加拿大CAE公司綜合平臺管理系統(tǒng)簡介

陳公昌

摘 要:綜合平臺管理系統(tǒng)(IPMS)是通過傳感器、計算機等監(jiān)控和管理艦船設(shè)備的一種自動化設(shè)備。目前歐美發(fā)達國家艦船應(yīng)用比較成熟。本文對加拿大CAE公司開發(fā)的綜合平臺管理系統(tǒng)進行了介紹。首先,介紹了該系統(tǒng)的系統(tǒng)組成模塊及其拓撲結(jié)構(gòu),然后,對系統(tǒng)中的基本組成模塊分別進行了介紹,在此基礎(chǔ)上,介紹了用戶可選擇添加的其它功能模塊。

關(guān)鍵詞:IPMS綜合平臺管理系統(tǒng)

中圖分類號:U665 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0014-01

自動化在現(xiàn)代艦船平臺上的廣泛的應(yīng)用,使得現(xiàn)代艦船的生存能力和操縱效率得到了空前的提高。對艦船平臺上不同的自動化應(yīng)用進行集成,可以使操作效率達到最優(yōu)化,同時有助于艦船減少艦員?？梢哉f,高度的集成化和自動化是現(xiàn)代艦船發(fā)展的必然趨勢。而實現(xiàn)高度集成和自動化的重要形式就是建立高效的艦船綜合平臺管理系統(tǒng)。

目前世界上主要海上大國都在加緊對艦船綜合平臺管理系統(tǒng)的研究,其中美國的ABB公司和加拿大的CAE公司在該領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先,在很多艦船上進行了成功應(yīng)用。我國近年來也正在積極開展相關(guān)的研究。為了解該技術(shù)在國際上的發(fā)展現(xiàn)狀,探討適合我國國情的艦船綜合平臺管理系統(tǒng),本文對比較有代表性的加拿大CAE公司開發(fā)的綜合平臺管理系統(tǒng)進行介紹。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

綜合平臺管理系統(tǒng)是一個分布式結(jié)構(gòu)的實時數(shù)字化控制系統(tǒng)。這個開放式的系統(tǒng)包含有用來進行數(shù)據(jù)的獲取、控制的遠程終端單元(RTU)和多功能控制臺,控制臺為處在船的不同地方的操作者提供人機交互界面(HMI)。整個系統(tǒng)通過冗余數(shù)據(jù)總線進行連接。系統(tǒng)通過多點傳送的方法保證總線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?同時,減少了總線上的數(shù)據(jù)通信量,縮短了數(shù)據(jù)延遲時間。數(shù)據(jù)總線的電纜被沿著船體獨立的進行布置,從而能使系統(tǒng)具有最大的生存能力。該開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)允許使用多種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)以滿足用戶的要求。它還允許綜合平臺管理系統(tǒng)通過域總線等接口與其他系統(tǒng)進行互聯(lián)。

系統(tǒng)集成了艦船推進系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、輔機和損管設(shè)備的監(jiān)視和控制系統(tǒng),除此之外,它還可以集成以下的功能模塊:船上訓(xùn)練系統(tǒng)OBTS;損害控制系統(tǒng) BDCS;數(shù)字化閉路電視系統(tǒng)CCTVS;基于情況(狀態(tài))的維護系統(tǒng)CBMS。

2基本集成模塊

2.1 人機交互界面

綜合平臺管理系統(tǒng)擁有先進的人機交互界面,是專為應(yīng)用在設(shè)備復(fù)雜的軍艦上而設(shè)計的。主人機交互界面設(shè)計為多功能控制臺的形式,一般布置在集控室和艦橋部位。動力艙室和其他有機器的艙室擁有嵌入式控制臺,用于損害管制和機旁控制。移動式操作單元利用嵌入式測試設(shè)備和軟件支持緊急情況下的控制操作和故障的及時發(fā)現(xiàn)并修理。系統(tǒng)通過采用集成的控制面板和高分辨率彩色監(jiān)視器來實現(xiàn)從控制臺進行控制和監(jiān)視。每個控制臺是多功能的,如果應(yīng)用適當?shù)拿艽a權(quán)限可以實現(xiàn)綜合平臺管理系統(tǒng)所有賦予的功能。平臺具有很強的生存能力。系統(tǒng)的平面、分層圖形方法(TLG)使得在不同縮放水平的信息實現(xiàn)自動過濾,保證了在任何時候有簡單易讀的顯示。

系統(tǒng)采用了幾種不同的頁面來顯示設(shè)備的總體情況、機械數(shù)據(jù)、系統(tǒng)圖表、趨勢圖、警報、事件和錯誤消息。綜合平臺管理系統(tǒng)內(nèi)置強大的警報處理技術(shù),可以過濾掉雜亂的警報從而減少操作者的工作量,提高操作者工作效率。

