CN204706215U

CN204706215U - 船舶舵系统操作训练模拟器

Info

Publication number: CN204706215U
Application number: CN201520180539.XU
Authority: CN
Inventors: 余世林; 任长合; 谢小平; 张绍麒
Original assignee: Zhenjiang Watercraft College of Pla
Current assignee: Zhenjiang Watercraft College of Pla
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2025-03-20

Abstract

本实用新型涉及船舶操作模拟器，特别是涉及一种船舶舵系统操作训练模拟器。其用于解决实装训练存在无法针对一些特殊情景进行示教和训练，初期投入成本和运行使用成本较高等问题。一种船舶舵系统操作训练模拟器，包括：操控盘台、PLC及仿真计算机；所述操控盘台设有和实际船舶舵系统操控台相仿的I/O设备；所述仿真计算机包括人机交互系统和运行仿真系统，所述人机交互系统包括三维视景系统，所述运行仿真系统用于构建运行和控制模拟模块；所述操控盘台、仿真计算机和PLC通过以太网连接。其缩短了开发周期；采用模块化设计，提高了系统的维护性和可扩展性；可进行故障模拟和处置训练；提高了模拟器的真实感。

Description

船舶舵系统操作训练模拟器

技术领域

本实用新型涉及船舶模拟操作器，特别是涉及一种船舶舵系统操作训练模拟器。

背景技术

船舶舵系统是用于维持或改变航向和保障船舶操纵的机动性的重要装置，主要由舵杆、舵叶、转叶式转舵机构、操纵系统、液压系统组成，转舵机构包括转子和定子，舵杆通过键与转子连接固定，液压系统驱动转子转动，带动舵叶偏转实现转舵。船舶舵系统是船员、海员三管轮和技工考证的重要内容，具有操作要求高、实践性强的特点，通过课堂讲授的教学模式很难使学员完全理解和掌握，而构建基于实装的培训平台存在无法针对一些特殊情景进行示教和训练、初期投入成本和运行使用成本较高、维护保养要求高以及对场地及相关配套设施要求较高等问题。因此，迫切需要一种既能较好满足实际教学培训需求，又经济高效的船舶舵系统操作训练模拟器。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：(1)开发船舶舵系统操作训练模拟器用于解决实装训练存在无法针对一些特殊情景进行示教和训练、初期投入成本和运行使用成本较高、维护保养要求高以及对场地及相关配套设施要求较高等问题。(2)如何使操作人员在模拟培训中实现反复操练，并可以操练在实装上比较困难甚至禁止的训练内容，提高培训效率、节约培训费用。

针对上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种船舶舵系统操作训练模拟器，解决实装训练存在无法针对一些特殊情景进行示教和训练的问题，减少了初期投入成本和运行使用成本、降低了维护保养要求，对场地及相关配套设施要求较低，提高了教学质量、降低了培训成本。此目的是通过如下方式实现的：

一种船舶舵系统操作训练模拟器，其特征在于，包括：操控盘台、PLC及仿真计算机；所述操控盘台设有和实际船舶舵系统操控台相仿的I/O设备；所述仿真计算机包括人机交互系统和运行仿真系统，所述人机交互系统包括三维视景系统，所述运行仿真系统用于构建运行和控制模拟模块；所述操控盘台、仿真计算机和PLC通过以太网连接。

进一步地，所述三维视景系统包括舵杆、舵叶、转叶式转舵机构、操纵系统、液压系统、船体及海洋背景三维模型，所述各三维模型结构及组合方式与实际船舶舵系统的结构相同。通过观测操控时三维视景系统中船舶舵系统的状态，带给培训者更好的操作体验。

进一步地，所述运行仿真系统在仿真支撑平台中实现，所述运行仿真系统包括能量消耗计算模块、舵及转舵机构运动仿真模块、操作控制模块、液压系统压力仿真及监控模块，所述能量消耗计算模块用于模拟舵系统工作时电能的消耗，为船舶电站负载的仿真模拟提供支撑。所述仿真支撑平台具备故障设置和管理功能，通过设置故障变量可开展故障分析及处置训练。

进一步地，所述操控盘台I/O设备包括开关量输入设备、开关量输出设备、模拟量输入设备、模拟量输出设备。

进一步地，所述操控盘台上设有显示屏，所述显示屏用来显示虚拟的三维视景系统。

进一步地，所述操控盘台上还设有操作部位转换开关、油泵选择转换开关、启动器1、启动器2的电源指示灯及启动按钮。在操控盘台上进行模拟操作后，通过显示屏显示三维视景系统，观察船舶舵系统各部件的运行状态。

本实用新型的有益效果是：

(一)缩短了开发周期，降低了开发成本，使模拟器有更加广阔的市场前景；

(二)采用模块化设计，提高了系统的维护性和可扩展性，同时系统的稳定性也得到了增强；

(三)可反复开展操作训练和故障模拟及处置训练；

(四)采用虚拟现实技术，提高了模拟器的真实感。

附图说明

图1是本船舶舵系统操作训练模拟器架构图；

图2船舶舵系统操作训练模拟器盘台示意图。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例来对本实用新型进行详细说明。

