一种船舶压载水系统操作训练模拟器技术方案

本实用新型专利技术涉及一种船舶压载水系统操作训练模拟器，包括操控盘台、PLC、仿真计算机及示教投影，由人机交互系统、运行仿真系统以及网络接口系统三部分组成，人机交互系统用于实现硬件设备系统的监控，运行仿真系统构建符合船舶压载水系统运行机理和控制逻辑的数学模型来表示系统的控制，特性和状态参数之间的关系，操控盘台设有和实际船舶压载水系统操控面板外观相仿的I/O设备；操控盘台、仿真计算机和PLC通过以太网连接；通过上述技术方案缩短了开发周期，提高系统的维护性和可扩展性，可进行故障模拟和处置训练，提高模拟器的真实感。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及船舶操作训练模拟器，特别涉及一种船舶压载水系统操作训练模拟器。
技术介绍
船舶压载水系统主要由压载水栗、压载水管路、压载舱及有关阀件组成，是用于完成对压载舱的注入、排出、调拨，以实现调整船舶的吃水和船体纵、横向的平稳及安全的稳心高度，减小船体变形，避免引起过大的弯曲力矩与剪切力，降低船体振动，改善空舱适航性等。船舶在码头过驳装卸载货物时，需要通过调整压载实现船舶完成预期装载的同时确保吃水及纵、横向平衡。熟练掌握压载水系统的操作，具备处置压载水系统典型故障的能力是确保船舶完成预期装载量并及时开航的重要保障，关乎船舶的经济性和安全性。STCW公约(海员培训、发证和值班标准国际公约)把“船舶压载水系统的操作”作为海船轮机部高级船员实操培训与适任评估的重要项目。根据STCW公约规定，此项培训可以采用“认可的模拟器培训”或“认可的实验室设备培训”。由于船舶压载水系统的特殊性，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，又经济高效的船舶压载水系统操作训练模拟器。专利“船舶压载水系统操作与故障排除模拟器”(CN 203706485 U)未考虑装卸载变化及压载调整对船舶姿态及吃水的影响，缺少检验操作准确性的反馈，另外，在c#.net2005版中搭建船舶压载水系统数学模型以及采用GDI+图形编程技术进行图形开发均要求较高的编程能力，不利于后期的维护和拓展。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是:(I)开发船舶压载水系统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，(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、节约培训费用的问题。针对上述技术问题，本技术的目的是提供一种船舶压载水系统操作训练模拟器，解决实装训练中存在的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。本技术的具体方案:一种船舶压载水系统操作训练模拟器，包括操控盘台、PLC、仿真计算机及示教投影，所述操控盘台设有和实际船舶压载水系统操控面板外观相仿的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，所述人机交互系统用于实现各种交互界面设计和硬件设备系统的监控，所述运行仿真系统构建符合压载水系统运行机理和控制逻辑的数学模型来表示装置的控制、特性和状态参数之间的关系，所述示教投影用于实时显示船舶吃水和姿态三维视景；所述操控盘台、仿真计算机和PLC通过以太网连接。进一步地，所述三维视景系统在虚拟现实软件EON中实现，在示教投影中显示，用于实时显示船舶吃水和姿态的三维视景，EON通过动态链接库DLL与组态王进行数据通讯，通过接收到的参数驱动船舶三维模型进行响应，实现对压载水系统操作的反馈。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。进一步地，所述操控盘台上设有压载栗操控面板和阀门操控面板。进一步地，所述压载栗控制面板包括I号压载栗启动按钮、I号压载栗停止按钮、I号压载栗运行指示灯、2号压载栗启动按钮、2号压载栗停止按钮、2号压载栗运行指示灯。进一步地，所述阀门操控面板包括电液动蝶阀电源开关、电液动蝶阀打开按钮、电液动蝶阀关闭按钮、闸阀开关旋钮。本技术的有益效果是:(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)可进行故障模拟和处置训练；(四)采用组态软件、声模拟系统和三维视景系统，增强了模拟器的真实感和沉浸感。【附图说明】图1是本船舶压载水系统操作训练模拟器架构图；图2是本船舶压载水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技术进行详细说明。如图1和图2所示，本技术的一种船舶压载水系统操作训练模拟器，包括操控盘台、PLC、仿真计算机及示教投影。所述操控盘台设有和实际船舶压载水系统操控面板外观相仿的i/o设备；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。所述操控盘台上设有压载栗操控面板和阀门操控面板。所述压载栗操控面板包括I号压载栗启动按钮、I号压载栗停止按钮、I号压载栗运行指示灯、2号压载栗启动按钮、2号压载栗停止按钮、2号压载栗运行指示灯。所述阀门操控面板包括电液动蝶阀电源开关、电液动蝶阀打开按钮、电液动蝶阀关闭按钮、闸阀开关旋钮。所述仿真计算机包括人机交互系统和运行仿真系统，所述人机交互系统用于实现各种交互界面设计和硬件设备系统的监控，所述运行仿真系统构建符合压载水系统运行机理和控制逻辑的数学模型来表示装置的控制、特性和状态参数之间的关系；所述人机交互系统采用KingView6.5，所述人机交互系统包括二维人机交互界面、三维视景系统、声模拟系统以及数据的采集、存储模块、监控模块及执行模块。所述二维人机交互界面包含压载栗模拟模块、阀门模拟模块、参数显示模拟模块、船体显示模拟模块、压载舱模拟模块和管系模拟模块。所述三维视景系统在虚拟现实软件EON中实现，通过示教投影中显示，用于实时显示船舶吃水和姿态的三维视景，EON通过动态链接库DLL与组态王进行数据通讯，通过接收到的参数驱动船舶三维模型进行响应，该参数为船舶吃水、船舶横倾角、船舶纵倾角参数，由此实现对压载水系统操作的反馈。所述操控盘台、仿真计算机和PLC通过以太网连接。进一步地，人机当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶压载水系统操作训练模拟器，其特征在于，包括操控盘台、PLC、仿真计算机及示教投影，所述操控盘台设有和实际船舶压载水系统操控面板外观相仿的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，所述人机交互系统用于实现各种交互界面设计和硬件设备系统的监控，包括二维人机交互界面、三维视景系统、声模拟系统以及数据的采集、存储模块、监控模块及执行模块，所述运行仿真系统构建符合船舶压载水系统运行机理和控制逻辑及其对船舶吃水和姿态影响的数学模型来表示系统的控制、特性和状态参数之间的关系，所述示教投影用于实时显示船舶吃水和姿态三维视景，所述操控盘台、仿真计算机和PLC通过以太网连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张锦，余世林，沈军，陈宏文，王斌，
申请(专利权)人：中国人民解放军镇江船艇学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32