一種船舶主機機旁操作模擬訓練系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明以MANB&W10L90MC型主機及其機旁操縱設備作為仿真對象構建的主機機旁操作模擬訓練系統(tǒng)是COSCOQMC-Ⅰ型輪機模擬器的子系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由仿真服務器、機旁操作工作站、實物機旁操縱臺、實物主機模型等部件組成，通過上下兩層計算機網絡相連接。以高性能仿真平臺PROSIMS為基礎，開發(fā)了實時性強、仿真精確的機旁工作站應用軟件，該應用軟件具有良好的操作界面,逼真地模擬了實船主機機旁控制的各種操作，在各類船舶輪機人員的輪機培訓中得到了成功應用。
【專利說明】一種船舶主機機旁操作模擬訓練系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明以MAN B&ff 10L90MC型主機及其機旁操縱設備作為仿真對象構建的主機機旁操作模擬訓練系統(tǒng)是C0SC0QMC-1型輪機模擬器的子系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由仿真服務器、機旁操作工作站、實物機旁操縱臺、實物主機模型等部件組成，通過上下兩層計算機網絡相連接。以高性能仿真平臺PROSMS為基礎，開發(fā)了實時性強、仿真精確的機旁工作站應用軟件，該應用軟件具有良好的操作界面，逼真地模擬了實船主機機旁控制的各種操作，在各類船舶輪機人員的輪機培訓中得到了成功應用。
[0002]為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是:
1、計算機網絡結構
主機機旁操作模擬訓練系統(tǒng)的計算機網絡結構可分為上層網絡和下層網絡。上層網絡由仿真服務器、主機機旁操縱工作站、主機三維動畫工作站、接口計算機及網絡交換機組成以太網，采用TCP/IP協(xié)議通訊。其中，接口工作站用于與下層網絡進行數據交換。
[0003]下層網絡由接口工作站與裝在接口機箱內的數據采集計算機構成，接口工作站與數據采集板之間的連接采用符合工控標準的485通信卡，數據采集板直接與實物機旁控制臺和實物主機模型上的指示燈、按鈕、開關、指示儀表等設備相連。
[0004]在計算機網絡系統(tǒng)中，服務器是整個網絡的指揮中心。安裝有通信軟件的接口工作站是傳輸數據的關鍵部件。盤臺設備的狀態(tài)要通過接口工作站傳送到服務器。同時，月艮務器要把運算結果通過接口工作站輸出到盤臺設備上，而且服務器還要不斷地對其他工作站讀取和寫入數據。服務器的數據傳輸
速率為大于或等于lOM/s，相當于每秒可接收或發(fā)送I萬5千以上的變量數據，保證仿真系統(tǒng)有較高的仿真速度。
[0005]2、計算機軟件系統(tǒng)
計算機軟件系統(tǒng)由操作系統(tǒng)、支撐軟件和應用軟件組成。主機機旁操作模擬訓練系統(tǒng)采用WIN-DOWS操作系統(tǒng)，國內開發(fā)的PR0SIMS支撐軟件及自行開發(fā)的應用軟件。PR0SIMS是基于32位
windows操作系統(tǒng)環(huán)境的全漢化實時控制與仿真支撐軟件，它由主控程序PR0SMS.EXE及附屬的動態(tài)鏈接庫文件、常用算法動態(tài)鏈接庫、用戶建立的仿真模型及變量數據庫組成。PROSMS從本質上說是一個實時數據庫管理系統(tǒng)，利用PROSMS中的模塊可方便地編制仿真應用程序。一個子系統(tǒng)可以由一定數量的模塊集合而成，若干個子系統(tǒng)就組合了一個完整的仿真模型，各個仿真模型都裝在服務器上。在各個工作站上都有與實船相符合的界面，界面上的開關按鈕、指示燈及儀表等都能隨操作響應。工作站軟件可以利用PR0SIMS提供的工作站界面生成工具來編制，也可以用V C編制。
[0006]MAN B&ff 10L90MC型主機是一種大型低速二沖程柴油機，按照準穩(wěn)態(tài)建模方法建立數學模型，把柴油機分解成若干個模塊來分別建立其數學模型。MAN B&ff 10L90MC柴油機模型由氣缸、排氣管、
