船舶自動(dòng)化系統(tǒng)K-Chief/Kongsberg官網(wǎng)

近日，船舶自動(dòng)化和智能化解決方案提供商康士伯(Kongsberg)公布了其2024年第一季度業(yè)績。公司表示，所有業(yè)務(wù)領(lǐng)域都實(shí)現(xiàn)強(qiáng)勁增長，主要驅(qū)動(dòng)因素是可持續(xù)性和安全性。康士伯一直將可持續(xù)發(fā)展作為公司的核心價(jià)值觀之一，致力于提供卓越海事技術(shù)解決方案，其智能航行解決方案在航運(yùn)領(lǐng)域具有顯著的影響力。

智能航行解決方案

從20世紀(jì)50年代開始，康士伯便已開始了針對智能航行領(lǐng)域的研究和探索，進(jìn)入21世紀(jì)后，康士伯在智能航行領(lǐng)域的研究更加深入和廣泛。經(jīng)過多年發(fā)展，康士伯逐漸發(fā)展為智能船舶行業(yè)當(dāng)之無愧的領(lǐng)軍企業(yè)。亮眼成就包括與海工船巨頭法國Bourbon、英國AutomatedShips聯(lián)手合作全球首艘無人駕駛海工支援船；參與歐盟AUTOSHIP項(xiàng)目，并于2023年5月在貨船“Eidsvaag Pioner”號(hào)上成功展示了一系列遠(yuǎn)程操控和自主航行的技術(shù)，這次巡航測試被評為迄今為止最復(fù)雜的海上自主航行之一。該船是AUTOSHIP項(xiàng)目配備遠(yuǎn)程操控和自主航行演示的兩艘船之一，該項(xiàng)目是歐盟研究計(jì)劃Horizon 2020的一部分；與全球最大化肥制造商挪威Yara集團(tuán)以及Marin Teknikk合作設(shè)計(jì)并建造了全球第一艘全自動(dòng)集裝箱船“Yara Birkeland”號(hào)；與挪威航運(yùn)巨頭威爾森集團(tuán)(Wilhelmsen)聯(lián)手建立了全球首家無人船航運(yùn)公司Massterly；2018年底，康士伯成功收購當(dāng)時(shí)的全球無人船領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者羅爾斯羅伊斯公司商船業(yè)務(wù)后，進(jìn)一步鞏固了其在智能船舶領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者地位。

康士伯的智能航行解決方案旨在通過集成先進(jìn)的人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)船舶的自動(dòng)化、智能化和遠(yuǎn)程化操作。目標(biāo)提高航行安全性、提升航行效率以及降低船員工作負(fù)擔(dān)。具體而言是通過實(shí)時(shí)收集和分析船舶周圍環(huán)境信息，為船員提供全面的態(tài)勢感知能力，并自動(dòng)規(guī)劃航線、調(diào)整航速和航向，以減少碰撞風(fēng)險(xiǎn)，確保船舶在復(fù)雜海況下的安全航行；通過優(yōu)化船舶的航行計(jì)劃和能源管理，降低燃油消耗和排放，減少運(yùn)營成本，提高船舶的經(jīng)濟(jì)效益；通過自動(dòng)化和智能化的操作，降低船員的工作強(qiáng)度，提高船舶的自主性和可靠性。

K-Chief系統(tǒng)

船舶自動(dòng)化系統(tǒng)K-Chief是康士伯智能航行解決方案中的關(guān)鍵產(chǎn)品，也是核心組成部分。K-Chief是一個(gè)集成化的船舶自動(dòng)化系統(tǒng)，它提供了對船舶多個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)(如導(dǎo)航、推進(jìn)、電力管理、監(jiān)控和報(bào)警等)的集中控制和監(jiān)測。

K-Chief系統(tǒng)具有高度的靈活性和可擴(kuò)展性，可以根據(jù)船舶的具體需求進(jìn)行定制。該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)的安裝、配置和維護(hù)變得更加簡單和高效。此外，K-Chief還提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析能力，可以幫助船舶運(yùn)營商更好地理解和優(yōu)化船舶性能。

