船舶自动化系统K-Chief/Kongsberg官网

近日，船舶自动化和智能化解决方案提供商康士伯(Kongsberg)公布了其2024年第一季度业绩。公司表示，所有业务领域都实现强劲增长，主要驱动因素是可持续性和安全性。康士伯一直将可持续发展作为公司的核心价值观之一，致力于提供卓越海事技术解决方案，其智能航行解决方案在航运领域具有显著的影响力。

智能航行解决方案

从20世纪50年代开始，康士伯便已开始了针对智能航行领域的研究和探索，进入21世纪后，康士伯在智能航行领域的研究更加深入和广泛。经过多年发展，康士伯逐渐发展为智能船舶行业当之无愧的领军企业。亮眼成就包括与海工船巨头法国Bourbon、英国AutomatedShips联手合作全球首艘无人驾驶海工支援船；参与欧盟AUTOSHIP项目，并于2023年5月在货船“Eidsvaag Pioner”号上成功展示了一系列远程操控和自主航行的技术，这次巡航测试被评为迄今为止最复杂的海上自主航行之一。该船是AUTOSHIP项目配备远程操控和自主航行演示的两艘船之一，该项目是欧盟研究计划Horizon 2020的一部分；与全球最大化肥制造商挪威Yara集团以及Marin Teknikk合作设计并建造了全球第一艘全自动集装箱船“Yara Birkeland”号；与挪威航运巨头威尔森集团(Wilhelmsen)联手建立了全球首家无人船航运公司Massterly；2018年底，康士伯成功收购当时的全球无人船领域领导者罗尔斯罗伊斯公司商船业务后，进一步巩固了其在智能船舶领域的领导者地位。

康士伯的智能航行解决方案旨在通过集成先进的人工智能、大数据、物联网等技术，实现船舶的自动化、智能化和远程化操作。目标提高航行安全性、提升航行效率以及降低船员工作负担。具体而言是通过实时收集和分析船舶周围环境信息，为船员提供全面的态势感知能力，并自动规划航线、调整航速和航向，以减少碰撞风险，确保船舶在复杂海况下的安全航行；通过优化船舶的航行计划和能源管理，降低燃油消耗和排放，减少运营成本，提高船舶的经济效益；通过自动化和智能化的操作，降低船员的工作强度，提高船舶的自主性和可靠性。

K-Chief系统

船舶自动化系统K-Chief是康士伯智能航行解决方案中的关键产品，也是核心组成部分。K-Chief是一个集成化的船舶自动化系统，它提供了对船舶多个关键系统(如导航、推进、电力管理、监控和报警等)的集中控制和监测。

K-Chief系统具有高度的灵活性和可扩展性，可以根据船舶的具体需求进行定制。该系统采用模块化设计，使得系统的安装、配置和维护变得更加简单和高效。此外，K-Chief还提供了强大的数据处理和分析能力，可以帮助船舶运营商更好地理解和优化船舶性能。

K-Chief主要特点包括可提供高性价比的标准解决方案，并可根据个性化需求进行定制。模块化设计允许灵活配置系统，涵盖从低复杂度报警系统到高度集成的控制和监控系统的所有相关内容。K-Chief符合国际海事组织(IMO)、当地海事机构和国际船级社(IACS)的要求，并获得了主要船级社的型式认可。

K-Chief系统涵盖船上的所有重要功能，可为所有类型的船舶进行配置，包括石油/液化石油气/液化天然气油轮、散货船、集装箱船、邮轮和渡轮、游艇、海工船舶、钻井平台和其他特殊用途船舶。典型的子系统有报警和监控系统，电源管理系统/能源控制系统，推进器和推进器控制，辅助控制系统和船舶服务系统，气体管理系统，燃气控制系统，镇流器控制系统，货物控制系统，供暖、通风和空调，火灾监控和灭火系统(K-Safe)，紧急关闭系统(K-Safe)等。

