基本信息
- 项目名称：
- DMS-2011C型轮机全任务训练系统的设计与开发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- DMS-2011C 型轮机全任务训练系统是根据船舶轮机管理人员培训、发证及值班标准国际公约(STCW78/10公约)规定研发的一种高度集成化处理后的具有全系统操作的大型软硬件系统。DMS-2011C 型轮机全任务训练系统由软件部分、硬件部分以及机舱虚拟现实等组成。它具有很强的统一性和独立操作性。具有先进性、实船一致性、实用性、准确性、通用性等特点。
- 详细介绍：
- DMS-2011C 型轮机全任务训练系统是根据船舶轮机管理人员培训、发证及值班标准国际公约(STCW78/10公约)规定的“适任评估项目”和“能进行持续熟练程度演示的要求及现代轮机工程发展趋势所设计研制的、以单机单桨船为母型船的轮机模拟训练装置。采用实物仿真、半实物仿真物理仿真及数学模型仿真等多种模拟方式结合计算机网络通信技术构建多层网络结构。DMS-2011C 型轮机全任务训练系统由软件部分、硬件部分以及机舱虚拟现实等组成。软件单元的开发以南通中远川崎船舶工程有限公司建造的万箱集装箱船“中远太仓号”作为母型船，对仿真母型船的设备及各个系统进行了较详细的分析研究，并根据海事局的培训大纲要求，对其进行简化及优化设计，确定了仿真系统应达到的功能。DMS-2011C 型轮机全任务训练系统仿真软件采用目前微软最新开发平台Visual Studio 2010开发。此开发平台设计的软件界面友好、美观生动，人机交互性能强，升级方便。硬件部分包含大型动态模拟屏和控制箱，将于软件单元进行通信，实现同步操作。机舱虚拟现实包含了虚拟机舱场景漫游、实现虚拟机舱设备与船舶轮机模拟器之间的互操作、机舱设备的虚拟拆装。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 主要目的和思路：开发出以软件仿真和硬件相结合并实现交互的训练系统，再融入虚拟现实技术将机舱漫游、立体三维机舱系统融入模拟训练系统，来实现真实的机舱场景再现，提高轮机人员的操作水平。 创新点：主要创新点在于DMS-2011C 型轮机全任务训练系统是一种高度集成化处理后的具有全系统操作的大型软硬件系统，同时加上机舱虚拟现实技术的开发与应用，使整个系统更加具有真实感，是参加培训者更能体验到机舱的真实环境。 关键技术：复杂管网系统模型的建立、机舱温度场与速度场的建立、柴油主推进装置及其控制系统建模、柴油发电机组并联运行的非线性数学模型的建立、计算机分布式处理的实现等。 1）功能设计标准：满足IMO关于海员培训、发证及值班标准国际公约(STCW78/10)规定的“适任评估项目”和“能进行持续熟练程度演示”的要求；满足中国海事部门“关于STCW78/10公约过渡规定的实施办法”中规定的“自动化电站的训练”和“自动化系统的训练”的要求；满足“海船船员适任证书考试、评估和发证规则”及相应的“轮机模拟器训练评估规范”。 2）数学模型性能：仿真系统模型计算处理速度达15次/秒～50次/秒；逻辑控制系统功能与母型船相同；柴油机转速控制精度≯0.5%；自动并车方式完全按实船设置，满足Δf＜0.2HZ，ΔΦ＜5°要求；手动准同步方式完全按实船设置，满足Δf＜0.2HZ，ΔΦ＜10°要求；系统全负荷连续稳定运行100小时无死机现象。
科学性、先进性
- 科学先进性：以最先进的船舶为研发母体，在WINDOWS操作系统下，运用Visual C#.net集成开发环境，以实际船舶系统为对象进行软件界面的设计与开发。Visual C#.net集成开发环境的用户控件给软件人机界面的开发提供了丰富的接口元素，开发的人机界面具有容量大、界面生动友好的特点。由于采用事件触发和界面不显示即卸载的机制以确保系统资源合理利用，程序安全、可靠和快速地运行，达到实时、快速和有效的要求。本作品可运行于装有Windows操作系统的PC机上，对硬件和使用环境没有特殊要求，基本上不需要进行维护，在岸上和船上都可进行学习训练，非常适合学员自学和随时训练；由于机舱虚拟现实技术的研发，使系统有较强的真实感，操作真实性强。由于采用基于软件的虚拟设备代替实际设备，增强了系统的灵活性和可扩展性，能够在保证较好的逼真度的前提下大幅度地提高仿真训练的教学功能。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图纸、现场演示、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品具有较强的真实感，界面友好，易于操作。由于采用基于软件的虚拟设备代替实际设备，增强了系统的灵活性和可扩展性，能够在保证较好的逼真度的前提下大幅度地提高仿真训练的辅助教学功能。本作品具有先进性、实船一致性、实用性、准确性、通用性等特点相对国内产品具有无法比拟的技术优势，具有很好的市场前景。目前，本产品在国内市场份额逐步扩大，并且已经开始走向国际市场。
同类课题研究水平概述
- 上世纪七十年代以来，挪威的挪控公司(Norcontrol)、英国船商公司(TRANSS)、德国西门子公司（SIEMENS)、日本三菱公司(MITSUBISHI)、意大利的菲亚特等大公司均开始研制和生产轮机模拟器。其中以Norcontrol公司最为著名，产品居世界领先水平。目前，世界上一些发达国家已经建立了专门的技术及工程研究机构或委托专业集团公司开发轮机监控、管理、仿真以及故障诊断等核心产品。如挪威KONGSBERG公司最新的K-Chief系列产品在软硬件与网络互连性方面充分展现了先进性、稳定性等特点，与之相比的还有日本的JRC和古野公司、英国的船商公司等相关产品，相关产品主要有主机遥控系统、机舱检测报警系统、轮机模拟器训练系统等，其各自产品的国际市场的保有量均超过80%以上。我国轮机模拟器的研制起步较晚，条件差，但研究起点高，发展很快，国内具有代表性的轮机模拟器研制单位有大连海事大学、上海海事大学和武汉理工大学。在上世纪70年代末，大连海运学院率先从Norcontrol公司引进了轮机模拟器。上世纪80年代中期，青岛远洋船员学院也从该公司进口了同类产品。这些产品目前已显得陈旧落后。1994年武汉交通科技大学和亚洲仿真控制系统工程有限公司共同研制了以杂货船舶为仿真对象的国产轮机模拟器。上海海运学院自1997研制了大型集装箱船舶机舱系统为仿真对象的国产轮机模拟器。上世纪90年代末大连海事大学开始启动新一代轮机模拟器研制项目，现已完成并投入使用。早期，国内外对轮机模拟器的研制主要以满足STCW95公约对轮机模拟器的一般性能标准作为研制目标，目前，已经上升到了一个新的水平，代之以船型求新，数据求精，功能求全，感觉求真。
