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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于WinCE的嵌入式主機(jī)遙控模擬裝置設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)是是船舶自動化中最為復(fù)雜的系統(tǒng)之一，對于船舶航行安全性、可靠性及可操縱性至關(guān)重要。本作品主要針對船舶輪機(jī)模擬器仿真裝置中重要的AutoChief C20型主機(jī)遙控裝置提出模擬仿真方案，并分別開發(fā)制作了模擬仿真裝置的機(jī)械部分和軟件功能。所開發(fā)的主機(jī)遙控裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、界面友好、功能齊全、成本低廉等特點(diǎn)，適用于大型全任務(wù)輪機(jī)模擬器系統(tǒng)中對于主要遙控裝置所必需的各項(xiàng)操作、訓(xùn)練要求。
- 詳細(xì)介紹：
- 研究意義 根據(jù)國際海事組織(IMO)所制定的78/95 STCW公約規(guī)定高級輪機(jī)員及大專院校輪機(jī)專業(yè)畢業(yè)生必須進(jìn)行輪機(jī)模擬器培訓(xùn)后才能由當(dāng)?shù)睾Ｊ轮鞴軝C(jī)關(guān)頒發(fā)適任證書。在輪機(jī)模擬器培訓(xùn)及評估中超過1/3的內(nèi)容是關(guān)于主機(jī)遙控系統(tǒng)的，所以開發(fā)一套先進(jìn)且裝船率較高的主機(jī)遙控模擬裝置對于建設(shè)輪機(jī)模擬器至關(guān)重要。綜合考察目前國內(nèi)裝船率較高的主機(jī)遙控系統(tǒng)類型，AutoChief C20是當(dāng)下最為先進(jìn)的主機(jī)遙控系統(tǒng)型號之一，幾乎占了新建遠(yuǎn)洋船舶40%以上的市場份額，而目前對其使用及維護(hù)管理經(jīng)驗(yàn)一般要在通過實(shí)際船舶操作才可獲得。本課題旨在開發(fā)一套可用于大型全任務(wù)輪機(jī)模擬器中的AC C20主機(jī)遙控系統(tǒng)模擬裝置并用于輪機(jī)管理人員培訓(xùn)中，從而使模擬器培訓(xùn)更加具有針對性，提高學(xué)員整體素質(zhì)和管理水平。 整體設(shè)計(jì)方案 AC C20采用CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)合局域網(wǎng)模型實(shí)現(xiàn)主機(jī)各項(xiàng)參數(shù)上傳及操縱指令的下達(dá)及各個控制位之間的數(shù)據(jù)通信，率先采用軟界面形式實(shí)現(xiàn)了主機(jī)遙控中的大部分功能，包括轉(zhuǎn)速調(diào)速、安保、邏輯控制等，這種形式不但大大簡化整個主機(jī)遙控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，減小了系統(tǒng)體積和重量，而且友好的人機(jī)交互功能更加方便調(diào)試和使用。實(shí)船系統(tǒng)主要包含以下模塊： ? 控制面板（Control panels） ? 遙控系統(tǒng)（Remote control system） ? 車鐘系統(tǒng)（Engine telegraph system） ? 主機(jī)安全系統(tǒng)（Engine safety system） ? 數(shù)字調(diào)速器（Digital governor system） ? 操縱記錄裝置（Manoeuvring recorder） ? 分布式處理單元（Distributed processing units） 在具體的輪機(jī)模擬器應(yīng)用中，部分功能及模塊可以做合理簡化和合并，主要需要設(shè)計(jì)制作內(nèi)容包含硬件中主機(jī)操縱裝置和核心控制面板部分及軟件整體功能模塊。 方案中所有設(shè)備均通過以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)采集和通信協(xié)議采用常規(guī)TCP/IP協(xié)議。各設(shè)備之間、駕控/集控單元采用RJ-45標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線通過交換機(jī)連接。主機(jī)模型在仿真服務(wù)內(nèi)運(yùn)行，通過以太網(wǎng)與駕/集控單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。AC C20主機(jī)遙控系統(tǒng)人機(jī)交互界面采用嵌入式開發(fā)板自行開發(fā)，基于Microsoft Win CE嵌入式開發(fā)平臺通過 2005仿真Kongsberg AC C20主機(jī)遙控系統(tǒng)各操作界面和邏輯控制功能。駕控、集控單元控制面板及主機(jī)操縱器自行設(shè)計(jì)并繪制圖紙，請外協(xié)廠家協(xié)助加工并調(diào)試。主機(jī)操縱器數(shù)據(jù)與控制面板之間通過RS-323總線連接，并在通信協(xié)議中加入奇偶校驗(yàn)方式保證通信數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。機(jī)旁應(yīng)急車鐘數(shù)據(jù)同樣采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，機(jī)旁主機(jī)操縱器通過RS232轉(zhuǎn)以太網(wǎng)協(xié)議與集控單元控制面板進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。各外圍設(shè)備如主機(jī)模型、主機(jī)氣動操縱系統(tǒng)、機(jī)艙圖解屏和其他外圍設(shè)備均通過以太網(wǎng)直接與仿真服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。以太網(wǎng)傳輸發(fā)方式可以保證仿真數(shù)據(jù)通信的實(shí)時性、可靠性，并且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，布線方便。