轮机模拟器及其关键技术
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Hale Waihona Puke Baidu
Ｓ ａａｅｓ 公约 最新 修正 案 （ ｅｆｒｒ） 简称 马尼 拉修 正 案 ） 并 ， 将于 ２ｌ ０ ２年正 式生 效 ， 中将使 用模 拟器 对船 员进 其
行 培 训 和 发 证 的 相 关 规 则 作 了 相 应 强 化 ， 适 应 这 为
一
需 要 ， 新 研 制 了 基 于 以 太 网 技 术 的 全 任 务 轮 机 最
机 关或 其认 可 机构 所颁 发 的适任 证 书前 必须在 经 过
认 可 的轮 机模 拟器 系统 中进 行 规定 时 间的训 练并 取
发 展 。２ １— ６ 菲律 宾 马 尼拉 召 开 的外 交 大会 上 ０ ００ 在
通过了 Ｓ ＴＣＷ （ｎ ｅ ｎ ｔ ｎ ｌ ｎ ｅ ｔ ｎ Ｓ ａ ｄ ｎ ｓ Ｉ ｔ ｒ ａｉ ａ ｏ Ｃｏ ｖ ｎ ｉ ｔ ｎ ａ ｄ ｏ
理 工 大 学 、 海 海 事 大 学 、 海 船 舶 自 动 化 研 究 所 上 上 等 。近 年 来 ， 际 船 员 市 场 重 心 逐 渐 转 移 到 亚 洲 特 国
别 是 中国大 陆地 区 ， 员 输 出数 量 及 国 内航 运 市场 船
船 员 需 求 量 快 速 增 长 ， 内 轮 机 模 拟 器 研 究 也 迅 速 国
海
２１ ０ 第 ｌ ２年 期
ｏ Ｔｒ ｉ ｎ ｆ ａ ｎｉ ｇ， Ｃｅ ｔｆｃ ｔｏ ａ ｄ ｒ ｉｉａ ｉ ｎ ｎ Ｗ ａ ｃ ｔ ｈｋｅ ｐｉ ｇ ｏ ｅ ｎ ｆ ｒ
机 处理 各种 数据 和信 号， 大大 改善 了通 信 质量 。
现 场 总 线 （ ｉｌｂ ｓ 技 术 与 工 业 自动 化 控 制 的 Ｆｅｄ ｕ ） 发 展 紧 密 相 连 ， 有 开 放 式 、 字 化 、 向 串 行 、 节 具 数 双 多 点 等 特 征 ， 于 现 场 总 线 的 控 制 方 式 被 称 为 第 五 代 基 控 制 系 统 。 由 于 现 场 总 线 简 单 、 靠 、 济 实 用 等 一 可 经 系列 突出 的优点 ， 而 被广 泛应用 于 工业 控制 领域 。 冈
ｕｌｔｏ ｅ ｈｎ ｏｇ ｎ ｎｔ ｌｉ ｎｔｃ ａ ｉｎ ｔ ｃ ｏｌ ｙ ａ ｄ ｉ ｅ ｌ ｇｅ ｏｎｔｏ ｅ ｈ ｎ ｅ ｌ ｍ ｅ ｆＤ Ｍ Ｓ一 ０１ ｎｇｉ ｏ ｒ ｌｍ ｔ ｏｄ ｉ ｄ ｖｅｏｐ ｎｔｏ ２ ０ ｅ ｎｅｒ ｏｍ ｉ ｕ ａｏｒａ ｅｄｉｃ ｓ ｅ ． ｓｍ ｌ ｔ ｒ ｓ ｕ ｓ ｄ Ｔ ｈ ｅ ｄｅ ｉ ｓｉ ｐｒ ｅ ｉ ｕ ａ ｉｎ ｕａ ｉｙ ａ ｄ ｐ ａ ｔｃ ｌｐ ｆ ｒ ａ ｅ，ｗ ｈｉｈ ｍ ａ ｈｅｓｍ ｕｌｔ ｒｕｐ ａ ｄ ｆｏｍ ｅ ｎ ｗ ｓｇｎ ｈａ ｍ ｏｖ ｄ ｓｍ ｌ ｔｏ ｑ ｌｔ ｎ ｒ ｃ ｉａ ｅｒｏ ｍ ｎｃ ｃ ｄｅｔ ｉ ａ ｏ ｇｒ ｄｅ ｒ
全 任务仿 真 及 网络化 仿真 等几类 。 目前 国外进 行 轮 机模 拟研 究 的主要 机 构 有挪 威 的 Ｋｏ ＮＧＳ Ｅ Ｂ ＲＧ公
司 、 国 的 ＴＲＡＮＳ 英 ＡＳ公 司 、 国 Ｓ ＥＭ Ｅ 德 Ｉ ＮＳ公 司 、
