船舶輔鍋爐模擬器發(fā)展探討

摘 要：船舶輔鍋爐是船舶的重要設(shè)備之一，也是船舶較早實(shí)現(xiàn)自動控制的設(shè)備之一。船舶輔鍋爐的操作管理對船舶安全非常重要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，船舶輔鍋爐模擬器也得到了很快的發(fā)展。近幾年國內(nèi)各院校也先后研發(fā)了船舶輔鍋爐模擬器，為我國優(yōu)質(zhì)船員的培養(yǎng)做出了重要貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：船舶輔鍋爐 模擬器 操作管理

中圖分類號：U664 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0063-01

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，船舶配員越來越少，船舶對船員的技術(shù)素質(zhì)要求也越來越高，對船舶輔鍋爐安全、有效地操作要求也越來越高。船舶輔鍋爐操作是船舶二、三管輪必考的實(shí)操評估項(xiàng)目之一。

1 船舶輔鍋爐模擬器開發(fā)的意義

1.1 船舶輔鍋爐是船舶的重要設(shè)備

現(xiàn)代船舶上，推進(jìn)裝置主要以柴油機(jī)為主，船舶輔鍋爐主要指燃油鍋爐和廢氣鍋爐。船舶輔鍋爐是船舶機(jī)艙的重要設(shè)備，所產(chǎn)蒸汽主要作用有：飽和蒸汽用于船舶重油的逐級加熱，船舶滑油的加熱；熱水柜、空調(diào)等設(shè)備用汽；過熱蒸汽驅(qū)動蒸汽輔機(jī)（比如發(fā)電機(jī)、貨油泵等設(shè)備）。船舶輔鍋爐設(shè)備復(fù)雜，包括燃油系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、凝水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)，操作不當(dāng)可能會引起嚴(yán)重?fù)p傷。船舶故障，據(jù)海事部門統(tǒng)計(jì)，80%是人為因素。為保證船舶輔鍋爐的正常工作，輪機(jī)員既需要有良好的理論知識，也需要有熟練地操作技能，并能迅速的處理故障。

1.2 船舶輔鍋爐模擬器訓(xùn)練的重要性

歐美、日本等發(fā)達(dá)的西方國家，大部分大型的企業(yè)都采用模擬器度員工進(jìn)行設(shè)備操作培訓(xùn)，取得了非常好的效果。員工通過在模擬器上進(jìn)行操作訓(xùn)練可以短期內(nèi)取得實(shí)際參加工作2～5年才可能獲得的經(jīng)驗(yàn)。

STCW公約馬尼拉修正案，對輪機(jī)模擬器培訓(xùn)做了明確的規(guī)定。輔鍋爐模擬器作為輪機(jī)模擬器的一部分同樣必須達(dá)到這些要求。船舶輔鍋爐模擬器可以模擬船舶相同的操作環(huán)境，通過模擬器對輪機(jī)員進(jìn)行培訓(xùn)，可實(shí)現(xiàn)在沒有危險(xiǎn)的狀態(tài)下進(jìn)行包括點(diǎn)火升汽、運(yùn)行管理、故障排除等各種操作。

1.3 輔鍋爐模擬器訓(xùn)練的優(yōu)點(diǎn)

全國航海院校及各級培訓(xùn)機(jī)構(gòu)越來越多，僅山東省就有20多家，它們船舶輔鍋爐設(shè)備質(zhì)量參差不齊，訓(xùn)練效果也有較大差距。如采用模擬器進(jìn)行訓(xùn)練，既可減少設(shè)備置辦及運(yùn)行維護(hù)的投入，又可提高培訓(xùn)質(zhì)量。同時(shí)，船舶技術(shù)在不斷地發(fā)展，設(shè)備也越來越先進(jìn)，輔鍋爐設(shè)備也在不斷的發(fā)展更新，各院校不可能隨時(shí)更新設(shè)備，但模擬器更新靈活。尤其是基于計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)更便于開發(fā)和改進(jìn)，可很多名學(xué)員在計(jì)算機(jī)上同時(shí)訓(xùn)練，互不影響，可大大減少設(shè)備的資金投入，提高訓(xùn)練效率和訓(xùn)練質(zhì)量。