通用技术方面，康士伯产品组合中通用技术的使用使其能够开发模块化产品。模块化的优势通过以下方式传递给客户：K-Line控制系统中相同的基本软件平台；K-Line各系统(K-Chief、K-Safe、K-Power、K-Pos、K-Thrust、K-Bridge&K-Gauge)之间的信息可实现自由流动；专注于完整的船舶操作；确保业务一致性；减少备件和培训需求。同时，信息管理系统可通过管理网络与K-Chief集成，允许用户定义趋势显示和创建定制报告。

系统架构方面，K-Chief系统结构采用模块化设计，以通过本地数据网络相互连接的控制站和I/O模块为基础。这样，康士伯就可以使用标准模块来满足各船东的要求。这些单元的不同选择可用于配置每个单独的系统。K-Chief采用分散式设计，每个分段都有冗余控制器以确保可用性，但操作则通过控制站集中进行。每个I/O模块都有特定的作用，并可根据特定过程区域的操作要求进行配置。由于结构灵活，K-Chief系统可拓展连接更多的I/O模块。用于设计需要的更多过程控制或扩展功能。供应商的设备，如阀门控制系统、火灾报警系统和液位计，都可通过标准的通讯协议直接接入该系统。

控制站方面，用于接收警报并对系统进行监控。它们显示状态页面和交互式流程图。控制站还允许访问I/O单元，以检查变量、操作设备和调整参数。在一个控制站中更改限值或参数，所有其他站都将自动更新。所有操作员的操作，如启动或停止泵或更改报警限值，都会被记录下来并贴上时间标签。状态显示页面包含有关发动机和周围设备的采集信息。可从不同控制站直接控制不同的设备和机器。本地处所和控制室均提供全面的监控和报警设施。所有来自I/O的报警和测量点的变化都会被记录下来并加盖时间戳。所有控制站的数据都会存储28天。这些数据可在事件和趋势历史视图中显示。康士伯的信息管理系统还包括数据的扩展记录。

能源控制系统，K-Chief自动化系统与康士伯交流和直流电网K-Power解决方案高度集成。通过直接获取发电机保护装置、驱动器和变流器运行状态信息，可确保对船舶电力装置进行及时的优化控制。

信息管理和远程连接方面，通过信息管理系统，操作人员可以使用多种工具来提高效率，例如可以从船员舱室监控系统。连接到船舶网络的计算机可以访问信息管理系统，使用一系列分析工具监控船舶性能。系统还提供历史数据存储、数据导出和强大的报告工具。信息管理系统可通过专用的全球安全网络实现与外部世界的安全连接，以便与岸上组织交换信息，并从康士伯公司所在地提供远程支持。

辅助技术

除了K-Chief之外，康士伯的智能航行解决方案还包括一系列辅助技术，这些技术共同构成了完整的智能航行系统，代表性系统包括K-Safe、K-CMS以及AutoChief。

K-Safe安全系统。凭借数十年为复杂船舶和海上设施提供安全和自动化系统的经验，康士伯可提供有助于高效安全运营的解决方案。增强型人机界面(HMI)和开放式系统架构提供了最高标准的质量和功能，使其成为优质船东和运营商的首选。K-Safe系统包括安全管理和控制系统、应急切断(ESD)、进程切断(PSD)以及火灾和气体探测(F&G)控制和监测，其中包括基于计算机的容错能力、全面安全管理功能、全面的故障诊断和自检功能、控制维护和修改的灵活性以及高可用性和安全运行。K-Safe是一种功能强大的安全系统，可根据复杂船舶和海上设施的具体要求进行定制。K-Safe以自主安全控制为基础，实现了独立于所有其他控制系统的独立安全系统。该系统技术与康士伯所有K系列产品相同，采用开放式设计，利用冗余的全系统通信结构，将K-Safe和其他康士伯系统组成一个集成控制系统。K-Safe系统可提供安全、统一和直观的用户界面，可有效降低人为失误的风险，提高运营效率。每个控制站都是独立的。操作访问权限和功能级别受到指令控制和密码保护的限制。K-Safe的设计符合最严格的安全性和可靠性要求。它支持各级冗余，包括控制站、通信链路、过程控制器、I/O模块和电源。内置的自诊断设备可监控所有系统组件和内部通信，并在出现故障时自动启动故障安全机制。