增壓器、掃氣箱、空氣冷卻器等模塊組成，并用VC編程實現上述數學模型。
[0007]在機旁操作仿真工作站中，利用模塊化方法建立了機旁操縱系統(tǒng)的仿真模型，再利用VC編程語言完成仿真系統(tǒng)軟件的開發(fā)。在用VC編程中，將每一個氣動元部件抽象為一個相對獨立類模塊。這種設計方法可以實現程序代碼共享，相同的元部件可以組建為不同的類實例，每一個類模塊都能完成規(guī)定的功能。類模塊可分為主動類模塊和被動類模塊，主動型類模塊需要手動控制，而被動型類模塊受控于其它模塊。在本系統(tǒng)的仿真設計中，類模塊采用的運行調度方法是，程序掃描所有主動類模塊，判斷是否有類模塊被觸發(fā)，如果有類模塊被觸發(fā)，則立即執(zhí)行被觸發(fā)類模塊的程序代碼，然后繼續(xù)掃描，直至仿真結束。
[0008]3、主機機旁操縱工作站的操作界面及功能
主機機旁操縱工作站共有7個操作界面，大部分操作界面由3D MAX軟件畫出，然后通過VC編程使界面上的部件動作，并把操作命令送到仿真服務器，同時，界面上的指示儀表接受服務器發(fā)送的數據。不但形象地表達了實船機旁操縱臺的外貌，而且可以通過鼠標操作來選擇需要操作和顯示的其它界面。例如，當光標移至油門操作手輪區(qū)域內，單擊鼠標左鍵，就會出現油門
操作手輪界面，操作者可以根據需要進行加、減油門操作。邏輯操作板界面有起動按鈕、停止按鈕、操縱部位轉換手柄及換向手柄，分別用于四種邏輯操作。起動按鈕用于主機機旁起動，將計
算機光標移至按鈕上，然后點擊鼠標左鍵，按鈕就會向下移動，表示按下此按鈕。在正常情況下，主機會轉動，當主機達到發(fā)火轉速時(可通過界面上的數碼顯示窗口觀察轉速)，松開鼠標左鍵，按鈕就
會彈起，表示松開按鈕，然后通過油門操作手輪進行加速。停車按鈕用于主機停車操作，同樣，將光標移至此按鈕上，然后點擊鼠標左鍵，按鈕就會向下移動，主機將斷油停車。值得注意的是，松開鼠
標左鍵,停車按鈕不會彈起，只有等到下次按起動按鈕時，停車按鈕才會彈起，這是由實船系統(tǒng)的設計決定的。操縱部位轉換手柄用于主機機旁操作和遙控操作的轉換，換向手柄用于主機正車和倒車操作的轉換。這兩個手柄旁邊都有限位銷，轉換時需雙擊限位銷，使限位銷落下，再雙擊轉換手柄使其換位。
[0009]與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)以MAN B&ff 10L90MC型主機及其機旁操縱設備作為仿真對象具有典型的代表性，使該系統(tǒng)具有很高的實用價值，受訓者經過訓練后，能勝任大部分船舶的主機機旁操作工
作。
[0010](2)采用分布式計算機網絡結構，選擇高性能的國產仿真支撐軟件PROSMS和開發(fā)了優(yōu)秀的應用軟件，使該主機機旁操作模擬訓練系統(tǒng)具有良好的實時性和精確性。服務器數據庫的數據
IOOms就能更新一次，使整個系統(tǒng)具有良好的仿真效果。同時系統(tǒng)的擴展功能好，便于升級換代。
[0011](3)船舶主機的運動狀態(tài)既有三維動畫顯示，又有可動的實物模型指示，而且它們的轉速都是由模擬主機實時提供的，使受訓人員有身臨其境的感覺。解決了模擬系統(tǒng)真實感較差的問題。[0012](4)操作設備是軟硬兩套。主機起動、換向、停車及調速等既可通過軟界面操作，又可通過實物機旁控制臺操作。
【權利要求】
1.一種船舶主機機旁操作模擬訓練系統(tǒng)包含以下幾個部分: 計算機網絡結構 主機機旁操作模擬訓練系統(tǒng)的計算機網絡結構可分為上層網絡和下層網絡；上層網絡由仿真服務器、主機機旁操縱工作站、主機三維動畫工作站、接口計算機及網絡交換機組成以太網，采用TCP/IP協(xié)議通訊；其中，接口工作站用于與下層網絡進行數據交換； 下層網絡由接口工作站與裝在接口機箱內的數據采集計算機構成，接口工作站與數據采集板之間的連接采用符合工控標準的485通信卡，數據采集板直接與實物機旁控制臺和實物主機模型上的指示燈、按鈕、開關、指示儀表等設備相連； 