科技创新 ２０１３年第１５期ｌ科技创新与应用 船艇机舱综合模拟训练系统的设计研究 周盛林 （黑龙江省公安边防总队黑河市公安边防支队，黑龙江黑河１６４３００） 摘要：文章以船艇机舱装置的运作规定为前提，论述了船队实训相关的内容，分析了多项轮机模拟装置探索的优秀成就，结合 虚拟科技，以及问题分析科技等等的相关内容，论述了该模拟训练体系，讲述了体系的构造以及组成和具体的功效等等，指出了 一种综合化的，集装置的运行以及管控，预警和问题分析等等为一体的综合化的训练体系，通过具体情况我们得知，这个体系的 功效非常好，而且设计的很优秀，措施简便，能够代替真实船只开展工作者的培训活动，其功效非常快速，而且时间短，费用少。 关键词：船艇机舱；综合模拟；故障诊断；虚拟维修 引言 图３中论述了硬件构成结构。结合实装体系的活动步骤，硬件 由于电脑软件以及硬件工艺的发展，以及通讯等等的相关工艺 是由很多个小的体系仿真装置经由网络组合而得到的。其主要由视 的进步，此时的虚拟现实工艺也获取了非常显著的成就，而且被大 景系统、模拟操作盘台、监控台、教练台和系统网络等组成。系统硬 范围的用到军事以及建筑等等的很多行业之中。通过虚拟工艺研制 件的组成结构示于图３。 的多想模拟装置以及维护体系等都被广泛的应用到具体的活动之 视景系统硬件由ＰＣ机与三通道１３５０水平投影场景组成，以模 中，而且获取了优秀的成绩。由于机舱非常繁琐，而且其牵扯的学科 拟机舱环境。模拟操作盘台根据机舱操作盘台仿真而成，便于学生 很多，特别是在浅滩以及风浪存在的时候，其管控的规定非常严苛， 开展操作活动。 分析问题时遇到的不利现象很多，维护不方便。由于受到装置的状 对于体系网络来讲，它是由实装网络以及监控的网络组合而得 态以及地理情况和天气等等的多项要素的干扰，使用实船开展训练 到的。对于实装网构造来讲，它和具体的体系是相同的，通过硬件的 的话很是繁琐。此时就使得很多的训练意义无法实现，所以，应该使 仿真来获取。实装网上各模拟操作盘台与视景系统中的机舱仿真设 用优秀的仿真科技，研制船艇机舱综合模拟训练系统，替代实装进 备可以通过网络互联，得到和具体情况相同的网络，进而可以开展 行机舱综合训练，切实的完善当前船只的综训模式，设置多项训练 信号的分析以及信息的处理等等的一些活动，此时便于硬件活动的 措施，减少资金，提升训练的具体意义，进而提升管控的能力。 开展。对于监控网来讲，它是对体系里的全部的仿真装置开展监测 １关于体系结构和活动步骤 的网络，在该网络中接受并且运行信号，并体现相关的信息模式，便 １．１体系构造 于后续的活动开展。 下图１中具体的论述了该项综合训练体系，它的关键点是开展 ２．２系统软件与功能 仿真支撑平台体系，经由这个体系综合的开展管控以及调度等活 船艇机舱模拟训练仿真系统的软件由３部分组成：实时仿真管 动，精准的体现出各个体系的运行状态。该系统主要由船艇机舱仿 理平台、机舱视景系统和仿真板卡固件，其连接关系如图４所示。 真系统、操作管理模拟平台、故障模拟系统、监控报警系统、虚拟拆 ２．２．１视景仿真系统 装系统和考核评分系统组成。图形库是构建该系统的基础，主要由 机舱视景仿真系统总体框图示于图５。该系统是根据真实船艇 机舱装备零部件图形库、维修工具图形库和配件图形库组成。 机舱的布置和机舱设备结构，开发而成的三维机舱虚拟环境；虚拟 １．２工作流程 环境中的机舱仿真设备对应于原型系统中的船艇主机、船艇电站、 船艇机舱综合模拟训练系统的工作流程示于图２。当体系运行 船艇辅助机械、船艇管系、推进系统、监控台、操作盘台等。虚拟机舱 之后，教官在上述的平台之中布局训练内容，此时学生们要结合规 与机舱操作模拟盘台及模拟监控台之间建立的实时通讯网络，可实 定来开展活动。不当的活动或者是教练设置的问题，都能够经由监 现虚拟盘台与模拟操作盘台间的互操作。 控体系等体现出。此时学生们结合问题的开展分析活动。最终，开展 由于仿真装置是不一样的，其设备的软件之间也存在较多的差 虚拟维护工作，一直到总的问题处理好。该评分体系对于工作者的 异，不过总的构造是一样的，都是经由界面体现以及通信板块等等 总体的训练步骤自行的分析记载，而且经由评分体系开展核查活 等几个步骤而得到的，此时可以实现和使用者的交互等等一些活 动。 