K-CMS，状态监控解决方案。硬件故障是近一半计划外停车事件的根本原因，大大减少了正常运行时间，造成重大利润损失。K-CMS可从被动维护转变为基于状态的维护，提高设备可靠性，减少计划外停车时间，降低运营成本。无论任何船舶类型，K-CMS都可为船员和管理层提供有关船上重要设备的状态信息。如此，让客户有能力持续分析设备、发现问题并制定应对计划；能够优化基于状态的预测性维护(CBM)；使代价高昂的故障和运行中断成为例外，而不是常态；降低与资产所有权相关的风险。其优势包括可最大限度地提高资产可靠性、性能和正常运行时间；将计划外维护和成本降至最低；减少燃料消耗和排放，提高可持续性降低运营支出，提高盈利能力。工作原理，K-CMS是康士伯为船上所有关键旋转机械(例如发动机、电机等)提供的基于状态的维护(CBM)整体解决方案，获得了船级社的认可。它以康士伯在传感器技术、高速处理技术和安全数据处理方面的专业技术能力为基础，可提供的功能通过高质量的传感器和数据采集硬件，自动收集振动和油质数据，实现对机械的连续检测(CSM)；数据分析和演示软件，包括振动分析工具(CMA)，可提供设备分析概览，支持维护优化；安全的数据基础设施和云连接，数据可上岸进行远程监控和审查，包括在康士伯的健康管理服务范围内。康士伯的健康管理服务将具有深厚领域专业知识的认证专家置于环路中，以验证发现并提供有价值、有针对性的建议。通过K-CMS系统，专家可以帮助客户更好地管理和预测维护工作，并优化所有关键设备的性能。

AutoChief，发动机远程控制系统。AutoChief这是一套完整的控制和安全系统。该系统可用于单推进和双推进。它采用模块化设计，可轻松配置成各种推进配置。AutoChief采用与康士伯的机械自动化系统相同的分布式全冗余结构。配备的数字调速器系统既是独立的，也是AutoChief系列的完全集成部分。主要特点包括，来自所有控制位置的速度指令输入；燃油喷射控制器功能符合主发动机制造商的规格要求(清除空气、扭矩限制器等)；可通过控制面板手动调节燃料和转速限制器(总限制器)；使用感应式速度传感器的冗余速度测量系统；可从每个控制位置取消限幅器；含自检功能。AutoChief使用直接安装在主机接线盒中的分布式处理单元。与发动机之间的所有信号都通过双冗余CAN线路(发动机上的总线)传输。所有非必要的传感器均可与K-Chief报警和监控系统共用，只需一个接口即可连接主机。这一原理大大降低了安装和布线成本。主要特点包括双/冗余现场总线(CAN线路)；传感器和执行器的信号接口；报警监测和过程控制；警报和已发生事件的时间戳；可直接安装在发动机上；设计注重电磁兼容性(EMC)。配备的发动机安全系统既是独立的，也是AutoChief系列的完全集成部分。主要特点包括独立的超速监测系统；主机自动关闭功能(可取消)通过激活电磁阀来停止发动机。传感器可为模拟或数字式；四个专用停车控制端口，带备份和双电源；独立的紧急切断系统，具有全回路故障检测和冗余电源功能；自动减速功能(可取消)，可在主机出现故障时将发动机转速降至安全水平；带两个独立系统的发动机转速监测系统，可实现自动切换；冗余CAN网络上的转速指示器；监测所有传感器和阀门的电缆故障；可在任何控制面板上更改设置并检查数值；配备冗余电源。