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LGM-CB02N型 船舶驾驶操纵训练模拟器

品牌:理工实训 咨询电话:010-82827827 82827835

一、产品概述
      LGM-CB02N型 内河船舶操纵模拟器船舶驾驶室内有雷达、测深仪、GPS、AIS、电子海图等高科技设备,窗外是宽阔的江面,船长正手握船舵,目视前方,身旁的助手则通过甚高频与通航管理中心联系。接到海事指令后,船长努力操控船舶,缓缓向岸边靠去,并抛锚进行检修。具有全功能内河船舶模拟器应用的场景,被广泛应用到内河一类船长模拟器实操训练。
 
  随着内河航运市场多元化的发展和政府职能的转变,航运企业成本控制和个体船员市场化发展的需求,过去利用实船进行实际操作训练受到各方面条件的限制,因此用船舶模拟器代替实船进行船员实操训练,成了适应新形势的必然趋势,也是船员培训的一次变革。
  以前,内河船舶驾驶员实际操作训练大都在实船上进行,符合实操训练需求的船舶调集起来很困难。目前,除了少数大型航运企业能提供货轮为本企业船员训练提供船舶外,大量中小企业船员或个体船员实操训练船舶无法落实,部分培训机构不得已将需要训练的船员集中到一艘货轮上进行。货船由于受配员限制,存在训练周期长、单船容纳训练人员数量小的问题。另外,“用实船进行实操训练,由于租赁训练船的种类、船型和吨位等限制,无法适时满足内河船员不同航线、不同等级、不同船舶种类、不同船型的训练需求。
公司研制的船舶操纵模拟器的建设以内河江船驾驶室为模拟器原型并在此基础是兼顾了海船的特点,方案的建设内容为内河船舶操纵模拟器1套,其中包括教练员站1套,180度水平视场角主本船1套(采用5通道投影仪显示),120度水平视场角副本船1套(采用3通道液晶电视机显示)。本船系统主要由船舶控制模块、雷达模块、电子海图模块、通讯模块、导航仪器模块、音响模拟模块等构成,其功能和布置与实船基本一致。
  该内河船舶操纵模拟器系统采用了比较先进的成熟技术,设计合理,仿真感较强;实际操作训练的要素丰富,能训练考察船舶驾引人员操船水平、应急处置能力,避免了实船操作风险,达到了船舶船员实船操作的效果,具有较好的现实意义和良好的社会效益,可以升级用于船舶船员实际操作考试。
  采用模拟器进行训练,也不受大风、大雨、大雾等气象因素的影响,训练培训计划能够如期实施。模拟器能够模拟各种不同的通航环境、紧迫会遇局面和故障设置,实操采用模块设计,可以在有限时间内全面训练学员运用专业知识和技能处理各种紧迫局面的综合能力,同时也避免了实船考试过程中的所有安全风险。也就是说,采用船舶模拟实训训练比实船训练对考生的要求更严格,训练内容更全面和规范。
二、系统性能
1.应用软件运行稳定。
2.系统操作人机界面友好,有帮助功能,且操作简洁、方便。
3.系统设备的自动故障判别、告警功能强,必要时能够自动保护。
4.用户能够自行通过恢复光盘或硬盘短时间内重新安装软件,恢复系统运行。
5.系统备品备件更换容易。
6.具有可靠的售后服务保障体系
7.系统运行过程中的流畅程度高;
8.要求视景的逼真程度高,电子海图、雷达、视景等三者位置参数准确一致。
9.系统软硬件采用成熟的产品,经过严格质量检测和可靠性检验。
10.系统具有可靠的安全防范措施,以避免系统软件、数据遭到攻击和破坏。
11.系统尽量采用COTS设备。
12.采用流行的中英文操作系统,便于甲类和丙类船员操纵。