动。 ２关于该仿真体系的构成以及具体的功效特征 ２．２．２实时仿真管理平台 ２．１关于体系的硬件以及具体的功效 （１）操作模拟。本系统研制有模拟操作硬件盘台和虚拟操作盘 台，两者通过网络通讯实现实时互动。根据实时仿 真平台设定的训练科目，学员操作模拟盘台，系统 根据学员的操作动作实时响应；通过船艇机舱视 景仿真系统、监控报警系统实时反应仿真机舱装 备的运行状况，学员可以及时调整、纠正、规范操 作管理，熟练掌握实船机舱的使用操作规范，正确 进行船艇机舱在各种工况下的使用管理。 （２）故障模拟。采用基于规则的诊断专家系统 与故障树分析法相结合的办法，根据船艇机舱设 备故障产生机理，建立各系统和设备的故障树模 型；然后，对所建立的故障树进行定性分析，并根 据简化的故障树生成诊断专家系统的知识库以及 搜索模式实现推理，进而对问题进行分析，得到应 图１船艇机舱综合模拟训练系统结构 图２般艇机舱综合模拟对方法。 训练系统工作流程 （３）监控报警模拟。监控报警系统可以模拟实 － 图３系统硬件组成结构 图４ 图５视景仿真系统总体框图 一３３— 科技创新与应用Ｉ ２０１３年第１５期 科技创新 露天煤矿开采的研究 杨殿海 （黑龙江煤炭职业技术学院，黑龙江双鸭山１５５１００） 摘要：经过了几十年的发展，我国露天煤矿开采取得了一定的发展和进步，露天煤矿产量占全国煤矿产量比重逐渐增加，露天 煤矿开采正在向高度集中化、集约化方向发展，开采装备正在向大型化、系列化、自动化方向发展。如何发展煤矿露天开采技术， 提高露天开采产煤量，对实现煤炭资源合理化开采和新型工业化道路具有重要的战略意义。我国露天煤矿开采与国外发达国家 相比，存在规模小、效益低、技术装备差、环境问题严重等差距。文章在分析露天煤矿开采背景及现存主要问题的基础上，提出了 应对策略与方法。 关键词：露天煤矿；开采；对策研究 １研究背景 煤矿开采有露天开采和井下开采两种形式，相对而言露天开采 具有安全性高、开采效率高、回采率高、复垦易、成本低等优点。在国 外发达国家，露天开采产量所占比重通常超过井下开采，是煤炭开采 的主要形式。但是，因我国煤炭资源的分布情况是煤层埋藏普遍较 深，所以在我国煤炭开采是以井下开采为主，露天开采量仅占约９％。 我国煤炭储量中适合露天开采的储量有６４１亿Ｔ，储量较大，具有十 分重要的开采意义。经过了几十年的发展，我国露天煤矿开采取得了 定的发展和进步，露天煤矿产量占全国煤矿产量比重逐渐增加，露 天煤矿开采正在向高度集中化、集约化方向发展，开采装备正在向大 型化、系列化、自动化方向发展。如何发展煤矿露天开采技术，提高露 天开采产煤量，对实现煤炭资源合理化开采和新型工业化道路具有 重要的战略意义。 ２现存主要问题 由于我国煤炭开采长期以井下开采为主，露天开采在煤炭开采 工业中一直不受重视。又因煤炭天然分布问题，我国露天煤矿分布主 要集中在中西部地区以及晋、蒙、陕、新疆等地。众多经济欠发达地 区，对发展露天煤矿开采技术装备投入能力差，另外加之露天开采在 这些生态脆弱地区产生的环境问题治理困难，因此我国露天煤矿开 采与国外发达国家相比，存在规模小、效益低、技术装备差、环境问题 严重等差距。 ３对策分析 ３．１加强露天煤矿开采技术研发 科技是第一生产力，发展现代化露天煤矿开采技术还需要依靠 科技的进步。引进国外先进的生产工艺和设备以改造现有露天开采 基础建设，同时参考国外先进的露天煤矿开采技术和设备，摸清露天 煤矿开采的发展方向，引导和支持相关研究所、企业和高校攻关研究 与推广，引领我国露天煤矿开采行业向高度集中化、集约化、大型化、 系列化、自动化方向发展，努力提高我国露天开采技术工艺水平。矿 业界迄今尚未能达到实现开采系统完全自动化、无人化操作的目标， 还需业界深入研究露天煤矿开采作业的自动化和机器人化，以更好 的提高生产效率和作业安全水平。 ３．２加强露天煤矿开采数字化工程建设 矿山数字化建设是建立在计算机技术、网络技术、通信技术以及 全球卫星定位系统结合的基础上，采用计算机控制，系统的监控各矿 山设备和生产过程的时实数据并进行分析处理，对露天煤矿开采的 各个环节进行自动化调整。