K-Chief主要特點(diǎn)包括可提供高性價(jià)比的標(biāo)準(zhǔn)解決方案，并可根據(jù)個(gè)性化需求進(jìn)行定制。模塊化設(shè)計(jì)允許靈活配置系統(tǒng)，涵蓋從低復(fù)雜度報(bào)警系統(tǒng)到高度集成的控制和監(jiān)控系統(tǒng)的所有相關(guān)內(nèi)容。K-Chief符合國際海事組織(IMO)、當(dāng)?shù)睾Ｊ聶C(jī)構(gòu)和國際船級社(IACS)的要求，并獲得了主要船級社的型式認(rèn)可。

K-Chief系統(tǒng)涵蓋船上的所有重要功能，可為所有類型的船舶進(jìn)行配置，包括石油/液化石油氣/液化天然氣油輪、散貨船、集裝箱船、郵輪和渡輪、游艇、海工船舶、鉆井平臺(tái)和其他特殊用途船舶。典型的子系統(tǒng)有報(bào)警和監(jiān)控系統(tǒng)，電源管理系統(tǒng)/能源控制系統(tǒng)，推進(jìn)器和推進(jìn)器控制，輔助控制系統(tǒng)和船舶服務(wù)系統(tǒng)，氣體管理系統(tǒng)，燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)，鎮(zhèn)流器控制系統(tǒng)，貨物控制系統(tǒng)，供暖、通風(fēng)和空調(diào)，火災(zāi)監(jiān)控和滅火系統(tǒng)(K-Safe)，緊急關(guān)閉系統(tǒng)(K-Safe)等。

通用技術(shù)方面，康士伯產(chǎn)品組合中通用技術(shù)的使用使其能夠開發(fā)模塊化產(chǎn)品。模塊化的優(yōu)勢通過以下方式傳遞給客戶：K-Line控制系統(tǒng)中相同的基本軟件平臺(tái)；K-Line各系統(tǒng)(K-Chief、K-Safe、K-Power、K-Pos、K-Thrust、K-Bridge&K-Gauge)之間的信息可實(shí)現(xiàn)自由流動(dòng)；專注于完整的船舶操作；確保業(yè)務(wù)一致性；減少備件和培訓(xùn)需求。同時(shí)，信息管理系統(tǒng)可通過管理網(wǎng)絡(luò)與K-Chief集成，允許用戶定義趨勢顯示和創(chuàng)建定制報(bào)告。

系統(tǒng)架構(gòu)方面，K-Chief系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，以通過本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)相互連接的控制站和I/O模塊為基礎(chǔ)。這樣，康士伯就可以使用標(biāo)準(zhǔn)模塊來滿足各船東的要求。這些單元的不同選擇可用于配置每個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)。K-Chief采用分散式設(shè)計(jì)，每個(gè)分段都有冗余控制器以確保可用性，但操作則通過控制站集中進(jìn)行。每個(gè)I/O模塊都有特定的作用，并可根據(jù)特定過程區(qū)域的操作要求進(jìn)行配置。由于結(jié)構(gòu)靈活，K-Chief系統(tǒng)可拓展連接更多的I/O模塊。用于設(shè)計(jì)需要的更多過程控制或擴(kuò)展功能。供應(yīng)商的設(shè)備，如閥門控制系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和液位計(jì)，都可通過標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議直接接入該系統(tǒng)。

控制站方面，用于接收警報(bào)并對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。它們顯示狀態(tài)頁面和交互式流程圖。控制站還允許訪問I/O單元，以檢查變量、操作設(shè)備和調(diào)整參數(shù)。在一個(gè)控制站中更改限值或參數(shù)，所有其他站都將自動(dòng)更新。所有操作員的操作，如啟動(dòng)或停止泵或更改報(bào)警限值，都會(huì)被記錄下來并貼上時(shí)間標(biāo)簽。狀態(tài)顯示頁面包含有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)和周圍設(shè)備的采集信息。可從不同控制站直接控制不同的設(shè)備和機(jī)器。本地處所和控制室均提供全面的監(jiān)控和報(bào)警設(shè)施。所有來自I/O的報(bào)警和測量點(diǎn)的變化都會(huì)被記錄下來并加蓋時(shí)間戳。所有控制站的數(shù)據(jù)都會(huì)存儲(chǔ)28天。這些數(shù)據(jù)可在事件和趨勢歷史視圖中顯示。康士伯的信息管理系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)的擴(kuò)展記錄。