13.所有工作站、计算机、桌面系统及显示设备需配置统一启停控制系统,可实现统一次序启动和关机。
14.管理信息终端(摄像头、视景通道等)应能接入评估中心运行管理平台的统一监控。
15.系统采用开放的体系结构,模块化设计,便于硬件设备的增减和软件的二次开发。
16.软件开发采用先进的开发工具,软件版本可升级,同一版本可增减功能设置。
17.本模拟器应扩展到至少20个以上本船驾驶台的能力(包括全任务型驾驶台、部分任务型驾驶台和桌面型工作站)。同样的模拟器练习在主本船、副本船及桌面系统上均能够运行。
18.本模拟器应扩展到至少4个教练站能力。
19.本模拟器能够提供相应接口,具备与轮机模拟器或自动化机舱连接形成综合船舶模拟器的功能,能够完成综合船舶资源管理的评估。
三、 系统功能
(一)教练员站配置及功能
1、教练员站配置
教师员站由1个教练站工作台、1台主控制台计算机、1台GMDSS计算机、1台监控计算机、1台VHF收发机、1台打印机、1台60英寸监控显示器、1台讲评室投影仪构成。
教师员站包括主控制软件系统1套、GMDSS教练员端软件1套、音视频监控软件系统1套。
2、教练员软件功能
教练员控制台是本系统的中央控制单元,配设教练站和系统管理软件,系统管理软件具备船员培训船舶操纵模拟器初始环境设置、船型选择、运行监控、故障设置、分组协作、训练评分、回放演示等功能。教练员站可以方便地设置训练项目,控制训练过程,监督学员操作情况以及回放操作过程和讲评。除此之外, 教练站的功能主要包括:
(1) 具备训练水域、环境条件、交通态势等的设置、编辑、加载及保存功能;
(2) 具备本船船型和载态、目标船船型及航线设计等的设置、编辑、加载及保存功能;
(3) 具备各本船独立运行模式和多本船协作运行模式;
(4) 具备练习控制功能,包括开始、暂停、继续、重启;
(5) 具备在线设置故障与环境条件功能;
(6) 具备离线故障设置模式。离线故障设置内容应能保存到练习中,加载该练习进行训练过程中应可根据所设置的触发时间自动触发;
(7) 具备记录各本船船舶姿态数据、故障情况、学员操作数据的功能;
(8) 能在教练站加载和回放各本船的训练数据,回放速度可调
(9) 能实现教练站和本船同步回放训练数据,回放速度可调
(10)能提供系统所记录的、可用于训练结果评估的数据内容及其格式,以及通信接口协议,并提供接口的程序样例,以便于训练评估模块的开发和系统扩展;
(11)具备远程监控、记录和回放各本船训练过程声音和图像的功能
3、制作、编辑各种练习
(1)教练员可选择
u 练习类型:船舶操纵与避碰训练、航海训练;
u 训练模式:多船同组对抗训练、多船分组对抗训练、各船独立训练;
u 练习课目:靠泊、离泊、锚泊、系离浮筒、狭水道航行、进出港、避碰、助航标志训练等;
(2)选择本船的船舶类型、名称和装载状态:
系统提供包括杂货船、散货船、集装箱船、油船、客船、滚装船、边防巡逻船等各种船型不同载态的船舶(船舶结构及航海性能与实际船舶基本相符)。
u 船舶性能的在线显示:选中某一船舶后,可在线显示该船舶的主要性能和各种参数(船长、船宽、吃水、吨位等详细资料)。
u 本船初始位置、航向、速度的设置。初始位置可采用数据输入(输入船舶的经纬度)或用鼠标在电子海图上直接拖动的方法设置。
u 设置目标船。包括选择目标船类型、名称,设置目标船速度、转向点位置以及转向点的删除、添加和更改,设置目标船雾号、号型。目标船的个数为100个。目标船的转向点个数不限。系统提供一个独立的友好界面,同时可观测本船和目标船的航行状态,并在不中断练习的情况下,参训人员可根据综合演练的要求,可方便改变目标船航行动态,以供演练。