一种船舶舵系统操作训练模拟器，包括：操控盘台、PLC及仿真计算机；所述操控盘台设有和实际船舶舵系统操控台相仿的I/O设备；所述仿真计算机包括人机交互系统和运行仿真系统，所述人机交互系统包括三维视景系统，所述运行仿真系统用于构建运行和控制模拟模块，所述三维视景系统包括舵杆、舵叶、转叶式转舵机构、操纵系统、液压系统、船体及海洋背景三维模型，所述人机交互系统还包括kingview6.5平台，所述舵杆、舵叶、转叶式转舵机构、操纵系统、液压系统、船体及海洋背景三维模型导入EON，然后设置各部件的运动节点及触发运动的事件输入节点InEvent和事件输出节点OutEvent，通过VC调用kingview6.5自带的动态链接库，读取kingview6.5中关联变量的数据，然后通过EON自带的ActiveX控件EonX2将变量的值传入到EON从而驱动各部件的运动；所述运行仿真系统在SimuEngine仿真支撑平台中实现，所述运行仿真系统包括能量消耗计算模块、舵及转舵机构运动仿真模块、操作控制模块、液压系统压力仿真及监控模块，所述能量消耗计算模块用于模拟舵系统工作时电能的消耗，为船舶电站负载的仿真模拟提供支撑。所述SimuEngine仿真支撑平台具备故障设置和管理功能，通过设置故障变量可开展故障分析及处置训练；所述操控盘台、仿真计算机和PLC通过以太网连接。

所述操控盘台I/O设备包括开关量输入设备、开关量输出设备、模拟量输入设备、模拟量输出设备。

所述操控盘台上设有显示屏，所述显示屏用来显示虚拟的三维视景系统，所述操控盘台上还设有操作部位转换开关、油泵选择转换开关、启动器1、启动器2的电源指示灯及启动按钮。

本实用新型具体的工作流程和工作原理如下：

三维视景系统的构建在虚拟现实软件EON中实现。将包含舵杆、舵叶、转叶式转舵机构、操纵系统、液压系统、船体及海洋背景的船舶舵系统的3D模型导入EON，然后设置各部件的运动节点及触发运动的事件输入节点InEvent和事件输出节点OutEvent。通过VC调用kingview6.5自带的动态链接库，读取kingview6.5中关联变量的数据，然后通过EON自带的ActiveX控件EonX2将变量的值传入到EON从而驱动各部件的运动。

运行仿真系统在SimuEngine仿真支撑平台中实现。通过设置适当的简化和假设条件，用数学形式来表示船舶舵操作装置的控制、特性和状态参数之间的关系，构建符合其运行机理和控制逻辑的数学模型，具体可分为以下4大模块：能量消耗计算模块、舵及转舵机构运动仿真模块、操作控制模块、液压系统压力仿真及监控模块，其中，能量消耗计算模块用于模拟舵系统工作时电能的消耗。SimuEngine仿真支撑平台具有故障设置和管理功能，通过添加故障变量，实现典型故障模拟，可开展故障分析及处置训练。模块间的数据流动通过公用变量数据库实现交互。模块化建模方法可降低建模的复杂性，缩短建模时间，增加模型的通用性。

系统网络采用TCP/IP协议，将仿真计算机、操控盘台和PLC连接在同一级以太网上，PLC的I/O接口模块连接至操控盘台I/O设备。仿真计算机同时运行kingview6.5和SimuEngine仿真支撑平台。kingview6.5可设置I/O变量并将其映射到PLC相应内存地址实现与操控盘台开关、仪表、指示灯等硬件设备的通讯，同时通过OPC实现与SimuEngine仿真支撑平台的数据通讯。此外，在kingview6.5平台下还可设置对设备工作的声模拟音频文件的播放控制，使场景效果更加逼真。采用可编程序控制器PLC作为模拟器接口系统，提高并保证了整个系统的可靠性。由于PLC从硬件到软件，从设计到制造都考虑到了抗干扰的问题，采用各种措施切断或阻塞了干扰源，大大提高了整个训练系统的抗干扰能力。PLC还增强了系统的可靠性和可扩展性。在确定每个PLC将要负责的变量类型和数量后，根据需要来组装PLC。PLC输入/输出单元是连接CPU与现场I/O设备的桥梁。I/O模块包括：开关量输入、开关量输出、模拟量输入、模拟量输出。每个I/O模块在机架上的位置确定好之后其单元号也随之确定。PLC会根据单元号为其在工作数据存储器中的核心I/O区分配相应的地址用于保存数据。

上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims

1.一种船舶舵系统操作训练模拟器，其特征在于，包括：操控盘台、PLC及仿真计算机；所述操控盘台设有和实际船舶舵系统操控台相仿的I/O设备；

所述仿真计算机包括人机交互系统和运行仿真系统，所述人机交互系统包括三维视景系统，所述运行仿真系统用于构建运行和控制模拟模块；

所述操控盘台、仿真计算机和PLC通过以太网连接。

2.根据权利要求1所述的船舶舵系统操作训练模拟器，其特征在于：所述三维视景系统包括舵杆、舵叶、转叶式转舵机构、操纵系统、液压系统、船体及海洋背景三维模型，所述各三维模型结构及组合方式与实际船舶舵系统的结构相同。

3.根据权利要求1所述的船舶舵系统操作训练模拟器，其特征在于：所述操控盘台I/O设备包括开关量输入设备、开关量输出设备、模拟量输入设备、模拟量输出设备。

4.根据权利要求1所述的船舶舵系统操作训练模拟器，其特征在于：所述操控盘台上设有显示屏，所述显示屏用来显示虚拟的三维视景系统。

5.根据权利要求4所述的船舶舵系统操作训练模拟器，其特征在于：所述操控盘台上还设有操作部位转换开关、油泵选择转换开关、启动器1、启动器2的电源指示灯及启动按钮。