日本 ＭＩ ＵＢ Ｓ 等 ， 内 的大 连 海 事 大学 、 ＴＳ Ｉ ＨＩ 国 武汉
ｍｏ ｅ ｉｇ，ｓ ｓ ｅ ｓｍｕ ａ ｉｎ ａ ｄ ｏ ｔ ｉ ｔ ｎ，ｎ ｔ ｒ ｏ ｄｌ ｎ ｙ ｔ ｍ ｉ ｌｔｏ ｎ ｐ ｉ ｚ ｉ ｍ ａ ｏ ｅ ｗｏ ｋ ｃ ｍｍ ｕ ｉａ ｉ ｎ ｎ ｏ ｔｏ ，ｖｒ ｕ ｌ ｅ ｌ ｙ ｅｅ ｎ ｃ ｔ ｓ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｉｔ ａ ｒ ａ ｉ ｔ ．，ａ ｌ ａ ｏ ｔ ｓ ｗｅ ｌ ｓ ｖ ｒ ｕ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉｓ ｉ ｈ ｉｌ ｓｏ ｎ ｕ ｔｙ ｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｔｏ ｕ ｎ ｅ ｗｏ ｋ ｅ ｃ ａ ｉ ｓｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｎ ｔ ｅ ｆ ｄ ｆｉ ｄ ｓ ｒ ｏ ｔｏ ，ｃ ｎ ｒ ｌ ｓａ ｄ ｎ ｔ ｒ ｔ ．Ｔｈ ｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｄ ａ ｃ ｄ ｓｍ— ｏ ｅ ｂ ｅａ ｐ ｉ ｔｏ ｆａ ｖ ｎ ｅ ｉ ｃ
模 拟 器 Ｄ Ｓ２ ｌ 。 Ｍ Ｏ ０
ｌ 主 要 研 究 问题
１ １ 模 型 ．
根据采 用 的通 信标 准不 同 ， 现场 总线 有多 种形式 ， 较
为 常 用 的 是 ＣＡＮ（ ｏ ｔｏｌｒＡｒａＮｅｗｏ ｋ 总 线 ， Ｃ ｎｒｌ ｅ ｔ ｒ ） ｅ
它具有 通 信速 率高 、 直接 传输 距 离远 、 可挂 接 设备 多 等优点 ， 网络上 任 意节 点在 任 意 时 刻 可 主 动 向 其 它 节 点发 送信 息 ， 支持 点 对点 、 一点 对 多点 和全局 广播 多种方 式 发送 和 接 受 数 据 。Ｃ ＡＮ 总线 技 术 在 轮机 模 拟器 中的应用 ， 得 轮 机 模 拟 器 由集 巾式仿 真 向 使
第 ３ ５卷 第 １ 期 ２１ ０ ２年 ３月
中 国 航
海
Ｖｏ ． ５ ＮＯ． １３ １
Ｍ ａ ．２ ２ ｒ Ｏ１
Ｎ Ａ Ｖ Ｉ Ａ ＴＩ Ｎ Ｇ Ｏ ＯＦ Ｈ Ｉ Ａ Ｃ Ｎ
文 章 编 号 ： ０ ０— ４ ５ （ ０ ２） １— ０ ３ １０ ６３２１ Ｏ ０ ５— ０ ６
船 舶航 行安 全很 大 程度 上依 赖于 轮机 管理 人 员 的经验 和 能力 ， 用计 算 机 模 拟 技 术 对 轮 机 管 理人 应 员 进行 仿 真环境 下 的培 训是 快速 提高 管理 经验 的有 效 手段 。轮机模 拟 器采 用半 实物 仿真 方法 搭建 具 有 高 度 实船 相似性 的模 拟 操 作 平 台 ， 模 拟设 备 上操 在 作 可 以获得 与 实船 相 近 的系 统 响 应 过程 ， 够 完成 能 实 际 系统 中无 法或 不 允 许 执 行 的 操 作训 练 ， 服 实 克 船 训练 受 船舶状 况 、 航行 区域 及 环 境 等 制 约 因 素 的 限制 ， 效 降低 培训 成 本 ， 升培 训质 量 和效率 。根 有 提