u 船舶间动态参数的实时显示:动态参数包括本船和本船、本船和目标船间的距离、方位、TCPA、DCPA等。当编辑练习时(船舶位置、速度、航向变化),这些参数可实时显示,以便于设置练习。
u 设置航行环境:如风、流、潮汐、时间以及能见度、设置渔网区(海警船舶执勤)等。
4、练习预演
设置完的练习后或打开练习后,教练员可进行练习预演,以保证设置的练习满足训练的要求。预演时,教练员可调整预演速度,可“暂停”、“继续”或“停止” 预演。
5、系统控制及对各本船的监视
u 在电子海图上实时显示各本船和目标船的动态俯视图形。
u 监视各本船和目标船的船位、航向和速度。
u 实时显示各本船和目标船间的动态参数(包括本船和本船、本船和目标船间的距离、方位、TCPA、DCPA等)。
u 动态监视各本船操作人员的操船动作:车、舵、锚等使用。
u 暂停(恢复)某一本船的运行,以便教练员根据需要进行讲解。
6、设置本船故障
设置本船故障,以便进行故障时的应急操作训练。包括:
u 主机故障
u 锚机故障
u 绞缆机故障
u 操舵故障
u 舵损坏
u 罗经故障
u 雷达故障
u 计程仪故障
u GPS故障
u 风速指示仪故障
u 风向指示仪故障
u 航速表故障
u 舵角指示表故障
u 主机转速表故障
7、航行环境的实时控制
模拟开始后,教练员可随时改变航行环境信息,包括:
u 风向、风速(动态海面的海况与风速、风向相关)
u 流向、流速(模拟器中的流的计算采用多种方式,根据港口不同,程序自动选择变速流计算方式或采用教练员设定的方式)
u 潮高、潮时
u 可任意设置初始模拟时间,包括白天、夜晚、晨昏朦影等,动态设定后,太阳的位置开始连续变化,视景图象的光照自动变化,并可在白天、夜晚、晨昏朦影间自动连续切换
u 能见度等级的控制:从能见度良好至浓雾共5级,也可根据需要连续无级变化
u 设定雷、雨、雪等不同天气情况
8、目标船号灯、号型、信号旗的实时控制
教练员可根据需要打开或关闭目标船的号灯、号型及信号旗。
号灯包括:
u 航行灯:前、后桅灯,左、右舷灯,尾灯
u 前锚灯、后锚灯
u 环照灯:三个白灯、三个红灯
u 甲板灯:8个
各种灯光的能见距离、光弧范围严格按有关规定制作。
可控制如下特殊情况下的号型:
u 锚泊船:前桅一个黑球
u 搁浅船:后桅三个黑球
u 失控船:后桅两个黑球
u 操纵能力受限船:大桅上两个黑球,一个棱形
u 吃水受限船:大桅上一个圆柱体
能见度不良时,目标船自动雾号的控制:
一长声、二长声、一长两短、一长三短、一短一长一短、一长四短、五短声
9、雷达回波的控制、雨区的设置
可设定雷达处于超折射、次折射状态,SART信号的模拟,雷达干扰的模拟等,并可设置雨区范围,雨的大小。设置结果在雷达图象上可反映出来。
10、搜救功能的设置及模拟
系统可用于海上搜救系统的功能模拟。可设置不同的遇险状态:失火、搁浅、沉船等,并可设置人员落水、救生筏、救生船等。设置遇险船后,雷达上可显示遇险船SART图象,三维视景上可显示遇险船及其周围态势。
11、数据的实时记录和各船航迹的动态显示或打印
系统运行时,教练员站计算机实时记录下如下数据:
u 各本船的类型、载态、船舶尺度
u 各本船的经纬度、速度、航向
u 各本船的车、舵、拖轮等的使用信息
u 目标船的经纬度、速度、航向
