申请日2015.03.20
公开(公告)日2015.07.22
IPC分类号G05B17/02
摘要
本实用新型涉及船舶操作模拟器，特指一种船舶舱底水处理装置操作训练模拟器。一种船舶舱底水处理装置操作训练模拟器包括操控盘台、PLC及仿真计算机，由人机交互系统、运行仿真系统以及网络接口系统三部分组成;人机交互系统用于实现各种交互界面设计和硬件设备系统的监控;运行仿真系统构建符合舱底水处理装置运行机理和控制逻辑的数学模型来表示装置的控制、特性和状态参数之间的关系;操控盘台设有和实际船舶舱底污水处理装置控制箱外观相仿的I/O设备;操控盘台、仿真计算机和PLC通过以太网连接;其缩短了开发周期;采用模块化设计，提高了系统的维护性和可扩展性;可进行故障模拟和处置训练;提高了模拟器的真实感。
摘要附图
权利要求书
1.一种船舶舱底水处理装置操作训练模拟器，其特征在于，包括：操控盘台、PLC及仿真计 算机;
所述操控盘台设有和实际船舶舱底污水处理装置控制箱外观相仿的I/O设备;
所述仿真计算机包括人机交互系统和运行仿真系统，所述人机交互系统用于实现各种交互 界面设计和硬件设备系统的监控，所述运行仿真系统构建符合舱底水处理装置运行机理和 控制逻辑的数学模型来表示装置的控制、特性和状态参数之间的关系;
所述操控盘台、仿真计算机和PLC通过以太网连接。
2.根据权利要求1所述的船舶舱底水处理装置操作训练模拟器，其特征在于：所述人机交互 系统采用组态王软件，所述人机交互界面包含舱底水井模拟模块、舱底水泵模拟模块、舱 底水管路及阀件模拟模块、油水分离设备模拟模块。
3.根据权利要求2所述的船舶舱底水处理装置操作训练模拟器，其特征在于：所述人机交互 系统包括人机交互界面、声模拟系统及数据的采集、存储模块、监控模块及执行模块。
4.根据权利要求1所述的船舶舱底水处理装置操作训练模拟器，其特征在于：所述运行仿真 系统在仿真支撑平台中实现，所述运行仿真系统包括油分浓度仿真及监控模块、污水加热 及温度监控模块、排油及油位监控模块、压力仿真及监控模块。
5.根据权利要求1所述的船舶舱底水处理装置操作训练模拟器，其特征在于：所述操控盘台 I/O设备包括开关量输入设备、开关量输出设备、模拟量输入设备、模拟量输出设备。
6.根据权利要求1所述的船舶舱底水处理装置操作训练模拟器，其特征在于：所述操控盘台 上设有显示模块、油分浓度仪控制面板模块及油水分离器控制面板。
7.根据权利要求6所述的船舶舱底水处理装置操作训练模拟器，其特征在于：所述显示模 块包括进口压力显示模块、出口压力显示模块、油位高度显示模块及污水温度显示模块。
8.根据权利要求6所述的船舶舱底水处理装置操作训练模拟器，其特征在于：所述油分浓 度仪控制面板包括运行指示灯、报警指示灯、启动按钮及复位按钮。
9.根据权利要求6所述的船舶舱底水处理装置操作训练模拟器，其特征在于：所述油水分 离器控制面板包括电源指示灯、运转指示灯、排油指示灯、加热指示灯、停止按钮、排油 开关、加热开关及电源开关。
说明书
船舶舱底水处理装置操作训练模拟器
技术领域
本发明涉及船舶操作模拟器，特别是涉及一种船舶舱底水处理装置操作训练模拟器。
背景技术
船舶舱底水是由船舶主机及机舱各种辅助设备产生的油污水积聚到舱底后形成的。因其 排放不当或故障造成的重大甚至恶性污染事故，在船舶安全事故中占有相当重的比例。出于 对海洋环境的保护，国际海事组织对船舶舱底含油污水的排放作出了明确要求。
船舶舱底污水处理装置是确保舱底水排放符合有关标准的重要设备，由舱底水井、舱底 水泵、舱底水管路、油水分离设备及有关阀件组成。船舶舱底污水处理装置操作是海员三管 轮和技工考证的重要内容，具有操作较复杂、实践性强的特点，通过课堂讲授的教学模式很 难使学员快速理解和掌握，而构建基于实装的培训平台存在无法针对一些特殊情景进行示教 和训练、初期投入成本和运行使用成本较高、维护保养要求高以及对场地及相关配套设施要 求较高等问题。因此，迫切需要一种既能较好满足实际教学培训需求，又经济高效的船舶舱 底水处理装置操作训练模拟器。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：(1)开发船舶舱底污水处理装置模拟器用于解决实装训练 存在无法针对一些特殊情景进行示教和训练、初期投入成本和运行使用成本较高、维护保养 要求高以及对场地及相关配套设施要求较高等问题。(2)如何使操作人员在模拟培训中实现 反复操练，并可以操练在实装上比较困难甚至禁止的训练内容，提高培训效率、节约培训费 用。
