[00900683]船舶轮机自动控制系统仿真技术及应用

1.课题来源与背景：该课题的申报来源于科技计划项目和横向项目的相关课题，是上述项目或课题有机融合的结晶。与该成果密切相关的计划项目有：《船用可编程网络控制器的研制》(福建省科技重点项目，编号：2007H0029)、《基于网络技术的轮机管控一体化系统及建模研究》(福建省自然基金项目，编号：2006J0458)、《船舶可视化监控与管理系统》(厦门市科技计划项目，编号：3502Z20041045)、《远程在线船舶轮机虚拟实训与评估系统的研制》(厦门市科技计划项目，编号：3502Z20093015)。2.技术原理及性能指标：通过计划项目的研究，先后对如下的一些关键性技术进行深入的研究：①虚拟现实建模和优化等关键技术研究：实现基于Web3D三维船舶轮机自动控制系统仿真场景的快速、实时传输与渲染；②轮机管控一体化建模与仿真技术研究：建立以太网结构的船舶轮机自动化监控系统架构，采用智能控制算法，融合实时数据、历史数据和规则库，实现轮机自动化设备参数的最优决策控制；③船舶自动控制系统通信、数据存储技术研究：采用工业以太网架构，只要一条网络线就可以实现船舶轮机自动控制系统信息互通，数据共享；采用FLASH外存储器储存海量运行与控制参数。3.技术的创造性与先进性1)研发具有船舶轮机自动化行业特点的组态控件和数据通讯软件包，搭建以太网结构的船舶自动化监控系统并建立轮机管控一体化模型。2)研制基于Web3D的虚拟现实控件，实现了虚拟现实、Web3D等多项技术在船舶轮机实操训练与评估过程的创新性应用。3)应用数据库技术，实时记录学员实操过程与操作逻辑，设计了实时监控学员操作正确与否的程序判据，设计自动组卷、评阅等先进的考务系统。4)应用组态技术和PLC技术研发船舶主机物理/虚拟操控模拟器和船舶电站物理/虚拟操作模拟器，采用现场总线技术，实现基于组态技术船舶主机、船舶电站虚拟操控场景与物理仿真模拟器的实时通信。4.技术的成熟程度，适用范围和安全性：该技术已经成熟运用于电气配电柜等陆用设备及船舶轮机自动控制设备以及在船员教育培训机构推广使用。该技术适用于陆用电器设备与船舶轮机自动控制系统物理/虚拟仿真模拟器，其性能安全可靠。5.应用情况及存在的问题：1)船用网络控制器：2005年下半年成功研制后，先后与厦门闽光电气实业有限公司、厦门兴厦控电气有限公司等企业签订合作协议，将该控制器应用于电气配电柜等陆用设备及船舶轮机自动控制设备上，替代了部分进口产品。据不完全统计，产品应用以来，已为上述企业和船舶修造业节省支出经费1000万元以上。2)仿真模拟器：①2008年首套基于组态和PLC技术船舶电站物理操作仿真模拟器应用以来，先后有9套该模拟器以及2套船舶主机操作仿真模拟器在江西、福建两省船员教育培训机构推广使用；已有4套“Web3D远程在线船舶电站虚拟训练与评估系统”在福建海事局等单位得到应用，各虚拟、物理仿真模拟器由于功能齐全、方便学员训练等优点得到了福建海事局的高度肯定和学员的一致好评。其中，“Web3D远程在线船舶电站虚拟训练与评估系统”已成为福建海事局船员考试中心船员考试与评估系统的重要组成部分，截止2011年6月，已有20万人次以上的在职船员、在校学员通过该平台进行实操仿真训练与评估，日均访问量约300人次，访问的IP地址来源于福建全辖区，以及辽宁、天津、山东、江苏、浙江、安徽、河南、广东等国内许多沿海和内陆省份。推广应用以来，累计为福建及周边地区船员培训机构节省培训设备采购和设备维护经费约1000万元，为广大船员节省实操训练和评估过程产生的各项费用约2000万元。6.历年获奖情况：2010年，《远程在线船员考试与评估系统》获得中国航海学会科技进步二等奖，该项目子系统-“基于Web3D船舶电站在线虚拟训练与评估系统”是其重要组成部分。