CC BY
11ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ (TECHNICAL SCIENCES)
УДК 62
Болдина О.Б.
кандидат технических наук Санкт-Петербургский государственный морской технический университет
(г. Санкт-Петербург, Россия)
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ И КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ СУДОВЫХ СИСТЕМ
Аннотация: в статье обсуждаются современные методы измерения и контроля параметров судовых систем. Приводится обзор различных современных технологий, включая использование цифровых датчиков, автоматизированных систем мониторинга и контроля, искусственного интеллекта и машинного обучения. Рассматриваются преимущества и недостатки этих методов, а также их влияние на судовую промышленность.
Ключевые слова: судовые системы, измерение параметров, контроль параметров, цифровые датчики, автоматизированные системы, искусственный интеллект, машинное обучение.
Введение
Применение надежных судовых систем играет критическую роль для обеспечения безопасности эксплуатации судов и повышения эффективности морских перевозок. Системы контролируют широкий спектр параметров движения судна, например системы навигации, жизнеобеспечения и др. [1]. Благодаря развитию информационных технологий и цифровизации, современные судовые системы стали сложными структурами, которые позволяют обеспечивать очень точное позиционирование судна и высокую предсказуемость его управления [2].
В настоящей статье будет проведен обзор современных методов измерений и контроля параметров судовых систем. Будет рассмотрено, как
традиционные методы были улучшены или заменены с появлением новых технологий и какие есть преимущества и недостатки у этих методов. В заключении будут сформулированы выводы о текущем состоянии этой области и о потенциальных направлениях для дальнейшего развития.
Основная часть
Методы измерения параметров судовых систем. Традиционные методы измерения параметров судовых систем (температуры, давления, скорости ветра и других важных параметров, которые влияли на функционирование судна) включают в себя множество ручных операций, которые требуют глубоких знаний и опыта от экипажа [3]. При этом традиционные методы времязатратны и подвержены риску человеческой ошибки. Вместе с развитием технологий эти методы все чаще заменяются на более современные, которые охватывают широкий спектр технологий. Например, сейчас используют цифровые датчики, которые могут автоматически собирать данные о различных параметрах внешней среды. Эти данные затем могут быть переданы на центральную систему управления для корректировки направления, скорости и других параметров движения судна [4]. Применяют автоматические идентификационные системы (AIS), системы динамического позиционирования, эхолоты и радары, гироскопические компасы и другие технологии.
Дополнительно, все больше применяются автоматизированные системы мониторинга и контроля, которые могут непрерывно отслеживать состояние различных систем на борту судна. Такие системы могут предупреждать экипаж о возможных проблемах или авариях, что позволяет своевременно реагировать и предотвращать нежелательные ситуации. Например, для этих целей применяются интегрированные системы ходового мостика (IBS), мониторинга двигателя (EMS), автоматического контроля стабилизации судна (Automatic Stability Control System), мониторинга грузовых операций (Cargo Monitoring System) и другие системы.
Эти технологии могут анализировать большое количество данных, собранных с различных датчиков, и выявлять скрытые закономерности или аномалии, которые могут указывать на возможные проблемы. Это позволяет не только быстрее и точнее определять состояние различных систем, но и предсказывать их будущее поведение [4].
Методы контроля параметров судовых систем. Традиционные методы контроля параметров судна также претерпели существенные изменения. Современные методы контроля включают в себя использование автоматизированных систем, которые следят за различными параметрами и предупреждают систему о возможных отклонениях в режиме онлайн. Это позволяет своевременно обнаруживать и устранять проблемы, улучшая таким образом безопасность и эффективность работы судна [5]. Рассмотрим некоторые из применяемых методов:
Вибрационный анализ: метод, основанный на измерении и анализе вибраций механических систем, таких как двигатели и насосы. Вибрационный анализ используется для обнаружения неисправностей, износа и других проблем, которые могут вызвать сбои в оборудовании.
Термография: использование инфракрасных камер для определения температуры поверхностей и обнаружения перегрева, тепловых потерь или утечек в системах, таких как двигатели, трубопроводы и электрические соединения.
