时间最短、燃料消耗最少的最优控制。
② 避碰系统 将船用导航雷达、电罗经和计程仪所提供的信息在自动雷达标绘仪上进行录取和跟踪，并根据本船和目标船的航向与航速用计算机计算它们之间的最近会遇距离和最近会遇时间,估算有无碰撞危险,指示应采取的避碰措施。用向量表示目标的速度和航向，用不同的符号对目标进行综合显示，如有碰撞危险则发出警报，同时显示本船应改变的航向和航速，供驾驶员根据海情和国际避碰规则选择正确的避碰措施。
③ 船舶管理信息系统 应用通信技术和计算机技术进行船舶管理。它由船舶计算机系统、卫星通信系统、办公室计算机系统和各种软件包组成。利用这种系统在船上可以进行各种盘存和主副机工况分析；制订维修计划并监督其执行；对成本预算和船员动态进行管理。通过卫星通信（见图）陆上可以及时获得有关船舶航行、货物装载和机舱等的情况，便于提高船舶管理效率，避免因机损或备件短缺而停船；便于加强陆上支援，在发生海难事故时可以及时组织救援。