制 方 法 提 升 轮 机 模 拟 器 品 质 及 实 用 性 能 的研 究 方 向 ， 其 由操 作 级应 用 扩 展 至 管 理 级 及 工 程 论 证 级 应 用 。 使
关键词 ： 舶 、 船工程 ； 机模拟器 ； 学模 型； 线技术 ； 船 舰 轮 数 总 虚拟 现 实 ； 入 式 仿 真 嵌
轮 机 模 拟 器 及 其 关 键 技 术
贾 宝柱 ， 曹 辉 张 均 东 林 叶锦 ， ，
（１ 大连 海事 大学 轮 机工 程学 院 ， 宁 大连 ｌ ６ ２ ； ． 辽 １ ０ ６ ２ 上 海交 通大 学 船舶 与海 洋工 程 国家 实验 室 ，上海 ２ ０ ３ ） ． ０ ０ ０
轮 机 模 拟 器 经 历 了 由集 巾式 仿 真 到 分 布 式 仿 真 ， 到集 巾式 仿 真 的 ｜ 再 二个重 要 阶段 。早期 的 轮 机 模 拟器 采用 集 中式 仿 真 结 构 ， 采 用 单 台计算 机模 即 拟 船舶 主要 动力 设 备及 系统 。采用 单 机集 中式 仿 真 可 以避 免 传输 延迟 所 造 成 的数 据 不 同 步 ， 是 对 仿 但 真计算 机 性能要 求 较 高 ， 因此 早 期 的轮 机 仿 真 系 统 注重 系统 逻辑及 趋 势 仿 真 ， 练 任 务也 侧 重 于 基 本 训
“
ｏ ｅａ ｉｎ ｌｖ ｌ ｔ ｍａ ａ ｅ ｎ ｎ ｒｊｃ ｅ ｉｃ ｔ ｎｌｖ ｌ． ｐ ｒｔ ｅ ｅ” Ｏ“ ｎ ｇ ｍｅ ｔａ ｄ ｐ ｏｅ ｔｖ ｒｆ ａｉ ｅ ｅ” ｏ ｉ ｏ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ： ｓ ｐ， ｎ ｖａ ｎｇｉ ｅ ｉ ｄｓ ｈｉ ａ ｌｅ ｎｅ ｒｎｇ；ｍ ａ ｉ ｎｇｉ ｏ ｍ ｉ ｕ ａ ｏ ｒｎｅ ｅ ｎｅｒ ｏ ｓｍ ｌ ｔ ｒ，ｍ ａ ｈｅ ａ ｉａ ｏｄ ｌ ｔ ｍ ｔｃ ｌｍ ｅ ，ｂｕ ｅ ｈｎｑｕｅ ｖｒ ｕ ｌｒ — ｓｔｃ ｉ ； ｉｔ ａ ｅ ａｉｙ， ｅ ｂｅ ｌｔ ｍ ｄｄｅ ｉ ｕｌ ｉｎ ｄ ｓｍ ａｔｏ
（ Ｏ ８Ｓ ２ ２ Ｏ Ｏ２ ）
作 者 简 介 ： 宝柱 （ ９４） 男 ， 宁 阜 新 人 ， 教 授 ， 士 ， 要 从 事 轮 机 控 制 与 仿 真 的 研 究 。Ｅｍａ ：ｉｂｈ ｍａｌｃｍ． 贾 １７ 一 ， 辽 副 博 主 — ｉ ｊ ｚ ＠ｇ ｉ ｏ ｌ ａ ．
３ ６
中 同 航
摘 要 ： 机模拟器研究涉及数 学建模 、 轮 系统 仿 真 与优 化 、 网络 通 信 与控 制 、 拟 现 实 等 多 学 科 内 容 ， 且 与 工 业 控 虚 并
制 、 线 技 术 、 络 技 术 等 密 切 相 关 。结 合 ＤＭＳ２ １ 总 网 一０ ０型 轮 机 模 拟 器 研 究 工 作 ， 出 采 用 先 进 的 仿 真 技 术 及 智 能控 指
据 国 际 海 事 组 织 颁 布 的《 员 培 训 、 证 和 值 班 标 准 海 发 国 际 公 约 》 定 ， 级 轮 机 管 理 人 员 在 取 得 当局 主 管 规 高
