CN107967835A - 船舶艏侧推教学仿真操作系统 - Google Patents

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林云生
孟传平
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    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
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Abstract

本发明提供一种船舶艏侧推教学仿真操作系统，包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括控制台和显示屏，控制台包括PC端、信号转换模块、控制板、操纵板以及电源指示模块，PC端连接信号转换模块，信号转换模块连接控制板，控制板连接操纵板以及电源指示模块，信号转换模块同时还连接显示屏；所述软件系统通过可编程控制器将信号转换模块输出的信号通过3D动画软件展现在显示屏上。本发明的船舶艏侧推教学仿真操作系统通过与实船上设备相仿的控制台等实物控制的方式去控制虚拟的控制对象，运行成本低，同时还能达到良好的教学效果。

Description

船舶艏侧推教学仿真操作系统
技术领域
本发明涉及仿真教学装置技术领域，具体而言，本发明提供一种船舶艏侧推教学仿真操作系统。
背景技术
目前，船舶行业对于高技能型人才的需求日益增长，很多航海类院校在对学员的培训中，不仅要学习船舶的基础知识，更重要的是对船舶的实训操作，但是由于条件有限，学校对学生不能实现实船操作，只能采用仿真模拟的方式对学员进行培训。目前对于虚拟设备相关的研究与设计已有很多，但是还没有针对船舶艏侧推装置的物理仿真系统。
发明内容
本发明针对市场上船舶艏侧推仿真装置的缺失而提供一种船舶艏侧推教学仿真操作系统。采取如下技术方案：
本发明提供一种船舶艏侧推教学仿真操作系统，包括硬件系统和软件系统，其特征在于，所述硬件系统包括控制台和显示屏，控制台包括PC端、信号转换模块、控制板、操纵板以及电源指示模块，PC端连接信号转换模块，信号转换模块连接控制板，控制板连接操纵板以及电源指示模块，信号转换模块同时还连接显示屏；所述软件系统通过可编程控制器将信号转换模块输出的信号通过3D动画软件展现在显示屏上。
其中一个实施例中，所述控制台包括主控台和两翼台，通过转换开关获得控制权限。
其中一个实施例中，所述控制台对艏侧推的控制模式包括随动模式和非随动模式。
其中一个实施例中，所述系统启动之前还包括通过故障模拟板对电源、油泵以及电机的安全监控，所述故障模拟板连接在控制板上。
其中一个实施例中，若未发生安全报警，则通过控制板作用于主电机启动箱、油泵电机启动箱以及AC电源启动所述仿真操作系统。
其中一个实施例中，控制台输入变距信号实现对虚拟螺旋桨的控制并通过3D动画展现其效果。
其中一个实施例中，所述可编程控制器的程序包括控制位置和模式的选择、螺距输入与输出信号的处理以及安全监控系统。
本发明的船舶艏侧推教学仿真操作系统通过与实船上设备相仿的控制台等实物控制的方式去控制虚拟的控制对象，运行成本低，同时还能达到良好的教学效果，弥补了市场上对于艏侧推教学仿真装置的缺失。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例提供的船舶艏侧推教学仿真操作系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的船舶艏侧推教学仿真操作系统的控制权限转移的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的船舶艏侧推教学仿真操作系统的控制模式转换的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的船舶艏侧推教学仿真操作系统的启动流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
如图1所示，本发明提供一种船舶艏侧推教学仿真操作系统，该船舶艏侧推教学仿真操作系统包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括控制台200和显示屏100，控制台包括PC端201、信号转换模块202、控制板203、操纵板204以及电源指示模块205，PC端201连接信号转换模块202，信号转换模块202连接控制板203，控制板203连接操纵板204以及电源指示模块205，信号转换模块202同时还连接显示屏100；所述软件系统通过可编程控制器将信号转换模块202输出的信号通过3D动画软件展现在显示屏100上。
