專利名稱：絞吸船工況仿真系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種仿真系統，特別是涉及一種絞吸船工況仿真系統。
背景技術：
絞吸式挖泥船是疏浚工業中應用較為廣泛的一種船舶，在疏浚工業發達的國家， 如荷蘭、英國、日本等國，絞吸挖泥船的仿真系統一直是研究的重點。絞吸船仿真系統在國外得到了較快發展，在培養疏浚操作人員的技術培訓中得到了廣泛的應用。我國九十年代從國外引進了一批先進的絞吸挖泥船，主要分布在交通航道部門。雖然國外有比較完善的絞吸船仿真系統，但價格比較昂貴且土質不同，因此，開發適合我國國情的絞吸船仿真系統是具有現實意義的。開發仿真系統的目的是培養挖泥船操作人員，提高他們的操作技術，使他們的理論知識得到提高和升華，了解最新成果和新的自動化系統，使用仿真系統也可使施工管理工作人員掌握最優化的技術，熟悉挖泥船的自動化系統等。在設計和建造絞吸挖泥船仿真訓練系統的過程中，絞吸挖泥船施工設備動作、設備控制流程、設備對環境響應的仿真一直未能得到很好地解決。
發明內容
本發明的目的是提供一種絞吸船工況仿真系統，它專門為解決虛擬現實中設備不齊全，施工環境不存在的問題而設計。為解決上述技術問題，本發明的絞吸船工況仿真系統，它包括 一疏浚控制臺；
一控制單元，用于存儲依照船舶動作進行分類的設備控制規則數據，并根據操作平臺傳來的信號將設備動作所需的數據傳送給實時數據庫單元；
一設備驅動單元，用于存儲船舶設備的動作、控制流程及其對環的境響應關系的數據， 并根據控制單元傳來的信號仿真出相應的模型并傳給實時數據庫單元；
一實時數據庫單元，用于存儲控制系統和設備驅動單元傳來的數據，并根據外部設備的請求輸出相應的數據；
外部設備，用于讀取實時數據庫中相應的數據，經處理后生成相應的圖像并輸出； 所述的疏浚控制臺與所述控制單元相連接，所述的實時數據庫分別與所述控制單元、 所述設備驅動單元以及所述外部設備相連接。上述的絞吸船工況仿真系統，其中，所述的設備驅動單元中仿真的船舶設備包括甲板泵柴油機、水下泵柴油機、液壓泵柴油機、水下泵備用封水泵、水下泵吸入端封水泵、水下泵軸端封水泵、水下泵軸端封水泵、甲板泵備用封水泵、甲板泵吸入端封水泵、甲板泵軸端封水泵、潮位遙報儀以及GPS。上述的絞吸船工況仿真系統，其中，所述的外部設備包括與實時數據庫相連接的虛擬現實系統，所述的虛擬現實系統用于讀取實時數據庫中數據，經處理后生成并輸出絞吸船工況三維圖像。
上述的絞吸船工況仿真系統，其中，所述的虛擬現實系統通過融合機與投影設備相連接。上述的絞吸船工況仿真系統，其中，所述的外部設備包括與實時數據庫相連接的數據采集與控制機，所述的數據采集與控制機讀取所述實時數據庫中的數據，生成并輸出船舶設備運行狀況的圖像。上述的絞吸船工況仿真系統，其中，所述的外部設備還進一步包括與實時數據庫相連接的數字中繼處理機，所述的數字中繼處理機讀取實時數據庫中的數據，生成并輸出絞吸船的定位以及潮位圖像。本發明的絞吸船工況仿真系統，以現有真實的絞吸挖泥船為藍本，完整的描述了絞吸挖泥船中所有受控的船舶設備的動作，同時，也描述了每個受控船舶設備動作的影響因素，連鎖、互鎖條件。真實再現了絞吸挖泥船的施工過程，可以有效地縮短絞吸挖泥船工作人員的培訓周期，提高培訓效率，適于推廣應用。
圖1為本發明的絞吸船工況仿真系統的模塊連接關系示意圖； 圖2為虛擬現實系統與融合機以及投影設備的連接關系圖。
具體實施例方式下面結合說明書附圖和具體實施方式
來對本發明的絞吸船工況仿真系統來做進一步詳細的說明。如圖1所示，本發明的絞吸船工況仿真系統由一疏浚控制臺1，控制單元2，設備驅動單元3，實時數據庫單元4以及外部設備的虛擬現實系統5、數據采集與控制機6和數字中繼處理機7組成；其中，控制單元2分別與疏浚控制臺1、設備驅動單元3以及實時數據庫單元4相連接；實時數據庫單元4還與設備驅動單元3以及虛擬現實系統5，數據采集與控制機6、數字中繼處理機7相連接。參見圖2，本實施例中的虛擬現實系統5通過融合機 8與若干投影設備9相連接。其中，疏浚控制臺1為絞吸船物理仿真疏浚控制臺，其上的按鈕、旋鈕以及各種儀表、指示燈均按照實際的絞吸挖泥船疏浚控制臺進行布置，操作人員可以在疏浚控制臺1 上進行各種操作；控制單元2，用于存儲依照船舶動作進行分類的設備控制規則數據，并根據疏浚控制臺1傳來的信號將船舶設備動作所需的數據傳送給實時數據庫單元4 ；設備驅動單元3，用于存儲的需要仿真的船舶包括甲板泵柴油機、水下泵柴油機、液壓泵柴油機、水下泵備用封水泵、水下泵吸入端封水泵、水下泵軸端封水泵、水下泵軸端封水泵、甲板泵備用封水泵、甲板泵吸入端封水泵、甲板泵軸端封水泵、潮位遙報儀以及GPS等設備及所述船舶設備的動作、控制流程及其對環的境響應關系的數據，并根據控制單元傳來的信號仿真出絞吸挖泥船中所有的船舶設備動作模型以及船舶動作時的控制和狀態參數的變化，并將上述數據傳送給實時數據庫單元4，此單元的設置為絞吸挖泥船上的所有設備及設備動作建立起仿真模型，有助于受培人員更加全面真實的了解到絞吸挖泥船的工作過程以及各設備的運作條件等；實時數據庫單元4，用于存儲控制單元2和設備驅動單元3傳來的數據， 