[01493738]高技术船舶机舱虚拟仿真训练系统

我国不仅是航运大国、海洋大国,造船大国,但还没达到我国成为航运强国,海洋强国,造船强国的战略目标,主要是在人才、技术,综合竞争力方面还较弱,为最大程度在全球化国际市场中参与竞争并起主导作用,亟待建立一种解决我国整体船员专业素质提高的有效培训体系,本项成果的研究面向中国制造2015规划,针对“四个交通”的目标等国家在海事交通领域中所急需填补的空白,在国际上首次解决了高级航运与造船人才培养和技术提升过程中所需的大型训练装备等高难度问题,具有重大的战略意义。 船舶机舱设备多,系统复杂,航行所经历的地理条件和气候环境多变,单纯依赖实船实践来积累专业水平会导致周期长,效能低,风险高,部分经验难以获得,处理不当还会危及海上安全航行;目前国内、国际上广泛应用同类成果存在着仿真训练系统过于简单和抽象,逼真度不高,没有实现全机舱系统虚拟现实交互仿真,故障仿真程度低、可设置数量少,系统评估智能化水平不高,使用效果不理想等待解决和优化的问题。 本项目成果在引进,消化吸收国际最知名厂家KONGSBERG产品的基础上,通过近十年的自主创新,突破了高理论化、高技术化和逼真实船化过程中的一系列问题,在国际上率先构建了全船机电系统全息模型、首次实施了智能分布式软硬件快速部署方案,引领了机舱超逼真虚拟现实的开发,首家实现了数理仿真、实时交互、情景模拟、声效与虚拟人物匹配、虚拟三维、智能配置与评估、自适应分辨率,二维三维回放,WEB应用等功能的综合应用,以近年交付的系列高新技术船舶为母型船,以绿色高效训练、逼真实船体验、智能量化考核为宗旨,采用实物、半实物及虚拟仿真等多种模拟相结合的方式,构建了具有虚拟实船概念的,国际领先的轮机专业的超大型综合虚拟训练、设计验证与工程实践平台。项目创新点如下： 1、理论创新 根据质量、热量和能量传递关系,控制逻辑与调节规律,构建了船舶机电设备与系统的数学与逻辑模型,对集热、机、电、控制于一体的、错综复杂的轮机系统进行了的综合实时交互模拟,实现了70多个系统的实时互联互动,完成了600多个设备或系统的超大规模量化动态仿真,在逼真度,完整性,准确性方面达到了国际领先。 2、技术创新 运用巨维和多维系统模型及其解算算法、智能调度和配置、序列化状态存取、模糊多因素评判等方法和嵌入式技术,解决了船舶机电综合仿真的去平台化,I/O智能匹配,故障模拟,变量设置,软硬件实时同步等问题,使仿真细节更丰富、数量更准确、逻辑更清晰、功能更强大,动态更连续,并实现了网络化、单机化、三维化、WEB化、自适应显示、回放及智能评估,系统功能与规模达到了国际领先。 3、应用创新 综合应用半实物仿真、单机软件仿真和虚拟现实仿真,开发了超大型油轮,超大型集装箱船,液化天然气船,海洋工程船,半潜船,海警船,驱逐舰,专用实习船等系统轮机模拟系统,实现了机舱虚拟训练系统配置的个性化,系列化,多样化和规模化。WEB训练与考评系统适用于广域网、局域网的多用户、多任务的考评与训练,实现了多人协作、角色分配、职别升级、场景角色同步、即时信息收发、操作记录和回放、组队训练、旁观学习、应急演练、监视与网络考试、训练与考试全景回放、训练模式选择、人物权限智能分配、考生档案管理、题库管理、可视化组合训练任务与组卷、操作记录查询、考试成绩智能分析、成绩管理和打印等功能。 项目取得了国际权威机构的最高级别证书,并获得国家专利2项,发表SCI和EI检索论文40多篇,出版相关教材3本,相关成果在教学中的应用获得国家优秀教学成果二等奖1项,国家精品课程1门,国家共享课1门。研究成果经中国航海学会鉴定总体达到国际先进水平,其中,机电综合实时交互仿真技术达到了国际领先水平。 该系统具有完全自主知识产权,已在国内外推广应用,50%以上的国内航海类院校已使用了该成果,每年直接获益人数超万人,大大提高了船舶运行的安全性,保障了水上交通绿色出行,促进了航海领域的科技进步,获合同到款额7000多万元,间接经济效益达数亿元。