Ультразвуковая дефектоскопия: метод, основанный на использовании ультразвуковых волн для обнаружения трещин, коррозии и других дефектов в металлических конструкциях и сварных швах.
Рентгенография: применение рентгеновских лучей для обнаружения внутренних дефектов, таких как трещины, поры и включения, в металлических и композитных материалах.
Акустический анализ: измерение и анализ звуковых волн, излучаемых различными системами на борту судна, такими как двигатели, насосы и клапаны, для обнаружения аномалий и предотвращения сбоев.
Оптический анализ: использование оптических сенсоров и камер для мониторинга состояния систем освещения, навигационных маяков и других критических компонентов судна.
Газоанализ: измерение концентрации газов, таких как углекислый газ, оксиды азота и серы, в отработавших газах для контроля загрязнения и оптимизации работы двигателя.
Балластный контроль: мониторинг уровня балластных вод и их химического состава для предотвращения переноса инвазивных видов и загрязнения морских экосистем.
Мониторинг системы смазки: анализ смазочных масел и жидкостей для определения износа, загрязнения и других проблем.
Преимущества и недостатки различных методов измерений и контроля. Современные системы контроля предлагают большую точность измерений в процессе работы, что уменьшает вероятность ошибок и позволяет точно контролировать движение. Также, они обеспечивают непрерывный мониторинг и предупреждают о любых отклонениях и возможных авариях, перегревах или перегрузках [6].
Однако, подобные системы требуют значительных финансовых инвестиций. Помимо этого, их использование практически всегда возможно только при владении узкоспециализированными навыками, что ппредполагает дополнительные затраты на найм и обучение персонала. В некоторых случаях это может привести к необходимости преодолевать внутренние психологические барьеры экипажа, так как известны случаи, когда экипаж бойкотировал требования руководства по переучиванию под новые процессы и системы, что приводило к замедлению внедрения технологии.
Отметим, что многие современные системы зависимы от доступности интернет-соединения, электроэнергии и других параметров, что также ограничивает их эффективность. Выводы
Современные методы измерения и контроля параметров судовых систем значительно более прогрессивны по сравнению с традиционными подходами. Они обеспечивают улучшенную точность позиционирования и движения, непрерывный мониторинг и контроль систем, способствуют улучшению безопасности и эффективности. Однако, несмотря на значительные преимущества, существуют и определенные проблемы, связанные с высокой стоимостью и сложностью внедрения таких систем, а также необходимостью специализированного обучения персонала.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Zhang, S., Zhang, X., & Hua, K. (2016). Optimal energy management in all-electric ships based on load prediction. Energy Conversion and Management, 123, 110.
2. Liu, Z., Peng, Z., & Zhang, X. (2017). A novel ship navigation system based on multi-source information fusion. Ocean Engineering, 140, 14-22.
3. Придворов Богдан Николаевич, Бордюг Александр Сергеевич. "Разработка устройства для контроля уровня напряжения для судового электроэнергетического комплекса" Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 1, 2023, стр. 295-297.
4. Жарницкий В. Я. Математическая модель материалов конструкций и элементов восстанавливаемых грунтовых плотин для численных расчетов / В. Я. Жарницкий, А. П. Смирнов // Природообустройство. - 2021. - № 4. - С. 46-51.
5. Abdullina L R et al (2022) Improving the environmental safety of vehicle operation by using flywheel batteries // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 1227, Krasnoyarsk, Russia
6. Терновский П.Б., Лицкан М.Ю. Организация поверки контрольно-измерительных приборов и повышение качества эксплуатации судового электрооборудования // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития. 2022. №IV.
Boldina O.B.
Saint- Petersburg state marine technical university (Saint Petersburg, Russia)
MODERN METHODS OF MEASUREMENT AND CONTROL OF PARAMETERS OF SHIP SYSTEMS
Abstract: the article discusses modern methods of measuring and controlling the parameters of ship systems. It provides an overview of various modern technologies, including the use of digital sensors, automated monitoring and control systems, artificial intelligence, and machine learning. The advantages and disadvantages of these methods are considered, as well as their impact on the shipping industry.
Keywords: ship systems, parameter measurement, parameter control, digital sensors, automated systems, artificial intelligence, machine learning.
