CN204706216U - 船舶锚泊系统操作训练模拟器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及船舶操作模拟器，特别是涉及一种船舶锚泊系统操作训练模拟器。一种船舶锚泊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锚泊系统操作装置相仿的I/O设备；所述仿真计算机包括锚泊系统运行仿真模块、人机交互控制模块和虚拟设备及场景模块；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

船舶锚泊系统操作训练模拟器

技术领域

本实用新型涉及船舶操作模拟器，特别是涉及一种船舶锚泊系统操作训练模拟器。

背景技术

船舶锚泊系统在船舶正常航行及突发情况中，起着固定船位、紧急减刹船速、抵御风及水流作用在船体上的力等作用，包括锚、锚链、锚机及液压系统。其中，锚机主要由主副滚筒、离合器、排绳装置、刹车装置等组成，锚链一端系固于主滚筒，另一端与锚连接。液压系统驱动主滚筒转动收放锚链，完成起锚或抛锚。船舶锚泊系统属于典型的液压传动系统，是船员、海员三管轮和技工考证的重要内容，具有系统结构复杂、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，又经济高效的船舶锚泊系统操作训练模拟器。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：(1)开发船舶锚泊系统操作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锚泊系统操作模拟器，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：

一种船舶锚泊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锚泊系统操作装置相仿的I/O设备；所述仿真计算机包括锚泊系统运行仿真模块、人机交互控制模块和虚拟设备及场景模块；所述操控盘台、仿真计算机和PLC通过以太网连接。

进一步地，所述虚拟设备及场景模块包括锚、锚链、锚机及液压系统、船体及海洋背景等三维模型，所述各三维模型的结构及组合方式与实际船舶锚泊系统的结构相同。通过构建实体船舶锚泊系统三维模型可以实时观测锚泊系统的状态，带给培训者更好的操作体验。

进一步地，所述运行仿真模块在仿真支撑平台中实现，所述运行仿真模块包括能量消耗计算子模块、锚机机械传动子模块、液压系统压力仿真及监控子模块、操作控制子模块，在仿真支撑平台中设置故障变量，利用故障设置和管理功能模拟典型故障，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设备及场景模块。

进一步地，所述操控盘台上还设有选择开关、报警指示灯、消音按钮及油泵控制指示灯。

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)逼真的虚拟场景和声模拟系统，提高了模拟器的真实感。

附图说明

图1是船舶锚泊系统操作训练模拟器架构图

图2是船舶锚泊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。

一种船舶锚泊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锚泊系统操作装置相仿的I/O设备；所述仿真计算机包括锚泊系统运行仿真模块、人机交互控制模块和虚拟设备及场景模块；所述人机交互控制模块还包括kingview6.5平台；所述虚拟设备及场景模块包括锚、锚链、锚机及液压系统、船体及海洋背景的船舶锚泊系统的三维部件模型；所述锚、锚链、锚机及液压系统、船体及海洋背景等三维模型导入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；所述运行仿真模块在SimuEngine仿真支撑平台中实现，所述运行仿真模块包括能量消耗计算子模块、锚机机械传动子模块、液压系统压力仿真及监控子模块、操作控制子模块，所述能量消耗计算子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设备及场景模块；所述操控盘台上还设有选择开关、报警指示灯、消音按钮及油泵控制指示灯。

本实用新型具体的工作流程和工作原理如下：

虚拟设备及场景模块的构建在虚拟现实软件EON中实现。将包含锚、锚链、锚机及液压系统、船体及海洋背景等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锚泊系统的控制、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、锚机机械传动模块、液压系统压力仿真及监控模块、操作控制模块，其中，能量消耗计算模块用于模拟锚泊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控制台开关、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交换。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作为模拟器接口硬件，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 (5)

1.一种船舶锚泊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锚泊系统操作装置相仿的I/O设备；

所述仿真计算机包括锚泊系统运行仿真模块、人机交互控制模块和虚拟设备及场景模块；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所述的船舶锚泊系统操作训练模拟器，其特征在于：所述虚拟设备及场景模块包括锚、锚链、锚机及液压系统、船体及海洋背景三维模型，所述各三维模型的结构及组合方式与实际船舶锚泊系统的结构相同。

3.根据权利要求1所述的船舶锚泊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所述的船舶锚泊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设备及场景模块。

5.根据权利要求1所述的船舶锚泊系统操作训练模拟器，其特征在于：所述操控盘台上还设有选择开关、报警指示灯、消音按钮及油泵控制指示灯。