得合 格证 书 。
应用 轮 机模拟 器进 行船 员 培 训 始 于 ２ ０世 纪 ７ ０
年代 ， 分 为单机 逻 辑 仿 真 、 机 分 布式 仿 真 、 型 可 多 大
收 稿 日期 ： ０ 卜１ ０ ２ １ １２
基 金项 目 ： 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 金 （ ０ ｌ 中 ２ １ ＱＮ１１ ； 宁 省 重 点 实 验 室 项 目 （ Ｓ ０ ０ １ ） 辽 宁 省 教 育 厅 科 技 研 究 项 Ｅ １） 辽 Ｌ ２ １０ ； ９ ｔ
容 。系统 逻辑关 系描 述 模 型 一 般 被 称 为 逻辑 模 型 。 逻 辑模 型通 常 比较 简单 ， 重系统 输 入 、 出之 间的 注 输
逻 辑 关 系 。 描 述 系 统 输 入 、 出 定 量 关 系 的 模 型 为 输 数 学 模 型 ， 反 映 了 系 统 运 行 的机 理 ， 用 于 系 统 分 它 常
Ａｂ ｔａ ｔ Ｍ ａ ｉ ｅ ｅ ｓｒｃ ： ｒｎ ｎｇｉ ｏ ｎｅｒ ｏｍ ｉ ｕｌｔｏｎ ａ ｐｌｅ ｎｏｗｌｄｇｅ ｆｏ ｄ ａ ｅ ｏｆｄ ｓ ｉ ｌｎｅ ｓｍ ａ ｉ ｐ ｉｓ ｋ ｅ ｒ ｍ ａ ｗｉ ｅ ｒ ｎｇ ｉｃ ｐ ｉ ｓ，ｓ ｈ ａ ａ ｈｅ ａ ｉａ ｕｃ ｓ ｍ ｔ ｍ ｔｃ ｌ
分 布 式 仿 真 模 式 发 展 。 。 １ ３ 系 统 结 构 ．
模 型 和 通 信 一 直 是 轮 机 模 拟 器 研 究 历 程 中 的 两
个 重要 课题 。模 型 是指 描述 系统 及设 备 工作 过程 的
数 学及 逻辑 关 系描 述 ， 轮 机 模 拟 器 研 究 的 核 心 内 是
（ ． Ｍ ａ ｉ ｇｉ ｅ ｒｎ ｌｅ １ ｒｎｅ Ｅｎ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｃｏ ｌｇｅ，Ｄａ ｉ ｎ Ｍ ａ ｉｉ ｅ Ｕ ｎｉ ｅ ｓｔ ｌａ ｒｔｍ ｖ ｒ ｉｙ， Ｄａ ｉ ｎ １ ６ ６， Ｃｈ ｎ ｌａ １ ０２ ｉ ａ；
２ ｔ ｔ ｂ ｒ ｔ ｒ ｆＯｃ ａ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ．Ｓ ａ ｅＬａ ｏ ａｏ ｙ ｏ ｅ ｎ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ，Ｓ ａ ｇ ａ ｉｏ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ，Ｓ ａ ｇ ａ ０ ０ ０，Ｃｈ ｎ ） ｈ ｎ ｈ ｉ ａ ｔ ｎ ｉｅ ｓｔ Ｊ ｈｎ ｈ ｉ ０３ ２ ｉａ
中 图分 类 号 ： ７ ． ； Ｐ ９ ． Ｕ６ ６ ４ Ｔ ３ １ ９ 文献标志码 ： Ａ
Ｍ ａ ｉ ｅ Ｅｎｇ ｎｅ Ｒｏ ｍ ｉ ｕ ａ ｏ ｎ ｔ ｙ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｅ ｒｎ ｉ ｏ Ｓ ｍ ｌ ｔ ｒ ａ ｄ Ｉ ｓ Ｋｅ ｃ ｎｏ ｏ ｉｓ