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 根據(jù)國際海事組織(IMO)所制定的78/95 STCW公約規(guī)定高級輪機(jī)員及大專院校輪機(jī)專業(yè)畢業(yè)生必須進(jìn)行輪機(jī)模擬器培訓(xùn)后才能由當(dāng)?shù)睾Ｊ轮鞴軝C(jī)關(guān)頒發(fā)適任證書。在輪機(jī)模擬器培訓(xùn)及評估中超過1/3的內(nèi)容是關(guān)于主機(jī)遙控系統(tǒng)的，所以開發(fā)一套先進(jìn)且裝船率較高的主機(jī)遙控模擬裝置對于建設(shè)輪機(jī)模擬器至關(guān)重要。綜合考察目前國內(nèi)裝船率較高的主機(jī)遙控系統(tǒng)類型，AutoChief C20是當(dāng)下最為先進(jìn)的主機(jī)遙控系統(tǒng)型號之一，幾乎占了新建遠(yuǎn)洋船舶40%以上的市場份額，而目前對其使用及維護(hù)管理經(jīng)驗(yàn)一般要在通過實(shí)際船舶操作才可獲得。本課題旨在開發(fā)一套可用于大型全任務(wù)輪機(jī)模擬器中的AC C20主機(jī)遙控系統(tǒng)模擬裝置并用于輪機(jī)管理人員培訓(xùn)中，從而使模擬器培訓(xùn)更加具有針對性，提高學(xué)員整體素質(zhì)和管理水平。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1．AC C20采用千兆以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)主機(jī)各項(xiàng)參數(shù)上傳及操縱指令的下達(dá)及各個控制位之間的數(shù)據(jù)通信，采用軟界面形式實(shí)現(xiàn)了主機(jī)遙控中的大部分功能，包括轉(zhuǎn)速調(diào)速、安保、邏輯控制等，這種形式不但大大簡化整個主機(jī)遙控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，減小了系統(tǒng)體積和重量，而且友好的人機(jī)交互功能更加方便調(diào)試和使用。 2.采用WinCE操作系統(tǒng)作為軟件開發(fā)的平臺。選取Microsoft公司的VisualStudio.NET 2005開發(fā)平臺作為仿真軟件的開發(fā)環(huán)境，充分利用.NET Framework提供的圖形設(shè)備接口(GDI+)、ActiveX Data Objects.NET(ADO.NET)、Component Object Model(COM)等類庫資源，完成組件設(shè)計(jì)并整合成系統(tǒng)，完善船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)的其它功能。所開發(fā)的人機(jī)界面美觀實(shí)用，采用GDI+反鋸齒編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)了任意角度上指針的直線處理，克服了特殊角度線性失真現(xiàn)象。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物產(chǎn)品，現(xiàn)場演示。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本作品采用了較為先進(jìn)的Wince嵌入式開發(fā)平臺設(shè)計(jì)了軟件操作界面，并封裝了大量的自定義控件提高代碼可復(fù)用性，使整個系統(tǒng)代碼執(zhí)行效率提高，且開發(fā)式平臺有利于系統(tǒng)的進(jìn)一步維護(hù)、修改和升級。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采用通信速率較高的千兆以太網(wǎng)協(xié)議，增強(qiáng)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性。TCP/IP協(xié)議可以確保數(shù)據(jù)的實(shí)時性、可靠性，避免了仿真數(shù)據(jù)的丟失和控制不及時等因素。采用GDI+技術(shù)開發(fā)的多功能控件不僅有效提高了代碼編寫和執(zhí)行效率，而且克服了以往技術(shù)的線性失真現(xiàn)象，進(jìn)一步增強(qiáng)了界面的美觀性。針對仿真功能所開發(fā)的上位機(jī)軟件及故障設(shè)置功能對于輪機(jī)管理人員訓(xùn)練更為方便和有效。
同類課題研究水平概述
- 國產(chǎn)的輪機(jī)模擬器系統(tǒng)目前研究單位主要集中在多個航海類高等院校，多數(shù)產(chǎn)品目前無法進(jìn)入國際市場。原因之一是當(dāng)前我國造船行業(yè)雖然在量上達(dá)到了國際一流水品，但是普遍存在科技含量較低，多為重復(fù)性代工的行業(yè)現(xiàn)狀有關(guān)。在主機(jī)遙控系統(tǒng)方面，國產(chǎn)產(chǎn)品裝船率很低，并且大部分應(yīng)用于國內(nèi)航線上的小型船舶。進(jìn)一步提升我國造船也的科技含量是當(dāng)前船舶制造單位和各大科研院所所面臨的較為緊迫問題。國外的輪機(jī)模擬器及主機(jī)遙控系統(tǒng)研制以以挪威的Kongsberg公司目前處于國際領(lǐng)先水平，其產(chǎn)品具有較強(qiáng)的代表性，多年以來一直引領(lǐng)著行業(yè)發(fā)展趨勢。本作品在吸收當(dāng)前較為先進(jìn)的Kongberg AC C20主機(jī)遙控系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)出適用于大型全任務(wù)輪機(jī)模擬器的主機(jī)遙控系統(tǒng)。 目前輪機(jī)模擬器仿真系統(tǒng)中大量選用AC C20作為模擬對象，所主要采用的方法包括單臺計(jì)算機(jī)作為主機(jī)遙控系統(tǒng)仿真服務(wù)器的分布式仿真、采用分屏技術(shù)實(shí)現(xiàn)的多界面仿真等。分布式仿真方式存在多仿真服務(wù)器間數(shù)據(jù)同步問題，并且從原理上無法做到仿真實(shí)時性。分屏技術(shù)實(shí)現(xiàn)的仿真系統(tǒng)實(shí)際上是基于仿真服務(wù)器多屏幕顯示方案，系統(tǒng)布置缺少靈活性，并且對于同時需要駕控位、集控位等多位置仿真服務(wù)器間也存在數(shù)據(jù)同步問題。采用嵌入式仿真系統(tǒng)將是未來輪機(jī)模擬器仿真中的主要方向，其中主要問題是系統(tǒng)開發(fā)方法及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問題。
