CN111724052B - 一种船舶轮机模拟器智能评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种船舶轮机模拟器智能评估系统，包括：用于对评估过程的数据进行监视和管理的评估管理单元，用于完成与各评估项相关的场景脚本的编辑、生成、载入，并具有规范的数据交换接口，与其他功能单元进行集成的评估情景单元，用于对指定个人或团队进行智能化评估计算，输出客观的评估结果的评估计算单元，用于对各评估过程的数据进行实时采集、分析、存储，并能够将数据通过网络发送至评估管理单元进行历史存储和追溯的评估分析单元；评估管理单元、评估情景单元、评估计算单元以及评估分析单元分别通过各自的服务器与通讯网络相连，构成智能评估系统，实现评估应用部署。

Description

一种船舶轮机模拟器智能评估系统

技术领域

本发明涉及轮机工程自动化与智能化技术领域，具体而言，尤其涉及一种船舶轮机模拟器智能评估系统。

背景技术

在深入分析国际公约对轮机员在职培训和适任评估要求的基础上，对船舶轮机模拟器智能评估系统功能进行设计。由于传统的评估形式难以形成统一的评估方式及标准，评估成绩很大程度上取决于评估员的主观判断，该发明内容可有效提高评估结果的客观性和公正性，充分履行国际海事组织最新修正的STCW78/10公约的相关规定，贯彻实施《中华人民共和国海船船员适任考试和发证规则》，确保海船船员适任考试施考质量，促进海船船员适任考试向智能化、网络化方向发展。由于，新的履约要求的出现，各种商船也随着高新技术的发展，正朝向智能化、自主化方向迈进，这都必将带动船员适任评估考试在应用和实施方面的深度变革。

目前，国内外多家厂商所开发的船舶轮机模拟中已不同程度地配备有评估系统，但是从技术先进性到功能完备度都存在诸多不足。国外具有代表性的产品有挪威的KONSBERGB公司和英国的TRANSAS公司所研制的轮机模拟器，但是其附带的评估系统均依赖于模拟器自身的型号、环境等，不具备移植性，功能简单，没有网络扩展功能，从功能设计到应用形式等尚处于电子化、自动化阶段，没有进一步升级到智能化评估的应用层面。相对而然，我国相关方面的产品研究则起步较晚，且均以院所研究为主体，具有代表性的研制单位有大连海事大学、武汉理工大学和上海海事大学等，他们至上个世纪九十年代以来，一直处于追赶国际水平状态，近些年已在不同方面有所突破和领先，其中以大连海事大学为代表，率先突破了传统PC模式，从二维到三维可视化操作，从局域网到广域网系统部署等都有较全面的突破，并能够在模拟器主体功能日渐完备的基础上，开始着力研究智能化功能升级，其中智能化评估系统已列为重点研究方向。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种船舶轮机模拟器智能评估系统。本发明从统一性、完备性、扩展性和智能性的角度，针对轮机模拟器智能评估系统的功能进行总体设计，以满足最新国际公约对轮机员在职培训和适任评估的履约要求；从信息管理、处理、分析等角度对系统功能进行功能划分，分别为评估管理单元、评估情景单元、评估计算单元、评估分析单元等四个核心功能单元，各单元功能目标明确、边界清晰，并能够通过网络部署实现信息共享；所设计的各单元功能不受模拟器形式、型号等限制，具有各自专用的服务器，并可通过网络通讯与模拟器仿真模型、模拟器显控单元等进行互动，实现评估应用部署。

本发明采用的技术手段如下：

一种船舶轮机模拟器智能评估系统，包括：

评估管理单元，用于对评估过程的数据进行监视和管理；

评估情景单元，用于完成与各评估项相关的场景脚本的编辑、生成、载入，并具有规范的数据交换接口，与其他功能单元进行集成；

评估计算单元，用于对指定个人或团队进行智能化评估计算，输出客观的评估结果；

评估分析单元，用于对各评估过程的数据进行实时采集、分析、存储，并能够将数据通过网络发送至评估管理单元进行历史存储和追溯；

所述评估管理单元、评估情景单元、评估计算单元以及评估分析单元分别通过各自的服务器与通讯网络相连，构成所述的智能评估系统。

进一步地，所述评估管理单元包括系统层面模块、业务层面模块以及逻辑层面模块；

所述系统层面模块用于初始环境设置、系统启动/停止、冻结/运行、调节模拟器运行时间的压缩率、声响控制、过程控制/记录、运行方式选择、运行状态监视、与评估个体间信息交互、发起/暂停/终止评估、全息状态保存/加载、评估记录和打印；