Ｊｉ ｏ ｈ Ｃａ ｕ ， Ｚ ａ ｇＪｕ ｄ ｎ ， Ｌｉ ｅ ｉ ａＢａ ｚ ｕ ～， ｏＨ ｉ ｈ ｎ ｎ ｏ ｇ ｎＹ ｊｎ
Ｓ ａａｅｓ 公约 最新 修正 案 （ ｅｆｒｒ） 简称 马尼 拉修 正 案 ） 并 ， 将于 ２ｌ ０ ２年正 式生 效 ， 中将使 用模 拟器 对船 员进 其
行 培 训 和 发 证 的 相 关 规 则 作 了 相 应 强 化 ， 适 应 这 为
一
需 要 ， 新 研 制 了 基 于 以 太 网 技 术 的 全 任 务 轮 机 最
机 关或 其认 可 机构 所颁 发 的适任 证 书前 必须在 经 过
认 可 的轮 机模 拟器 系统 中进 行 规定 时 间的训 练并 取
发 展 。２ １— ６ 菲律 宾 马 尼拉 召 开 的外 交 大会 上 ０ ００ 在
通过了 Ｓ ＴＣＷ （ｎ ｅ ｎ ｔ ｎ ｌ ｎ ｅ ｔ ｎ Ｓ ａ ｄ ｎ ｓ Ｉ ｔ ｒ ａｉ ａ ｏ Ｃｏ ｖ ｎ ｉ ｔ ｎ ａ ｄ ｏ
理 工 大 学 、 海 海 事 大 学 、 海 船 舶 自 动 化 研 究 所 上 上 等 。近 年 来 ， 际 船 员 市 场 重 心 逐 渐 转 移 到 亚 洲 特 国
别 是 中国大 陆地 区 ， 员 输 出数 量 及 国 内航 运 市场 船
船 员 需 求 量 快 速 增 长 ， 内 轮 机 模 拟 器 研 究 也 迅 速 国
海
２１ ０ 第 ｌ ２年 期
ｏ Ｔｒ ｉ ｎ ｆ ａ ｎｉ ｇ， Ｃｅ ｔｆｃ ｔｏ ａ ｄ ｒ ｉｉａ ｉ ｎ ｎ Ｗ ａ ｃ ｔ ｈｋｅ ｐｉ ｇ ｏ ｅ ｎ ｆ ｒ
机 处理 各种 数据 和信 号， 大大 改善 了通 信 质量 。
现 场 总 线 （ ｉｌｂ ｓ 技 术 与 工 业 自动 化 控 制 的 Ｆｅｄ ｕ ） 发 展 紧 密 相 连 ， 有 开 放 式 、 字 化 、 向 串 行 、 节 具 数 双 多 点 等 特 征 ， 于 现 场 总 线 的 控 制 方 式 被 称 为 第 五 代 基 控 制 系 统 。 由 于 现 场 总 线 简 单 、 靠 、 济 实 用 等 一 可 经 系列 突出 的优点 ， 而 被广 泛应用 于 工业 控制 领域 。 冈
ｕｌｔｏ ｅ ｈｎ ｏｇ ｎ ｎｔ ｌｉ ｎｔｃ ａ ｉｎ ｔ ｃ ｏｌ ｙ ａ ｄ ｉ ｅ ｌ ｇｅ ｏｎｔｏ ｅ ｈ ｎ ｅ ｌ ｍ ｅ ｆＤ Ｍ Ｓ一 ０１ ｎｇｉ ｏ ｒ ｌｍ ｔ ｏｄ ｉ ｄ ｖｅｏｐ ｎｔｏ ２ ０ ｅ ｎｅｒ ｏｍ ｉ ｕ ａｏｒａ ｅｄｉｃ ｓ ｅ ． ｓｍ ｌ ｔ ｒ ｓ ｕ ｓ ｄ Ｔ ｈ ｅ ｄｅ ｉ ｓｉ ｐｒ ｅ ｉ ｕ ａ ｉｎ ｕａ ｉｙ ａ ｄ ｐ ａ ｔｃ ｌｐ ｆ ｒ ａ ｅ，ｗ ｈｉｈ ｍ ａ ｈｅｓｍ ｕｌｔ ｒｕｐ ａ ｄ ｆｏｍ ｅ ｎ ｗ ｓｇｎ ｈａ ｍ ｏｖ ｄ ｓｍ ｌ ｔｏ ｑ ｌｔ ｎ ｒ ｃ ｉａ ｅｒｏ ｍ ｎｃ ｃ ｄｅｔ ｉ ａ ｏ ｇｒ ｄｅ ｒ
全 任务仿 真 及 网络化 仿真 等几类 。 目前 国外进 行 轮 机模 拟研 究 的主要 机 构 有挪 威 的 Ｋｏ ＮＧＳ Ｅ Ｂ ＲＧ公
司 、 国 的 ＴＲＡＮＳ 英 ＡＳ公 司 、 国 Ｓ ＥＭ Ｅ 德 Ｉ ＮＳ公 司 、
日本 ＭＩ ＵＢ Ｓ 等 ， 内 的大 连 海 事 大学 、 ＴＳ Ｉ ＨＩ 国 武汉