2 國內(nèi)外仿真技術(shù)發(fā)展概況

仿真基本概念框架是“建模一試驗(yàn)一分析”。是通過建立模型來體現(xiàn)系統(tǒng)本質(zhì)過程，并通過對系統(tǒng)模型的研究來對系統(tǒng)進(jìn)行探討。仿真建模的方法有黑箱建模、白箱建模及灰箱建模。所建立的模型包括連續(xù)的和離散的、靜態(tài)的和動態(tài)的，物理的和數(shù)學(xué)的。仿真技術(shù)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，機(jī)械、化工、水力社會、生態(tài)、熱力、經(jīng)濟(jì)、電氣、管理等系統(tǒng)，都可采用仿真系統(tǒng)。

從20世紀(jì)40年代開始，人們開始將計(jì)算機(jī)引入到仿真技術(shù)中，20世紀(jì)60年代前的數(shù)SZR/znROK3h2ATEXnbyfioAHrn1tGzuig+pgg5b4e0Y=字計(jì)算機(jī)由于運(yùn)算速度低和人機(jī)交互性差，在仿真中的應(yīng)用受到限制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)也得到飛速發(fā)展?，F(xiàn)代的數(shù)字計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以后，其巨大的存儲能力和高速的計(jì)算能力使得復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算成為可能，已能滿足大部分系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真的要求，同時(shí)軟件、接口和終端技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)交互性也已有很大提高。隨著數(shù)字仿真技術(shù)的蓬勃發(fā)展，仿真成為了一門專門的領(lǐng)域—— 系統(tǒng)仿真。

3 船舶輔鍋爐模擬器的發(fā)展概況

3.1 船舶輔鍋爐模擬器的類型

早期為物理模擬器。當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)很落后，船舶輔鍋爐模擬器以模仿船舶鍋爐的純硬件設(shè)備為主。此種模擬器制造不方便，投入較大成本，而且模擬效果差，操作不方便。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)除了基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的軟件模擬器。這種模擬器，仿真度高，便于研發(fā)和改進(jìn)，設(shè)備投入較少，可同時(shí)多人進(jìn)行訓(xùn)練，因而軟件模擬器得到了迅速的發(fā)展。

軟件模擬器雖然有較多的優(yōu)點(diǎn)，但不夠形象，與實(shí)物有較大的差距，因而現(xiàn)在船舶輔鍋爐模擬器大多采用物理硬件與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的辦法。這樣訓(xùn)練效果更明顯。計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展以后，船舶輔鍋爐模擬器可以三維直觀展現(xiàn)系統(tǒng)，進(jìn)行動態(tài)仿真實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)。

3.2 國內(nèi)外船舶輔鍋爐的發(fā)展概況

國外對航海領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)仿真研究始于20世紀(jì)60年代末，到90年代己發(fā)展成為十分成熟的技術(shù)。國外研制的輪機(jī)模擬器一般軟、硬件水平比較高，價(jià)格也比較昂貴。比較著名的輪機(jī)模擬器生產(chǎn)廠家有挪威的KMSS公司、英國的Transas公司、德國的STN公司。

我國輪機(jī)模擬器的研制起步比較晚，條件比較差，但研究的起點(diǎn)高，發(fā)展也很快，國內(nèi)具有代表性的輪機(jī)模擬器研制單位有大連海事大學(xué)、上海海事大學(xué)、武漢理工大學(xué)，青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)技術(shù)學(xué)院。其中大連海事大學(xué)、集美大學(xué)分別研制的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器，實(shí)現(xiàn)了機(jī)艙漫游。青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院開發(fā)的船舶輔鍋爐模擬器將物理硬件與計(jì)算機(jī)相結(jié)合，并可實(shí)現(xiàn)自動評估考核。

4 結(jié)語

船舶輔鍋爐模擬器在教學(xué)與培訓(xùn)中起到了很大的作用，各個(gè)航海院校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)紛紛開發(fā)與引進(jìn)，其模擬水平越來越高，聲光逼真、量變齊全、界面友好。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展船舶輔鍋爐模擬器將更加完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾青山.輪機(jī)模擬器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].集美大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，8（1）：74-79.

[2] 李成玉.船舶輔機(jī)[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2006.