进一步的，参考图2，所述控制台200包括主控台和两翼台，通过转换开关获得控制权限。控制台200的电源开关打开后，首先系统进行初始化操作。由于主控台的控制权限优于两翼台，控制权限最先置于主控台，当实施艏侧推时，有两种方式使控制权限转移到两翼台，一种是主控台请求两翼台接收控制权限，另一种是两翼台向主控台发起转让控制权限的请求，对应的两翼台或主控台接收到请求时，检查手轮是否归零，如果没有则会发出手轮归零提示，如果归零则控制权限就从主控台转移到两翼台。同理，当完成艏侧推时，控制权限需要转移到主控台，两翼台请求主控台接收控制权限或主控台请求两翼台转让控制权限，所有请求的发出都通过主控台和两翼台上的转换开关实现。
进一步的，参考图3，所述控制台对舵角的控制模式包括随动模式和非随动模式。随动模式属于定值系统，经调节可稳定在设定值，反应较慢但有反馈，非随动模式反应快、但调节不精确且无反馈。舵角螺距的输出方式包括：开始后首先进行初始化，控制模式置为随动模式，预转换控制模式时，首先判断控制位置是否在主控台，如果是则进一步判断手轮是否归零，如果结果为是，则控制模式转换为非随动模式，非随动按钮控制螺距的输出。或者控制模式置为随动模式后，判断当前控制权限的位置，由该控制权限所在位置的手轮来控制螺距的输出。
优选的，参考图4，所述系统启动之前还包括通过故障模拟板400对电源、油泵以及电机的安全监控，如果发生AC电源失败、DC电源失败、油泵油位低、油泵油压低、油泵过载、主电机脱扣、主电机过载、主电机高温等任意一种情况时，主电机就会启动失败，系统发出报警信号。所述故障模拟板400连接在控制板203上。
进一步的，若未发生安全报警信号，则确定是否同意重载问询，如果系统的电源足以支撑系统的运行，则不需要。如果不足以支撑，则启用配电板。之后判断是否满足启动准备条件，若不满足则进行故障排查，若满足则确认控制位置和控制模式，包括主控台控制随动模式、两翼台控制随动模式以及主控台控制非随动模式，通过控制板203作用于启动模块300的主电机启动箱301、油泵电机启动箱302以及AC电源303启动所述仿真操作系统。
优选的，控制台200输入变距信号实现对虚拟螺旋桨的控制并通过3D动画展现其效果。通过PC端201输入变距信号，对应的操纵板204输出螺距相关信号对虚拟螺旋桨实现控制。控制台200通过ARDUINO UNO开发板与PC端201相连将外部信号输入到应用程序中，最后在显示屏100中显示艏侧推的实时动态仿真。
优选的，该可编程控制器在STEP 7MicroWIN编程环境下编写了艏侧推控制单元相关程序，包括控制位置和模式的选择、螺距输入与输出信号的处理以及安全监控系统。
本发明的船舶艏侧推教学仿真操作系统通过与实船上设备相仿的控制台等实物控制的方式去控制虚拟的控制对象，运行成本低，同时还能达到良好的教学效果，弥补了市场上对于艏侧推教学仿真装置的缺失。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种船舶艏侧推教学仿真操作系统，包括硬件系统和软件系统，其特征在于，所述硬件系统包括控制台和显示屏，控制台包括PC端、信号转换模块、控制板、操纵板以及电源指示模块，PC端连接信号转换模块，信号转换模块连接控制板，控制板连接操纵板以及电源指示模块，信号转换模块同时还连接显示屏；所述软件系统通过可编程控制器将信号转换模块输出的信号通过3D动画软件展现在显示屏上。
2.根据权利要求1所述的船舶艏侧推教学仿真操作系统，其特征在于，所述控制台包括主控台和两翼台，通过转换开关获得控制权限。
3.根据权利要求1所述的船舶艏侧推教学仿真操作系统，其特征在于，所述控制台对艏侧推的控制模式包括随动模式和非随动模式。
4.根据权利要求1所述的船舶艏侧推教学仿真操作系统，其特征在于，所述系统启动之前还包括通过故障模拟板对电源、油泵以及电机的安全监控，所述故障模拟板连接在控制板上。
5.根据权利要求4所述的船舶艏侧推教学仿真操作系统，其特征在于，若未发生安全报警，则通过控制板作用于主电机启动箱、油泵电机启动箱以及AC电源启动所述仿真操作系统。
6.根据权利要求1所述的船舶艏侧推教学仿真操作系统，其特征在于，控制台输入变距信号实现对虚拟螺旋桨的控制并通过3D动画展现其效果。
7.根据权利要求1所述的船舶艏侧推教学仿真操作系统，其特征在于，所述可编程控制器的程序包括控制位置和模式的选择、螺距输入与输出信号的处理以及安全监控系统。
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