ｍｏ ｅ ｉｇ，ｓ ｓ ｅ ｓｍｕ ａ ｉｎ ａ ｄ ｏ ｔ ｉ ｔ ｎ，ｎ ｔ ｒ ｏ ｄｌ ｎ ｙ ｔ ｍ ｉ ｌｔｏ ｎ ｐ ｉ ｚ ｉ ｍ ａ ｏ ｅ ｗｏ ｋ ｃ ｍｍ ｕ ｉａ ｉ ｎ ｎ ｏ ｔｏ ，ｖｒ ｕ ｌ ｅ ｌ ｙ ｅｅ ｎ ｃ ｔ ｓ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｉｔ ａ ｒ ａ ｉ ｔ ．，ａ ｌ ａ ｏ ｔ ｓ ｗｅ ｌ ｓ ｖ ｒ ｕ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉｓ ｉ ｈ ｉｌ ｓｏ ｎ ｕ ｔｙ ｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｔｏ ｕ ｎ ｅ ｗｏ ｋ ｅ ｃ ａ ｉ ｓｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｎ ｔ ｅ ｆ ｄ ｆｉ ｄ ｓ ｒ ｏ ｔｏ ，ｃ ｎ ｒ ｌ ｓａ ｄ ｎ ｔ ｒ ｔ ．Ｔｈ ｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｄ ａ ｃ ｄ ｓｍ— ｏ ｅ ｂ ｅａ ｐ ｉ ｔｏ ｆａ ｖ ｎ ｅ ｉ ｃ
模 拟 器 Ｄ Ｓ２ ｌ 。 Ｍ Ｏ ０
ｌ 主 要 研 究 问题
１ １ 模 型 ．
根据采 用 的通 信标 准不 同 ， 现场 总线 有多 种形式 ， 较
为 常 用 的 是 ＣＡＮ（ ｏ ｔｏｌｒＡｒａＮｅｗｏ ｋ 总 线 ， Ｃ ｎｒｌ ｅ ｔ ｒ ） ｅ
它具有 通 信速 率高 、 直接 传输 距 离远 、 可挂 接 设备 多 等优点 ， 网络上 任 意节 点在 任 意 时 刻 可 主 动 向 其 它 节 点发 送信 息 ， 支持 点 对点 、 一点 对 多点 和全局 广播 多种方 式 发送 和 接 受 数 据 。Ｃ ＡＮ 总线 技 术 在 轮机 模 拟器 中的应用 ， 得 轮 机 模 拟 器 由集 巾式仿 真 向 使
第 ３ ５卷 第 １ 期 ２１ ０ ２年 ３月
中 国 航
海
Ｖｏ ． ５ ＮＯ． １３ １
Ｍ ａ ．２ ２ ｒ Ｏ１
Ｎ Ａ Ｖ Ｉ Ａ ＴＩ Ｎ Ｇ Ｏ ＯＦ Ｈ Ｉ Ａ Ｃ Ｎ
文 章 编 号 ： ０ ０— ４ ５ （ ０ ２） １— ０ ３ １０ ６３２１ Ｏ ０ ５— ０ ６
船 舶航 行安 全很 大 程度 上依 赖于 轮机 管理 人 员 的经验 和 能力 ， 用计 算 机 模 拟 技 术 对 轮 机 管 理人 应 员 进行 仿 真环境 下 的培 训是 快速 提高 管理 经验 的有 效 手段 。轮机模 拟 器采 用半 实物 仿真 方法 搭建 具 有 高 度 实船 相似性 的模 拟 操 作 平 台 ， 模 拟设 备 上操 在 作 可 以获得 与 实船 相 近 的系 统 响 应 过程 ， 够 完成 能 实 际 系统 中无 法或 不 允 许 执 行 的 操 作训 练 ， 服 实 克 船 训练 受 船舶状 况 、 航行 区域 及 环 境 等 制 约 因 素 的 限制 ， 效 降低 培训 成 本 ， 升培 训质 量 和效率 。根 有 提