能源控制系統(tǒng)，K-Chief自動(dòng)化系統(tǒng)與康士伯交流和直流電網(wǎng)K-Power解決方案高度集成。通過直接獲取發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置、驅(qū)動(dòng)器和變流器運(yùn)行狀態(tài)信息，可確保對船舶電力裝置進(jìn)行及時(shí)的優(yōu)化控制。

信息管理和遠(yuǎn)程連接方面，通過信息管理系統(tǒng)，操作人員可以使用多種工具來提高效率，例如可以從船員艙室監(jiān)控系統(tǒng)。連接到船舶網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)可以訪問信息管理系統(tǒng)，使用一系列分析工具監(jiān)控船舶性能。系統(tǒng)還提供歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)導(dǎo)出和強(qiáng)大的報(bào)告工具。信息管理系統(tǒng)可通過專用的全球安全網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與外部世界的安全連接，以便與岸上組織交換信息，并從康士伯公司所在地提供遠(yuǎn)程支持。

輔助技術(shù)

除了K-Chief之外，康士伯的智能航行解決方案還包括一系列輔助技術(shù)，這些技術(shù)共同構(gòu)成了完整的智能航行系統(tǒng)，代表性系統(tǒng)包括K-Safe、K-CMS以及AutoChief。

K-Safe安全系統(tǒng)。憑借數(shù)十年為復(fù)雜船舶和海上設(shè)施提供安全和自動(dòng)化系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，康士伯可提供有助于高效安全運(yùn)營的解決方案。增強(qiáng)型人機(jī)界面(HMI)和開放式系統(tǒng)架構(gòu)提供了最高標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量和功能，使其成為優(yōu)質(zhì)船東和運(yùn)營商的首選。K-Safe系統(tǒng)包括安全管理和控制系統(tǒng)、應(yīng)急切斷(ESD)、進(jìn)程切斷(PSD)以及火災(zāi)和氣體探測(F&G)控制和監(jiān)測，其中包括基于計(jì)算機(jī)的容錯(cuò)能力、全面安全管理功能、全面的故障診斷和自檢功能、控制維護(hù)和修改的靈活性以及高可用性和安全運(yùn)行。K-Safe是一種功能強(qiáng)大的安全系統(tǒng)，可根據(jù)復(fù)雜船舶和海上設(shè)施的具體要求進(jìn)行定制。K-Safe以自主安全控制為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立于所有其他控制系統(tǒng)的獨(dú)立安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)技術(shù)與康士伯所有K系列產(chǎn)品相同，采用開放式設(shè)計(jì)，利用冗余的全系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)，將K-Safe和其他康士伯系統(tǒng)組成一個(gè)集成控制系統(tǒng)。K-Safe系統(tǒng)可提供安全、統(tǒng)一和直觀的用戶界面，可有效降低人為失誤的風(fēng)險(xiǎn)，提高運(yùn)營效率。每個(gè)控制站都是獨(dú)立的。操作訪問權(quán)限和功能級別受到指令控制和密碼保護(hù)的限制。K-Safe的設(shè)計(jì)符合最嚴(yán)格的安全性和可靠性要求。它支持各級冗余，包括控制站、通信鏈路、過程控制器、I/O模塊和電源。內(nèi)置的自診斷設(shè)備可監(jiān)控所有系統(tǒng)組件和內(nèi)部通信，并在出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)故障安全機(jī)制。