所述业务层面模块用于评估任务加载、评估场景切换、评估组队、设置报警信息、选择初始状态、快照生成、历史回放、报警抑制控制、过程隔离；

所述逻辑层面模块用于动作触发和故障触发；所述动作触发的方式包括时间驱动方式触发和事件驱动方式触发，通过脚本编辑，可以触发单个动作，也可以同时或连续触发多个动作；所述故障触发的方式包括时间驱动方式触发和事件驱动方式触发，可以触发单个故障，也可以同时或连续的触发多个故障。

进一步地，所述评估情景单元包括评估情景制定模块、情景激励模块以及情景模拟再现模块；

所述评估情景制定模块用于将动作因素集合、故障因素集合融合成情景因素集，并融入情景状态之中形成情景脚本文件；

所述情景激励模块包括模拟器模型，所述模拟器模型加载并驱动所述情景脚本文件，将所述情景脚本文件中的时间、事件触发方式，按指定的触发规律激活情景中的动作、故障因素，实现情景激励，并通过数据共享方式与数据平台完成状态同步；

所述情景模拟再现模块包括二维、三维、实物盘台人机交互可视终端；用于接收最新状态，通过二维、三维、实物盘台人机交互可视终端进行动态反馈，完成情景模拟再现。

进一步地，所述评估计算单元包括评估形式模块、评估准备模块以及评估计算模块；

所述评估形式模块用于定义评估项类型和评估模式；所述评估项类型包括大纲评估项和自定义评估项；所述评估模式包括个人评估模式和团队评估模式；

所述用于设置评估模式、加载评估标准、确定评估因素以及加载情景状态；

所述评估计算模块用于计算任务完成度、团队协作力以及综合集成。

进一步地，所述评估分析单元包括评估信息收集模块、评估智能分析模块；

所述评估信息收集模块通过预设的数据监测、采集接口，对各评估过程生成的全息态数据进行识别、采集、存储；所述全息态数据包括评估计算单元输出的各项计算结果及与其相关的用户交互信息、用户路径信息、设备状态信息、事件信息、时间信息、故障信息、参数设置信息；

所述评估智能分析模块根据所述评估信息收集模块存储的全息态数据分析操作者行为、评估项完备性以及阶段性评估。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的船舶轮机模拟器智能评估系统，在普通的任务型评估基础上，针对评估所设定的环境进行了情景化设计与技术提升，将各种动作、故障因素的逻辑组合视作情景触发因素，按预编辑的时间、事件触发规律在评估过程中进行激活，通过模拟器显控设备实现情景化评估；

2、本发明提供的船舶轮机模拟器智能评估系统，针对评估计算核心功能进行了智能化技术提升设计，通过智能化评估方法对任务完成度、团队协作力等进行综合计算，以实现真正意义上的“智能化评估计算”；

3、本发明提供的船舶轮机模拟器智能评估系统，针对评估分析核心功能进行了智能化技术提升设计，通过智能化分析方法对操作者个体行为、评估项完备性、阶段性评估趋势等进行分析，并给出指导、优化建议，以实现真正意义上的“智能化评估分析”。

基于上述理由本发明可在轮机工程自动化与智能化等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统总体结构图。

图2为本发明实施例提供的评估管理中隔离方式分类图。

图3为本发明实施例提供的评估管理中多因素触发功能示意图。

图4为本发明实施例提供的评估情景单元功能设计示意图。

图5为本发明实施例提供的评估计算单元功能设计示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，本发明提供了一种船舶轮机模拟器智能评估系统，包括：

评估管理单元1，用于对评估过程的数据进行监视和管理；

评估情景单元2，用于完成与各评估项相关的场景脚本的编辑、生成、载入，并具有规范的数据交换接口，与其他功能单元进行集成；

评估计算单元3，用于对指定个人或团队进行智能化评估计算，输出客观的评估结果；

评估分析单元4，用于对各评估过程的数据进行实时采集、分析、存储，并能够将数据通过网络发送至评估管理单元进行历史存储和追溯；

所述评估管理单元1、评估情景单元2、评估计算单元3以及评估分析单元4分别通过各自的服务器与通讯网络相连，构成所述的智能评估系统。

优选地，如图1所示，所述评估管理单元1包括系统层面模块、业务层面模块以及逻辑层面模块；

所述系统层面模块用于初始环境设置、系统启动/停止、冻结/运行、调节模拟器运行时间的压缩率、声响控制、过程控制/记录、运行方式选择、运行状态监视、与评估个体间信息交互、发起/暂停/终止评估、全息状态保存/加载、评估记录和打印；

所述业务层面模块用于评估任务加载、评估场景切换、评估组队、设置报警信息、选择初始状态、快照生成、历史回放、报警抑制控制、过程隔离；其中，过程隔离主要包括参数隔离和系统隔离两种方式，如图2所示，目的是将指定的参数(状态)或系统(设备)处于隔离状态，使其不对目前正在实施的评估项目造成影响。