生产任务和进度计划均由计算机编制，整 个开采生产过程将自动进行，只需很少的设备操作员。 ３．３加强露天煤矿开采规划研究 科学勘探露天煤矿分布及储量，研究分析开采条件，确定合理建 一设规模，发挥露天煤矿开采产能大、建设周期短、开采成本低、生产效 率高、安全事故低的优点，依靠集中化开采、大规模生产的优势，正确 指导煤炭资源开发行为，促进煤炭资源和高效、科学、合理开采，努力 建设规模化、大型化、集中化、集约化系列化、自动化的现代化露天开 采煤矿，实行大集团的经营战略，实现露天煤矿开采效益最大化。 ３－４加强露天煤矿开采环境治理 随着露天煤矿开采量的增加，带来了一系列的环境破坏问题。将 矿山环境勘查、评价、预测、管理、立法、执法与露天煤矿勘查、露天煤 矿建设、设计、生产、闭坑有机地贯穿始终结合起来，以综合的长远的 经济效益、社会效益和环境效益作为出发点，实现资源开发和环境保 护的协调发展。在露天煤矿开采前，要做好环境防治的预案工作，在 露天煤矿开采的过程中尽量避免及减少对环境的破坏，煤矿开采与 环境治理并行并，实施开采一复垦一体化工艺技术，边开采边复垦。 ４结束语 提高煤炭露天开采能力和技术装备水平，是推进我国煤炭生产 力水平不断提高的重要组成部分，要始终坚持以邓小平理论和“三个 代表”重要思想为指导，落实科学发展观，紧跟时代发展步伐，深人开 展重大关键技术攻关，加大新技术、新工艺和新装备的推广和应用， 为构建新型的煤炭工业体系，促进建设资源利用率高、安全有保障、 经济效益好、环境污染少的可持续发展的新型煤炭工业做出新的更 大的贡献。 参考文献 『１］路占元，董向忠，蒯本秋，魏训涛．我国露天煤矿技术发展方向『Ｊ１．煤 炭技术，２００７．６． ［２］孙立勤．我国露天煤矿开采环境问题及防治对策研究【Ｊ１．煤炭技术， ２００７．５． 【３］张幼蒂．现代露天开采技术国际发展与我国露天采煤前景 ．露天采 矿技术，２００５．１０． ｆ４】张幼蒂，才庆祥等．世界露天开采技术发展特点及我国露天采煤科 研规划建议『Ｊ］．中国煤炭，１９９６．３． ［５】贺佑国，王瑞武，等＿国外天煤矿的发展趋势佣．中国煤炭，１９９８．４． ［６】王运敏．冶金矿山采矿技术的发展趋势及科技发展战略ｌ Ｊ１．金属矿 山．２００６．３． ［７］王建国，我国煤炭资源合理开发与现代化露天开采技术 ．采矿技 术 ２００６．７． 【８］路占元，董向忠，蒯本秋，魏训涛．我国露天煤矿技术发展方向叫．煤炭 技术，２００７．１２． 作者简介：杨殿海（１９６４，１一），男，籍贯：吉林九台，学历：本科职 称：副教授，研究方向：采矿。 际船艇机舱的集中监测系统，实现仿真机舱运行参数的显示、设置、 Ｂ１．１协议规定的内容、初始化各硬件单元、配置设备以及对接口故 打印、面板操作、延伸报警及分组表、测点表的输出等，能够明确存 障点的控制。 在的一些不利现象，同时还能够经由声光等的信号来开展预警工 ３结束语 作。 本系统利用ｖｃ＋＋、ＳＥ２０００及ＶＴ３．０软件平台开发而成，能够对 （４）考核评分。结合专家体系以及以模糊推理为前提的全面评 机舱渣的运行活动以及问题分析和虚拟维护等等的一些活动开展 估科技，设置也优秀的评分体系，采用合理的知识表示方法将模拟 模拟活动，特别是能够在特殊状态下开展机舱的管控活动，能够应 器操纵规则、故障诊断方案等转化为计算机能识别并进行推理的应 对不利现象。通过具体情况我们得知，这个体系的性能优越，而且培 用知识，即学员操作的评价依据。体系能够自行的记载考试的用时， 训意义优秀，时间较短，能够节约能源。 参考文献 能够获取仿真体系的具体情形，明确活动步骤，可以对训练活动的 整个步骤开展回放活动，同时还能够记录各个时期的工作者的活动 『１１王术新，余世林，宁海强，等．船艇主动力装备模拟ｉＪＩＩ练系统的开 发与研制ｆＪ１．船海工程，２００８，３７（４）：２８．３０． 要素，自行的跟踪学生的活动，进而提供成绩测评等。 ２－３固件程序 『２１孙建波，郭晨，张旭．船舶机舱检测和报警系统的设计与实现叨．系 ２００６，１７（８）：８５１．８５３． 固件程序是运行于外部仿真板卡ＣＰＵ上的软件，负责执行ＵＳ一 统仿真学报，—．３４．．