2.2 數(shù)據(jù)獲取和控制

系統(tǒng)接口可以至少接收100個信號和沒有數(shù)量限制的傳感器和探測器。為了管理如此大量的不同的信號,該綜合平臺管理系統(tǒng)通過使用不同密度的遠程終端單元獲得了一個靈活和高效的數(shù)據(jù)獲取、控制的途徑,這些遠程終端單元可以同大量不同種類的傳感器和探測器交互。這些交互數(shù)據(jù)可以直接通過電纜或者通過區(qū)域總線等傳遞到設(shè)備。遠程終端單元獲得設(shè)備傳感器數(shù)據(jù),進行合理性檢測,進行門限值檢查,當綜合平臺管理系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)需要時為它們傳遞數(shù)據(jù),處理自動控制流程,向控制器輸出控制信號,進行網(wǎng)上或者脫機嵌入式監(jiān)測。

2.3 燃氣輪機控制器

使用同樣的遠程終端單元硬件和軟件,該系統(tǒng)可以為當今新型軍艦上使用的多種型號的燃氣輪機提供氣輪機控制器。綜合平臺管理系統(tǒng)擁有的既可進行訓(xùn)練又可實際使用的、可升級的發(fā)動機控制模塊(ECM),為很多國家的海軍顯著的降低了設(shè)備的生命周期費用。

2.4 數(shù)據(jù)的記錄、分析和制作報表

綜合平臺管理系統(tǒng)持續(xù)記錄傳感器數(shù)據(jù)和控制命令的變化并為其標注日期和時間。每個控制臺有短期保存數(shù)據(jù)的能力,可以保存最近24個小時的數(shù)據(jù),而通過安裝在專門控制臺上的可拆卸式硬盤驅(qū)動器可以保存長時間的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)既可以在船上瀏覽,也可以通過岸基的設(shè)備進行分析。

3備選集成模塊

3.1 船上訓(xùn)練系統(tǒng)

綜合平臺管理系統(tǒng)包括一個先進的船上訓(xùn)練系統(tǒng),這時需要使操作控制臺工作在訓(xùn)練模式。除了一個留作值班外,其他所有的操作控制臺都可以置于訓(xùn)練模式,從而使船上所有的人員進行完整的訓(xùn)練。其中的1臺控制臺被指定為指揮設(shè)備,其他的控制臺在訓(xùn)練模式操作。如果一個或者一組值班模式的控制臺出現(xiàn)故障,其他處在訓(xùn)練模式的控制臺會自動轉(zhuǎn)換到值班模式。船上訓(xùn)練系統(tǒng)使用實時高保真仿真船體模型、平臺系統(tǒng)和設(shè)備,既可以實施先前設(shè)定的訓(xùn)練想定,又可以由船上的指揮員自己創(chuàng)建新的想定,這保證了訓(xùn)練有很強的真實感。

3.2 損害管制系統(tǒng)

損害管制系統(tǒng)功能模塊包括了如下的模塊。

損害部位標定:是傳統(tǒng)的、使用聲力電話和板上損管圖表作業(yè)的損管控制報告系統(tǒng)的替代。圖板被包含全船的、彩色的帶有標準損管符號標記的圖表代替。當損害信息一旦進入任何1臺控制臺,所有的控制臺會自動刷新。這可以為指揮員、技術(shù)軍官和損管人員提供一個實時、完整和動態(tài)刷新的損壞態(tài)勢圖。

自動損管系統(tǒng):用來協(xié)助操作人員在出現(xiàn)緊急狀態(tài)時做出快速和準確的反應(yīng)。

船舶穩(wěn)性計算機:可以為船員提供網(wǎng)上專家系統(tǒng)。本系統(tǒng)可以接受來自傳感器或手動輸入的數(shù)據(jù)以確定在正?；虼w損壞狀態(tài)下的船舶的穩(wěn)定性。此模塊可以計算重力、流體靜力學(xué)各值和波浪中船的運動。系統(tǒng)還可以提供提高艦船穩(wěn)定性的建議。

3.3 數(shù)字閉路電視系統(tǒng)

為了使綜合平臺管理系統(tǒng)減少操作人員,系統(tǒng)集成了一套數(shù)字閉路電視系統(tǒng)來對機艙和其它部位進行視頻監(jiān)控。彩色數(shù)碼監(jiān)視器可以利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)連接在綜合平臺管理系統(tǒng)控制臺,任何控制臺可以選擇顯示任何照相機的圖像;不過,火警或進水警報會在特定的控制臺上自動顯示。

3.4 基于狀態(tài)的維護系統(tǒng)

綜合平臺管理系統(tǒng)可以安裝振動監(jiān)控系統(tǒng)來對裝備狀態(tài)進行周期性的監(jiān)測。為了實現(xiàn)機械設(shè)備的預(yù)先監(jiān)測,平臺采用專家系統(tǒng)軟件為維護人員提供關(guān)于設(shè)備維護需求的建議?；谠O(shè)備狀態(tài)的而不是定期的維護大大降低了艦船生命周期內(nèi)的總費用?；跔顟B(tài)的維護系統(tǒng)自動監(jiān)測聯(lián)機的加速計、轉(zhuǎn)速計、主機、軸承、發(fā)電機的位移探針。

參考文獻

[1] IPMS－INTEGRATED PLATFORM MANAGEMENT SYSTEM[EB/OL].www.cae.com.