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种船舶舱底水处理装置操作训练模拟器，可 解决实装训练中存在的无法针对一些特殊情景进行示教和训练的问题，减少了初期投入成本 和运行使用成本、降低了维护保养要求，对场地及相关配套设施要求较低，提高了教学质量、 降低了培训成本。此目的是通过如下方式实现的：
一种船舶舱底水处理装置操作训练模拟器，包括：操控盘台、PLC及仿真计算机;所述 操控盘台设有和实际船舶舱底污水处理装置控制箱外观相仿的I/O设备;所述仿真计算机包括 人机交互系统和运行仿真系统，所述人机交互系统用于实现各种交互界面设计和硬件设备系 统的监控，所述运行仿真系统构建符合舱底水处理装置运行机理和控制逻辑的数学模型来表 示装置的控制、特性和状态参数之间的关系;所述操控盘台、仿真计算机和PLC通过以太网连 接。以船舶舱底水处理装置为仿真对象构建的船舶舱底水处理装置操作训练模拟器，由人机 交互系统、运行仿真系统以及网络接口系统三部分组成，包括仿真计算机、操控盘台、PLC (西门子S7-200)等设备。
进一步地，所述人机交互系统包括人机交互界面、声模拟系统及数据的采集、存储模块、 监控模块及执行模块。通过采集操控盘台的输入信号，经过仿真计算机运算，将产生的控制 信号经PLC送至操控盘台输出设备，实现硬件设备系统的监控功能。操控盘台上设有和实际船 舶舱底污水处理装置控制箱外观相仿的开关、仪表、指示灯等I/O设备，并连接于PLC的各I/O 模块。通过将人机交互系统基本功能进行分解并模块化，同时进行界面的显示、声音的模拟、 数据的采集存储、内部逻辑程序的执行和其他程序的协作通讯等，提高了模拟器开发效率和 系统的可维护性。
进一步地，所述人机交互系统采用KingView6.5(即组态王软件)，所述人机交互界面包 含舱底水井、舱底水泵、舱底水管路及阀件、油水分离设备。人机交互界面包含舱底水井、 舱底水泵、舱底水管路及阀件、油水分离设备，其中舱底水井水位、舱底水泵、有关阀件等 涉及交互的动态元件可通过调用KingView6.5的子图库获取并设置交互链接，其余静态元件 可设置成背景图片。
进一步地，所述运行仿真系统在SimuEngine仿真支撑平台中实现，所述运行仿真系统包 括油分浓度仿真及监控模块、污水加热及温度监控模块、排油及油位监控模块、压力仿真及 监控模块。在设置适当的简化和假设条件的基础上，构建符合舱底水处理装置运行机理和控 制逻辑的数学模型来表示装置的控制、特性和状态参数之间的关系，具体可分为以下4大模块： 油分浓度仿真及监控模块、污水加热及温度监控模块、排油及油位监控模块、压力仿真及监 控模块，并设置故障变量，利用SimuEngine故障设置和管理功能模拟典型故障，开展故障分 析及处置训练。模块间的数据流动通过与公用变量数据库的交互实现，模块化建模方法可降 低建模的复杂性，缩短建模时间，增加模型的通用性。
进一步地，所述操控盘台I/O设备包括开关量输入设备、开关量输出设备、模拟量输入 设备、模拟量输出设备。
进一步地，所述操控盘台上设有显示模块、油分浓度仪控制面板模块及油水分离器控制 面板模块。
进一步地，所述显示模块包括进口压力显示模块、出口压力显示模块、油位高度显示模 块及污水温度显示模块。
进一步地，所述油分浓度仪控制面板包括运行指示灯、报警指示灯、启动按钮及复位按 钮。
进一步地，所述油水分离器控制面板包括电源指示灯、运转指示灯、排油指示灯、加热 指示灯、停止按钮、排油开关、加热开关及电源开关。
本实用新型的有益效果是：
(一)缩短了开发周期，降低了开发成本，使模拟器有更加广阔的市场前景;
(二)采用模块化设计，提高了系统的维护性和可扩展性，同时系统的稳定性也得到了增 强;
(三)可进行故障模拟和处置训练;
(四)采用组态软件和声模拟系统，提高了模拟器的真实感。