制 方 法 提 升 轮 机 模 拟 器 品 质 及 实 用 性 能 的研 究 方 向 ， 其 由操 作 级应 用 扩 展 至 管 理 级 及 工 程 论 证 级 应 用 。 使
关键词 ： 舶 、 船工程 ； 机模拟器 ； 学模 型； 线技术 ； 船 舰 轮 数 总 虚拟 现 实 ； 入 式 仿 真 嵌
轮 机 模 拟 器 及 其 关 键 技 术
贾 宝柱 ， 曹 辉 张 均 东 林 叶锦 ， ，
（１ 大连 海事 大学 轮 机工 程学 院 ， 宁 大连 ｌ ６ ２ ； ． 辽 １ ０ ６ ２ 上 海交 通大 学 船舶 与海 洋工 程 国家 实验 室 ，上海 ２ ０ ３ ） ． ０ ０ ０
轮 机 模 拟 器 经 历 了 由集 巾式 仿 真 到 分 布 式 仿 真 ， 到集 巾式 仿 真 的 ｜ 再 二个重 要 阶段 。早期 的 轮 机 模 拟器 采用 集 中式 仿 真 结 构 ， 采 用 单 台计算 机模 即 拟 船舶 主要 动力 设 备及 系统 。采用 单 机集 中式 仿 真 可 以避 免 传输 延迟 所 造 成 的数 据 不 同 步 ， 是 对 仿 但 真计算 机 性能要 求 较 高 ， 因此 早 期 的轮 机 仿 真 系 统 注重 系统 逻辑及 趋 势 仿 真 ， 练 任 务也 侧 重 于 基 本 训
“
ｏ ｅａ ｉｎ ｌｖ ｌ ｔ ｍａ ａ ｅ ｎ ｎ ｒｊｃ ｅ ｉｃ ｔ ｎｌｖ ｌ． ｐ ｒｔ ｅ ｅ” Ｏ“ ｎ ｇ ｍｅ ｔａ ｄ ｐ ｏｅ ｔｖ ｒｆ ａｉ ｅ ｅ” ｏ ｉ ｏ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ： ｓ ｐ， ｎ ｖａ ｎｇｉ ｅ ｉ ｄｓ ｈｉ ａ ｌｅ ｎｅ ｒｎｇ；ｍ ａ ｉ ｎｇｉ ｏ ｍ ｉ ｕ ａ ｏ ｒｎｅ ｅ ｎｅｒ ｏ ｓｍ ｌ ｔ ｒ，ｍ ａ ｈｅ ａ ｉａ ｏｄ ｌ ｔ ｍ ｔｃ ｌｍ ｅ ，ｂｕ ｅ ｈｎｑｕｅ ｖｒ ｕ ｌｒ — ｓｔｃ ｉ ； ｉｔ ａ ｅ ａｉｙ， ｅ ｂｅ ｌｔ ｍ ｄｄｅ ｉ ｕｌ ｉｎ ｄ ｓｍ ａｔｏ
（ Ｏ ８Ｓ ２ ２ Ｏ Ｏ２ ）
作 者 简 介 ： 宝柱 （ ９４） 男 ， 宁 阜 新 人 ， 教 授 ， 士 ， 要 从 事 轮 机 控 制 与 仿 真 的 研 究 。Ｅｍａ ：ｉｂｈ ｍａｌｃｍ． 贾 １７ 一 ， 辽 副 博 主 — ｉ ｊ ｚ ＠ｇ ｉ ｏ ｌ ａ ．
３ ６
中 同 航
摘 要 ： 机模拟器研究涉及数 学建模 、 轮 系统 仿 真 与优 化 、 网络 通 信 与控 制 、 拟 现 实 等 多 学 科 内 容 ， 且 与 工 业 控 虚 并
制 、 线 技 术 、 络 技 术 等 密 切 相 关 。结 合 ＤＭＳ２ １ 总 网 一０ ０型 轮 机 模 拟 器 研 究 工 作 ， 出 采 用 先 进 的 仿 真 技 术 及 智 能控 指
据 国 际 海 事 组 织 颁 布 的《 员 培 训 、 证 和 值 班 标 准 海 发 国 际 公 约 》 定 ， 级 轮 机 管 理 人 员 在 取 得 当局 主 管 规 高
得合 格证 书 。
应用 轮 机模拟 器进 行船 员 培 训 始 于 ２ ０世 纪 ７ ０