所述逻辑层面模块用于动作触发和故障触发；

评估管理单元1能直接对系统各种动作进行设置，并具有变量检索、编辑、监视等功能。各动作即可以在线设置，也可以预先编制在情景脚本里通过触发机制自动触发。如图3所示，所述动作触发的方式包括时间驱动方式触发和事件驱动方式触发，通过脚本编辑，可以触发单个动作，也可以同时或连续触发多个动作；在评估过程中，可通过管理单元可设置已触发的动作是否对考试者开放。

评估管理单元1能模拟设置各种不同的故障，并具有故障检索、编辑、监视、复位等功能。各故障即可以在线设置，也可以预先编制在情景脚本里通过触发机制自动触发。如图3所示，所述故障触发的方式包括时间驱动方式触发和事件驱动方式触发，可以触发单个故障，也可以同时或连续的触发多个故障。在评估过程中，可通过管理单元可设置已触发的故障是否对考试者开放。

优选地，如图4所示，所述评估情景单元2包括评估情景制定模块(A区域)、情景激励模块(B区域)以及情景模拟再现模块(C区域)；

所述评估情景制定模块用于将动作因素集合、故障因素集合融合成情景因素集，并融入情景状态之中形成情景脚本文件；

所述情景激励模块包括模拟器模型，所述模拟器模型加载并驱动所述情景脚本文件，将所述情景脚本文件中的时间、事件触发方式，按指定的触发规律激活情景中的动作、故障因素，实现情景激励，并通过数据共享方式与数据平台完成状态同步；

所述情景模拟再现模块包括二维、三维、实物盘台人机交互可视终端；用于接收最新状态，通过二维、三维、实物盘台人机交互可视终端进行动态反馈，完成情景模拟再现。

优选地，评估计算面对的评估对象包括个人或团队，面向的评估操作包括评估对象对系统及设备的操作与管理、对故障的分析与诊断以及紧急情况下的应对部署等。在科学设置评估要素、合理制定评估标准的前提下，评估计算单元3需要加载评估标准作为参考，收集评估过程中的操作信息，针对指定个人或团队进行智能化评估计算，输出客观的评估结果。评估计算单元3的目的是评价评估对象对专业技能的综合运用能力、实际操作能力、故障分析与排除能力和应急反应能力等。如图5所示，所述评估计算单元3包括评估形式模块(A部分)、评估准备模块(B部分)以及评估计算模块(C部分)；

所述评估形式模块用于定义评估项类型和评估模式；所述评估项类型包括大纲评估项和自定义评估项；大纲评估项为按照海事局规范进行制定的可满足不同级别船员职务晋升的评估项目，该类评估项一旦制定完成会与模拟器系统绑定在一起；自定义评估项是指评估管理者根据评估对象的考核级别灵活制定的个性化的评估项目，以独立的文档形式保存，便于日后加载或扩展使用。所述评估模式包括个人评估模式和团队评估模式；个人评估模式，针对的是个体操作者进行评估计算，它偏重于对个人任务完成度的考量。团队评估模式则是在个人评估模式的基础上，兼顾对团队任务完成度的考量，同时，附加了对团队协作成效的综合考量。

所述用于设置评估模式(确定个人评估模式还是团队协作评估模式)、加载评估标准(根据选择的评估项，加载与该评估项相匹配的评估标准，为评估计算提供计算依据和条件约束)、确定评估因素(根据加载的指定评估项的评估标准，确定与该评估项相关的各评估因素，构成评估因素集合)以及加载情景状态(加载与选定评估项相匹配的如图4所示的情景状态脚本文件，实现情景因素在评估过程中的融入)；

所述评估计算模块用于计算任务完成度、团队协作力以及综合集成。具体的：

计算任务完成度：在评估因素集确定后，进一步确定与各评估因素关联的隶属类型及相关参数，同时也需要确定各评估因素的权重，构成权重集合。并根据所确定的隶属度、评估因素权重集合采用合适的智能化评估方法，如模糊综合评估方法、层析分析法、专家知识评价法、模糊犹豫集理论、人工神经网络预测等，实现对个人或团队的任务完成度的综合计算。

计算团队协作力：机舱团队协作能力是指机舱工作人员之间基于个人职责、权限，通过资源共享、相互激励、交流与协调，迅速有效地应对所处环境的变化，做出有效判断和积极反应，以达到团队最大工作效率的能力。针对团队协作力所表现的时序性、互动性、冗余性、规范性、成员激励、领导力、群体决策等指标，采用合适的智能化多因素评价方法，如集合相似度理论、聚类分析、回归分析、支持向量分类等方法，实现对团队协作力进行综合计算。

计算综合集成：若选择团队评估模式，则针对任务完成度和团队协作力的计算结果，采用自定义的加权集成公式对团队协作成效进行综合计算，该加成公式应该具有偏好设置参数，以突出对不同评估指标的偏重；若选择个人评估模式，则直接输出任务完成度计算结果。