u 各本船航行环境(风、流、能见度等)信息
利用记录的数据,系统运行过程中,教练员可随时显示或打印各船的航迹。
12、各本船训练过程的事后重演和打印功能
利用记录的数据,系统运行结束后,教练员可根据需要随时动态重演各本船训练过程,本船和目标船的各种动态参数实时计算并显示。可任意设定重演的位置,重演的速度可随意设置。
模拟结果可以用两种方式进行打印:
u 图形方式:海图轮廓+本船航迹+目标船航迹
u 数字方式:各本船航行环境信息、船位、速度、航向、各种操船数据
记录的数据可以用文本方式提供给教练员,以便对其进行分析和引用。
13、教练员站与各本船间及各本船间的通信
u 通过无线电模拟设备可进行教练员站与本船、本船间通信;
u 通过电话可与教练员站进行船内各部门间的通信模拟。
14、目标船AIS信息的模拟和控制
目标船AIS信息的模拟和控制。教练员可以根据需要设置任意一艘目标船是否向外发射AIS信息,并监视本船的AIS信息。
15、视频监控及回放
各本船驾驶台内均配备视听监控设备,将学生训练过程的音频、视频数据保存,并能够与模拟练习记录数据(至少包括船舶动态数据、操车、操舵和其他操作)同步回放,以便评估学员的相关操船动作。
16、GMDSS模拟子系统的控制机
GMDSS模拟软件应可以和模拟器联网运行,从模拟器中实时获取各船舶的位置航向速度等信息。GMDSS应符合1974年国际海上人命安全公约(SOLAS)的1988年修改生效的新IV章和国际电信联盟(ITU)1987年世界无线电大会修改的《无线电规则》新九章的规定。GMDSS模拟器依靠软件仿真技术,在PC机上实现GMDSS相关设备的模拟。

17、可供选择的船舶模型

船舶操纵模拟器系统中,本船(母型船)和目标船的运动数学模型和三维外观模型,均根据真实船舶的实际参数、实测数据和图纸/照片制作,包括以下杂货船、散货船、集装箱船、油船、液化天然气船、客船、拖轮、滚装船、游艇、军舰、渔船、渡轮、高速船、工程船在内的不少于143个不同类型和载态的船舶。

18、现有内河训练水域及三维视景数据库

系统包括35个国内沿海训练港口、水道、水域,16个国内内河训练港口、水道、水域及5个国外沿海训练港口、水道、水域。内河训练港口、水道、水域清单如下:
广西贵港(西江) 广西南宁(邕江) 广州(珠江) 广州南沙(珠江口)
湖北荆州(长江) 四川泸州(长江) 内蒙古达里诺尔湖 宁波海警码头(甬江)
上海(黄浦江) 湖北调关镇(长江) 武汉港(长江) 西双版纳(澜沧江)
云南洱海 镇江扬中岛附近(长江) 重庆万州港(长江) 重庆鱼嘴长江大桥附近
(二) 本船的配置及功能
1、主本船
主本船由集成机箱1套(7单元)、计算机5台、图形工作站5台、投影仪5台、操控台1套、抬头显示系统1套、三面舵角指示器1台、VHF收发机1台、内部电话1台等构成,这些设备的详细技术参数请参阅设备清单。
主本船包括电子海图显示系统1套、航行综合信息显示系统1套、模拟雷达软件系统1套、GMDSS模拟系统1套、望远镜模拟系统1套和三维视景软件系统1套。
 

主本船整体效果
2、副本船
副本船由集成机箱1套(7单元)、计算机5台、图形工作站1台、液晶显示器3台、操控台1套、抬头显示系统1套、VHF收发机1台、内部电话1台等构成,这些设备的详细技术参数请参阅设备清单。
副本船包括电子海图显示系统1套、航行综合信息显示系统1套、模拟雷达软件系统1套、GMDSS模拟系统1套、望远镜模拟系统1套和三维视景软件系统1套。