在計算機網絡系統(tǒng)中，服務器是整個網絡的指揮中心；安裝有通信軟件的接口工作站是傳輸數據的關鍵部件；盤臺設備的狀態(tài)要通過接口工作站傳送到服務器；同時，服務器要把運算結果通過接口工作站輸出到盤臺設備上，而且服務器還要不斷地對其他工作站讀取和寫入數據；服務器的數據傳輸速率為大于或等于lOM/s，相當于每秒可接收或發(fā)送I萬5千以上的變量數據，保證仿真系統(tǒng)有較高的仿真速度； 計算機軟件系統(tǒng) 計算機軟件系統(tǒng)由操作系統(tǒng)、支撐軟件和應用軟件組成；主機機旁操作模擬訓練系統(tǒng)采用WIN-DOWS操作系統(tǒng)，國內開發(fā)的PR0SIMS支撐軟件及自行開發(fā)的應用軟件；PR0SIMS是基于32位windows操作系統(tǒng)環(huán)境的全漢化實時控制與仿真支撐軟件，它由主控程序PR0SMS .EXE及附屬的動態(tài)鏈接庫文件、常用算法動態(tài)鏈接庫、用戶建立的仿真模型及變量數據庫組成；PR0SMS從本質上說是一個實時數據庫管理系統(tǒng)，利用PROSMS中的模塊可方便地編制仿真應用程序；一個子系統(tǒng)可以由一定數量的模塊集合而成，若干個子系統(tǒng)就組合了一個完整的仿真模型，各個仿真模型都裝在服務器上；在各個工作站上都有與實船相符合的界面，界面上的開關按鈕、指示燈及儀表等都能隨操作響應；工作站軟件可以利用PROSMS提供的工作站界面生成工具來編制，也可以用V C編制； MAN B&ff 10L90MC型主機是一種大型低速二沖程柴油機，按照準穩(wěn)態(tài)建模方法建立數學模型，把柴油機分解成若干個模塊來分別建立其數學模型；MAN B&ff 10L90MC柴油機模型由氣缸、排氣管、增壓器、掃氣箱、空氣冷卻器等模塊組成，并用VC編程實現上述數學模型； 在機旁操作仿真工作站中，利用模塊化方法建立了機旁操縱系統(tǒng)的仿真模型，再利用VC編程語言完成仿真系統(tǒng)軟件的開發(fā)；在用VC編程中，將每一個氣動元部件抽象為一個相對獨立類模塊；這種設計方法可以實現程序代碼共享，相同的元部件可以組建為不同的類實例，每一個類模塊都能完成規(guī)定的功能；類模塊可分為主動類模塊和被動類模塊，主動型類模塊需要手動控制，而被動型類模塊受控于其它模塊；在本系統(tǒng)的仿真設計中，類模塊采用的運行調度方法是，程序掃描所有主動類模塊，判斷是否有類模塊被觸發(fā)，如果有類模塊被觸發(fā)，則立即執(zhí)行被觸發(fā)類模塊的程序代碼，然后繼續(xù)掃描，直至仿真結束； 主機機旁操縱工作站的操作界面及功能 主機機旁操縱工作站共有7個操作界面，大部分操作界面由3D MAX軟件畫出，然后通過VC編程使界面上的部件動作，并把操作命令送到仿真服務器，同時，界面上的指示儀表接受服務器發(fā)送的數據；不但形象地表達了實船機旁操縱臺的外貌，而且可以通過鼠標操作來選擇需要操作和顯示的其它界面；例如，當光標移至油門操作手輪區(qū)域內，單擊鼠標左鍵，就會出現油門操作手輪界面，操作者可以根據需要進行加、減油門操作；邏輯操作板界面有起動按鈕、停止按鈕、操縱部位轉換手柄及換向手柄，分別用于四種邏輯操作；起動按鈕用于主機機旁起動，將計算機光標移至按鈕上，然后點擊鼠標左鍵，按鈕就會向下移動，表示按下此按鈕；在正常情況下，主機會轉動，當主機達到發(fā)火轉速時(可通過界面上的數碼顯示窗口觀察轉速)，松開鼠標左鍵，按鈕就會彈起，表示松開按鈕，然后通過油門操作手輪進行加速；停車按鈕用于主機停車操作，同樣，將光標移至此按鈕上，然后點擊鼠標左鍵，按鈕就會向下移動，主機將斷油停車；值得注意的是，松開鼠標左鍵，停車按鈕不會彈起，只有等到下次按起動按鈕時，停車按鈕才會彈起，這是由實船系統(tǒng)的設計決定的；操縱部位轉換手柄用于主機機旁操作和遙控操作的轉換，換向手柄用于主機正車和倒車操作的轉換；這兩個手柄旁邊都有限位銷，轉換時需雙擊限位銷，使限位銷落下，再雙擊轉換手柄使其換位。
【文檔編號】G09B9/06GK103646579SQ201310588812
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權日:2013年11月21日
【發(fā)明者】劉雨 申請人:大連海聯(lián)自動控制有限公司