K-CMS，狀態(tài)監(jiān)控解決方案。硬件故障是近一半計(jì)劃外停車事件的根本原因，大大減少了正常運(yùn)行時(shí)間，造成重大利潤損失。K-CMS可從被動(dòng)維護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)榛�于狀態(tài)的維護(hù)，提高設(shè)備可靠性，減少計(jì)劃外停車時(shí)間，降低運(yùn)營成本。無論任何船舶類型，K-CMS都可為船員和管理層提供有關(guān)船上重要設(shè)備的狀態(tài)信息。如此，讓客戶有能力持續(xù)分析設(shè)備、發(fā)現(xiàn)問題并制定應(yīng)對計(jì)劃；能夠優(yōu)化基于狀態(tài)的預(yù)測性維護(hù)(CBM)；使代價(jià)高昂的故障和運(yùn)行中斷成為例外，而不是常態(tài)；降低與資產(chǎn)所有權(quán)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。其優(yōu)勢包括可最大限度地提高資產(chǎn)可靠性、性能和正常運(yùn)行時(shí)間；將計(jì)劃外維護(hù)和成本降至最低；減少燃料消耗和排放，提高可持續(xù)性降低運(yùn)營支出，提高盈利能力。工作原理，K-CMS是康士伯為船上所有關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)機(jī)械(例如發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)等)提供的基于狀態(tài)的維護(hù)(CBM)整體解決方案，獲得了船級社的認(rèn)可。它以康士伯在傳感器技術(shù)、高速處理技術(shù)和安全數(shù)據(jù)處理方面的專業(yè)技術(shù)能力為基礎(chǔ)，可提供的功能通過高質(zhì)量的傳感器和數(shù)據(jù)采集硬件，自動(dòng)收集振動(dòng)和油質(zhì)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械的連續(xù)檢測(CSM)；數(shù)據(jù)分析和演示軟件，包括振動(dòng)分析工具(CMA)，可提供設(shè)備分析概覽，支持維護(hù)優(yōu)化；安全的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施和云連接，數(shù)據(jù)可上岸進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和審查，包括在康士伯的健康管理服務(wù)范圍內(nèi)。康士伯的健康管理服務(wù)將具有深厚領(lǐng)域?qū)�業(yè)知識(shí)的認(rèn)證專家置于環(huán)路中，以驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)并提供有價(jià)值、有針對性的建議。通過K-CMS系統(tǒng)，專家可以幫助客戶更好地管理和預(yù)測維護(hù)工作，并優(yōu)化所有關(guān)鍵設(shè)備的性能。

AutoChief，發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。AutoChief這是一套完整的控制和安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于單推進(jìn)和雙推進(jìn)。它采用模塊化設(shè)計(jì)，可輕松配置成各種推進(jìn)配置。AutoChief采用與康士伯的機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)相同的分布式全冗余結(jié)構(gòu)。配備的數(shù)字調(diào)速器系統(tǒng)既是獨(dú)立的，也是AutoChief系列的完全集成部分。主要特點(diǎn)包括，來自所有控制位置的速度指令輸入；燃油噴射控制器功能符合主發(fā)動(dòng)機(jī)制造商的規(guī)格要求(清除空氣、扭矩限制器等)；可通過控制面板手動(dòng)調(diào)節(jié)燃料和轉(zhuǎn)速限制器(總限制器)；使用感應(yīng)式速度傳感器的冗余速度測量系統(tǒng)；可從每個(gè)控制位置取消限幅器；含自檢功能。AutoChief使用直接安裝在主機(jī)接線盒中的分布式處理單元。與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的所有信號(hào)都通過雙冗余CAN線路(發(fā)動(dòng)機(jī)上的總線)傳輸。所有非必要的傳感器均可與K-Chief報(bào)警和監(jiān)控系統(tǒng)共用，只需一個(gè)接口即可連接主機(jī)。這一原理大大降低了安裝和布線成本。主要特點(diǎn)包括雙/冗余現(xiàn)場總線(CAN線路)；傳感器和執(zhí)行器的信號(hào)接口；報(bào)警監(jiān)測和過程控制；警報(bào)和已發(fā)生事件的時(shí)間戳；可直接安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上；設(shè)計(jì)注重電磁兼容性(EMC)。配備的發(fā)動(dòng)機(jī)安全系統(tǒng)既是獨(dú)立的，也是AutoChief系列的完全集成部分。主要特點(diǎn)包括獨(dú)立的超速監(jiān)測系統(tǒng)；主機(jī)自動(dòng)關(guān)閉功能(可取消)通過激活電磁閥來停止發(fā)動(dòng)機(jī)。傳感器可為模擬或數(shù)字式；四個(gè)專用停車控制端口，帶備份和雙電源；獨(dú)立的緊急切斷系統(tǒng)，具有全回路故障檢測和冗余電源功能；自動(dòng)減速功能(可取消)，可在主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降至安全水平；帶兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換；冗余CAN網(wǎng)絡(luò)上的轉(zhuǎn)速指示器；監(jiān)測所有傳感器和閥門的電纜故障；可在任何控制面板上更改設(shè)置并檢查數(shù)值；配備冗余電源。