3、本船的基本功能
(1)电子海图显示系统
模拟器上的ECDIS满足IMO/IHO关于ECDIS系统的性能指标要求,显示系统和实船设备一致,提供获得CCS形式认可的产品,能使用IHO授权的S57 格式海图、显示系统应能够使用官方矢量海图。ECDIS可进行海图显示、海图作业、海图改正、定位与导航、航海信息咨询、雷达图像叠加或雷达跟踪目标的叠加、航线设计、航路监视、航行记录、避礁石、防搁浅和航迹保持等功能。如图5:
(2)以ECDIS为背景的船舶动态显示
在ECDIS上可动态显示多艘船的船位及靠离码头时缆绳的受力情况。
(3)本船数学模型的解算
每种类型中应包括不同吨位与载况的模型。船舶运动数学模型中包括影响本船运动的各种效应(车、舵、锚、缆、风、流、拖轮、岸壁效应、船间效应、浅水效应等),附有精度说明及测试结果。 根据车、舵、锚、缆、拖轮的操作,航行环境信息(风、流、潮汐等),实时解算本船的运动参数(船位、航向、速度、航向变化率、加速度等)。其详细功能和技术性能参见“船舶操纵数学模型”。
(4)舵控制
包括手动操舵、随动操舵和自动操舵(参数可调),具有手动舵和自动舵失效、舵机卡住、罗经信号丢失及当超过方位极限等报警功能。命令舵角、实际舵角、船舶转头速率、三面舵角指示器、航向的动态显示。陀螺分罗经指示器动态变化。
(5)车钟控制
根据所仿真船舶的车钟个数,配备相应数量的车钟及其控制单元。主机转速及其它参数动态变化。
(6)可变螺距调节
对采用可调螺距桨的船舶,可进行螺距调节。螺距指示动态显示。
(7)船舶艏、艉侧推控制
对有艏、艉侧推的船舶,可进行艏、艉侧推的控制,并实时显示螺距比。系统可以对每个单独的侧推器设置故障。
(8) 缆的控制
根据所仿真船舶的大小和设备的实际布置情况,可同时进行多条缆的带缆、解缆操作。在电子海图上可选择缆桩或浮筒的位置,每根缆的受力、长度可动态显示在电子海图上。
(9)锚的控制
用锚操作面板进行左、右锚的操作:抛锚、绞锚、松放、刹停操作,并动态显示锚链的长度和张力。
(10)号灯、号型、信号旗的控制
用号灯、号型的控制面板,可控制如下号灯:
u 航行灯:前、后桅灯,左、右舷灯,尾灯
u 前锚灯、后锚灯
u 环照灯:三个白灯、三个红灯
系统可控制如下特殊情况下的号型:
u 本船锚泊:前桅一个黑球
u 本船搁浅:后桅三个黑球
u 本船失控:后桅两个黑球
u 本船操纵能力受限:大桅上两个黑球,一个棱形
u 本船吃水受限:大桅上一个圆柱体
能见度不良时,可手动或自动鸣放雾号, 自动雾号包括:一长声、二长声、一长两短、一长三短、一短一长一短、一长四短、五短声。可手动鸣放船头铃声、船尾锣声。
可控制4组甲板灯;本船甲板灯的改变可随时反映在本船的视景系统和其他船舶的视景系统中。
可设置各种信号旗,且其他本船可见。
(11)其他仪器的仿真
包括GPS、罗经、测深仪、计程仪、AIS及SSAS、值班报警的仿真。用测深仪可设置富裕水深报警。
(12)教练员站、船间、船内通信
通过VHF可进行船舶间通信、船舶和指挥中心间的通信;
通过船内电话可与教练员站进行船内各部门间的通信模拟。
(13)船舶数据、环境数据的实时显示
显示仪表可实时显示所仿真船舶的各仪表数据:如风向、风速、转向速率、主副机转速、舵角指示、航速、水深等。
(14) 航行综合信息显示
◆ 船舶轮廓,有主机和侧推器标示
u 舵机和螺旋桨数据
u 真风向、真风速
u 相对风向、相对风速
u 水深
u 设定航向