并根據外部設備的請求輸出相應的數據；外部設備虛擬現實系統5，數據采集與控制機6、數字中繼處理機7，分別讀取實時數據庫單元4中相應的數據，經處理后生成相應的圖像并輸出，其中，虛擬現實系統5通過融合機8與投影設備9相連接，采用融合技術向180°環形屏幕投影絞吸船三維模型船，同時也可以其中導入河床地形文件，形成三維地形，三維絞吸挖泥船在控制單元2和設備驅動單元3的的控制下，可實現挖泥施工；數據采集與控制機 6從實時數據庫單元4讀取數據，并將絞吸挖泥船的各個船舶設備運行情況；數字中繼處理機7調取實時數據庫單元4中的數據，并將船舶的定位以及潮位信息顯示出來，這樣，通過各種外部設備的設置，受培人員就可以全方位立體直觀地了解到絞吸挖泥船的運行狀況， 有助于提高絞吸挖泥船工作人員的培訓效率，降低培訓成本。采用本發明的絞吸船工況仿真系統，具有以下優點
1、本發明的絞吸船工況仿真系統以現有真實的絞吸挖泥船為藍本，完整的描述了絞吸挖泥船中所有受控的船舶設備的動作，包括接受指令后動作的速度，特性函數基本與實船相同，同時，也描述了每個受控船舶設備動作的影響因素，連鎖、互鎖條件。2、由于絞吸挖泥船中的船舶設備存在多級控制位置，但不可能將其搬到仿真現場，因此很多系統只描述仿真現場有的控制位置，沒有描述其他的控制位置，而本發明通過在計算機中仿真了真實挖泥船中所有的控制位置方式，體現了設備多級控制的理念，更好的讓受培訓的人員熟悉船舶操作。3、本發明通過對船舶在施工過程中挖泥船對環境影響所產生的效果的仿真，如挖泥船排出的泥漿流速、濃度，液壓設備的壓力，溫度等會所隨著船舶設備在操作過程中而變化著，讓培訓人員有操作真實船的體驗。
權利要求
1.一種絞吸船工況仿真系統，其特征在于，它包括一疏浚控制臺；一控制單元，用于存儲依照船舶動作進行分類的設備控制規則數據，并根據操作平臺傳來的信號將設備動作所需的數據傳送給實時數據庫單元；一設備驅動單元，用于存儲船舶設備的動作、控制流程及其對環的境響應關系的數據， 并根據控制單元傳來的信號仿真出相應的模型并傳給實時數據庫單元；一實時數據庫單元，用于存儲控制系統和設備驅動單元傳來的數據，并根據外部設備的請求輸出相應的數據；外部設備，用于讀取實時數據庫中相應的數據，經處理后生成相應的圖像并輸出；所述的疏浚控制臺與所述控制單元相連接，所述的實時數據庫分別與所述控制單元、 所述設備驅動單元以及所述外部設備相連接。
2.如權利要求1所述的絞吸船工況仿真系統，其特征在于，所述的設備驅動單元中仿真的船舶設備包括甲板泵柴油機、水下泵柴油機、液壓泵柴油機、水下泵備用封水泵、水下泵吸入端封水泵、水下泵軸端封水泵、水下泵軸端封水泵、甲板泵備用封水泵、甲板泵吸入端封水泵、甲板泵軸端封水泵、潮位遙報儀以及GPS。
3.如權利要求1所述的絞吸船仿真系統，其特征在于，所述的外部設備包括與實時數據庫相連接的虛擬現實系統，所述的虛擬現實系統用于讀取實時數據庫中數據，經處理后生成并輸出絞吸船工況三維圖像。
4.如權利要求3所述的絞吸船仿真系統，其特征在于，所述的虛擬現實系統通過融合機與投影設備相連接。
5.如權利要求1所述的絞吸船工況仿真系統，其特征在于，所述的外部設備包括與實時數據庫相連接的數據采集與控制機，所述的數據采集與控制機讀取所述實時數據庫中的數據，生成并輸出船舶設備運行狀況的圖像。
6.如權利要求1所述的絞吸船工況仿真系統，其特征在于，所述的外部設備還進一步包括與實時數據庫相連接的數字中繼處理機，所述的數字中繼處理機讀取實時數據庫中的數據，生成并輸出絞吸船的定位以及潮位圖像。
全文摘要
本發明公開了一種絞吸船工況仿真系統，它包括疏浚控制臺、控制單元、設備驅動單元、實時數據庫單元以及外部設備的虛擬現實機、數據采集與控制機和數字中繼處理機。本發明的絞吸船工況仿真系統，以現有真實的絞吸挖泥船為藍本，完整的描述了絞吸挖泥船中所有受控的船舶設備的動作，同時，也描述了每個受控船舶設備動作的影響因素，連鎖、互鎖條件。真實再現了絞吸挖泥船的施工過程，可以有效地縮短絞吸挖泥船工作人員的培訓周期，提高培訓效率，降低培訓成本，適于推廣應用。
文檔編號G09B25/02GK102446448SQ201010505470
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月13日 優先權日2010年10月13日
發明者楊波, 王向陽, 繆袁泉, 肖燁, 胡知斌 申請人:上海達華測繪有限公司