年代 ， 分 为单机 逻 辑 仿 真 、 机 分 布式 仿 真 、 型 可 多 大
收 稿 日期 ： ０ 卜１ ０ ２ １ １２
基 金项 目 ： 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 金 （ ０ ｌ 中 ２ １ ＱＮ１１ ； 宁 省 重 点 实 验 室 项 目 （ Ｓ ０ ０ １ ） 辽 宁 省 教 育 厅 科 技 研 究 项 Ｅ １） 辽 Ｌ ２ １０ ； ９ ｔ
容 。系统 逻辑关 系描 述 模 型 一 般 被 称 为 逻辑 模 型 。 逻 辑模 型通 常 比较 简单 ， 重系统 输 入 、 出之 间的 注 输
逻 辑 关 系 。 描 述 系 统 输 入 、 出 定 量 关 系 的 模 型 为 输 数 学 模 型 ， 反 映 了 系 统 运 行 的机 理 ， 用 于 系 统 分 它 常
Ａｂ ｔａ ｔ Ｍ ａ ｉ ｅ ｅ ｓｒｃ ： ｒｎ ｎｇｉ ｏ ｎｅｒ ｏｍ ｉ ｕｌｔｏｎ ａ ｐｌｅ ｎｏｗｌｄｇｅ ｆｏ ｄ ａ ｅ ｏｆｄ ｓ ｉ ｌｎｅ ｓｍ ａ ｉ ｐ ｉｓ ｋ ｅ ｒ ｍ ａ ｗｉ ｅ ｒ ｎｇ ｉｃ ｐ ｉ ｓ，ｓ ｈ ａ ａ ｈｅ ａ ｉａ ｕｃ ｓ ｍ ｔ ｍ ｔｃ ｌ
分 布 式 仿 真 模 式 发 展 。 。 １ ３ 系 统 结 构 ．
模 型 和 通 信 一 直 是 轮 机 模 拟 器 研 究 历 程 中 的 两
个 重要 课题 。模 型 是指 描述 系统 及设 备 工作 过程 的
数 学及 逻辑 关 系描 述 ， 轮 机 模 拟 器 研 究 的 核 心 内 是
（ ． Ｍ ａ ｉ ｇｉ ｅ ｒｎ ｌｅ １ ｒｎｅ Ｅｎ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｃｏ ｌｇｅ，Ｄａ ｉ ｎ Ｍ ａ ｉｉ ｅ Ｕ ｎｉ ｅ ｓｔ ｌａ ｒｔｍ ｖ ｒ ｉｙ， Ｄａ ｉ ｎ １ ６ ６， Ｃｈ ｎ ｌａ １ ０２ ｉ ａ；
２ ｔ ｔ ｂ ｒ ｔ ｒ ｆＯｃ ａ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ．Ｓ ａ ｅＬａ ｏ ａｏ ｙ ｏ ｅ ｎ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ，Ｓ ａ ｇ ａ ｉｏ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ，Ｓ ａ ｇ ａ ０ ０ ０，Ｃｈ ｎ ） ｈ ｎ ｈ ｉ ａ ｔ ｎ ｉｅ ｓｔ Ｊ ｈｎ ｈ ｉ ０３ ２ ｉａ
中 图分 类 号 ： ７ ． ； Ｐ ９ ． Ｕ６ ６ ４ Ｔ ３ １ ９ 文献标志码 ： Ａ
Ｍ ａ ｉ ｅ Ｅｎｇ ｎｅ Ｒｏ ｍ ｉ ｕ ａ ｏ ｎ ｔ ｙ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｅ ｒｎ ｉ ｏ Ｓ ｍ ｌ ｔ ｒ ａ ｄ Ｉ ｓ Ｋｅ ｃ ｎｏ ｏ ｉｓ
Ｊｉ ｏ ｈ Ｃａ ｕ ， Ｚ ａ ｇＪｕ ｄ ｎ ， Ｌｉ ｅ ｉ ａＢａ ｚ ｕ ～， ｏＨ ｉ ｈ ｎ ｎ ｏ ｇ ｎＹ ｊｎ