u 罗经航向
u 转向速率
u 时间
u 船速(LOG,GPS)
u 纵向船速
u 横向船速
u 导航数据(例如DGPS传感器)
u 流向,流速
u 本船基本参数:船型、排水量、船长、船宽、吃水、装载状态
u 自动舵参数设置
u 故障报警,主要包括:
² 主机故障
² 操舵故障
² 自动舵故障
² 舵损坏
² 罗经故障
² 雷达故障
² 计程仪故障
² GPS故障
² 风速指示仪故障
² 风向指示仪故障
² 航速表故障
² 舵角指示表故障
² 主机转速表故障
船舶报警:碰撞、擦浅、搁浅、走锚
(15)模拟雷达图像及功能
雷达模拟系统的雷达操作面板及主要性能符合典型边防船舶主型雷达的要求,提供可覆盖中国沿海、内河及世界常用海域(主要应有马六甲海峡、新加坡水域、英吉利海峡等)的雷达图数据,计算机产生的雷达图象包括:
u 岸线
u 助航标志、雷达应答器等
u 目标船回波,回波的形状与目标船大小、距离、相对方位有关
u 雨雪杂波及海杂波应符合实际情况
u 假回波:间接回波,多次反射,旁瓣假回波,二次扫描
u 雷达同频干扰
u 目标间的遮挡
u 接收机噪声
u 盲区,短量程时船首对雷达图象的影响    
雷达/ARPA功能符合IMO(世界海事组织)的性能指标:
u 显示方式:首向上,北向上,航向向上
u 真运动及相对运动显示
u X-波段/S-波段切换
u 长脉冲、短脉冲
u 超折射、次折射
u 固定距标圈、活动距标圈。
u 偏心显示
u 电子方位线:两条,其中一条起点可移动
u 试操船:在不中断目标信息更新的情况下,模拟本船机动时与所有被跟踪目标的新态势。
u 自动录取、手动录取,跟踪目标至少20个,0.3-32海里
u ARPA距离档:1.5,3,6,12,24海里
u 速度矢量:真运动矢量与相对运动矢量可切换,矢量时间长度可调,1分钟内显示出目标运动趋势,3分钟内显示出目标预测运动。
u 目标船数据显示:目标船编号,距离,方位,CPA,TCPA,真航向,真速度(可显示相对航向、相对速度)
u CPA、TCPA可根据需要合理设置
u 报警:碰撞危险、目标丢失、目标侵入、目标航迹变化、走锚、操作错误等,报警形式有声、光、符号与文字
u 历史航迹显示:对每个被跟踪目标*多可显示5个历史点迹,每个历史点迹所用的点间隔以1分钟为增量,*多可达12分钟。
u 警戒圈设置:由操作员设定一个警戒圈。当目标进入警戒圈时,目标闪亮,并有音响报警,警戒圈为圆弧或整圆,由操作人员设定。闯入目标可自动录取
u AIS目标显示、信息获取及目标关联、激活与休眠等功能模拟
(16)音响模拟
u 船舶声号系统:包括雾号、钟、锣以及自动循环设置。
u 机舱噪音
u 海浪声
u 本船的汽笛、车钟、抛锚/起锚、绞缆、断缆等声音
u 拖轮汽笛
u 它船汽笛
u 抛锚/起锚、绞缆、断缆等声音
u 船舶碰撞、搁浅、触礁、爆炸等海损事故的音响效果
u 风、雨、碰撞、搁浅、以及海浪拍打船体的声音
(17)视景漫游和望远镜辅助通道视景显示
    本船的驾驶台中设置单独的辅助通道用于视景的左右环视、仰视、俯视和自由漫游功能。该通道同时具有望远镜功能,可用望远镜左右环视、仰视、俯视或自由漫游整个视景,望远镜的放大倍数可调,并可进行多视点显示选择。
辅助通道的视点位置和视线方向可以根据需要进行调整,可满足船舶靠离码头操纵的需要。 
关键词:
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