优选地，如图1所示，所述评估分析单元4包括评估信息收集模块、评估智能分析模块；

所述评估信息收集模块通过预设的数据监测、采集接口，对各评估过程生成的全息态数据进行识别、采集、存储；所述全息态数据包括评估计算单元3输出的各项计算结果及与其相关的用户交互信息、用户路径信息、设备状态信息、事件信息、时间信息、故障信息、参数设置信息；

所述评估智能分析模块根据所述评估信息收集模块存储的全息态数据分析操作者行为、评估项完备性以及阶段性评估。其中，分析操作者行为是对被评估者/团队的操作行为进行分析，总结行为习惯，寻找操作盲点，给出指导意见。分析评估项完备性是对指定评估项所产生的多次评估活动进行分析，计算出评估项难度系数、各评估因素权重的合理性以及相关统计学特征参数等，并针对评估项的完备性给出优化意见。分析阶段性评估是对指定时期内的评估数据进行阶段性分析，掌握总体技术应用趋势，针对被评估群体的总体评估表现查找专业层面上的操作薄弱环节，提取该阶段内被评估群体的兴趣点和技能掌握趋势，并进一步给出指导建议。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种船舶轮机模拟器智能评估系统，其特征在于，包括：

评估管理单元，用于对评估过程的数据进行监视和管理；所述评估管理单元包括系统层面模块、业务层面模块以及逻辑层面模块；

所述系统层面模块用于初始环境设置、系统启动/停止、冻结/运行、调节模拟器运行时间的压缩率、声响控制、过程控制/记录、运行方式选择、运行状态监视、与评估个体间信息交互、发起/暂停/终止评估、全息状态保存/加载、评估记录和打印；

所述业务层面模块用于评估任务加载、评估场景切换、评估组队、设置报警信息、选择初始状态、快照生成、历史回放、报警抑制控制、过程隔离；

所述逻辑层面模块用于动作触发和故障触发；所述动作触发的方式包括时间驱动方式触发和事件驱动方式触发，通过脚本编辑，可以触发单个动作，也可以同时或连续触发多个动作；所述故障触发的方式包括时间驱动方式触发和事件驱动方式触发，可以触发单个故障，也可以同时或连续的触发多个故障；

评估情景单元，用于完成与各评估项相关的场景脚本的编辑、生成、载入，并具有规范的数据交换接口，与其他功能单元进行集成；

评估计算单元，用于对指定个人或团队进行智能化评估计算，输出客观的评估结果；

评估分析单元，用于对各评估过程的数据进行实时采集、分析、存储，并能够将数据通过网络发送至评估管理单元进行历史存储和追溯；

所述评估管理单元、评估情景单元、评估计算单元以及评估分析单元分别通过各自的服务器与通讯网络相连，构成所述的智能评估系统。

2.根据权利要求1所述的船舶轮机模拟器智能评估系统，其特征在于，

所述评估情景单元包括评估情景制定模块、情景激励模块以及情景模拟再现模块；

所述评估情景制定模块用于将动作因素集合、故障因素集合融合成情景因素集，并融入情景状态之中形成情景脚本文件；

所述情景激励模块包括模拟器模型，所述模拟器模型加载并驱动所述情景脚本文件，将所述情景脚本文件中的时间、事件触发方式，按指定的触发规律激活情景中的动作、故障因素，实现情景激励，并通过数据共享方式与数据平台完成状态同步；

所述情景模拟再现模块包括二维、三维、实物盘台人机交互可视终端；用于接收最新状态，通过二维、三维、实物盘台人机交互可视终端进行动态反馈，完成情景模拟再现。

3.根据权利要求1所述的船舶轮机模拟器智能评估系统，其特征在于，所述评估计算单元包括评估形式模块、评估准备模块以及评估计算模块；

所述评估形式模块用于定义评估项类型和评估模式；所述评估项类型包括大纲评估项和自定义评估项；所述评估模式包括个人评估模式和团队评估模式；

所述用于设置评估模式、加载评估标准、确定评估因素以及加载情景状态；

所述评估计算模块用于计算任务完成度、团队协作力以及综合集成。

4.根据权利要求1所述的船舶轮机模拟器智能评估系统，其特征在于，所述评估分析单元包括评估信息收集模块、评估智能分析模块；

所述评估信息收集模块通过预设的数据监测、采集接口，对各评估过程生成的全息态数据进行识别、采集、存储；所述全息态数据包括评估计算单元输出的各项计算结果及与其相关的用户交互信息、用户路径信息、设备状态信息、事件信息、时间信息、故障信息、参数设置信息；

所述评估智能分析模块根据所述评估信息收集模块存储的全息态数据分析操作者行为、评估项完备性以及阶段性评估。