一种船上全体船员培训装置

摘要

用于船上全体船员且主要是船舶系统维修的培训装置，其包含至少一个以该船舶系统船用站模拟器形式的受训员工作站(1)、一指导员工作站(2)、一数据交换系统、一软件环境，其特征是，所述受训员工作站(1)包含一标准船舶系统功能单元(4)、一标准船舶系统相互作用器件(5)、一标准电源分配器件(6)、一标准功能单元控制面板(7)和具有所述船舶系统功能元件缺陷的额外模块封包，所述指导员工作站(2)包含一个人电脑系统单元(8)，其串联端口与具有一“鼠标”操纵器(11)的键盘(10)连接，而且其通过一适配器界面与一监视显示器(9)连接，所述的个人电脑系统单元(8)和监视显示器(9)与一不间断电源(19)连接，所述的数据交换系统包含一多路器“Manchester 2”型交通频道的第一及第二控制器(12、13)和一个开-关信号模块(14)，所述的第一及第二控制器(12、13)和开-关信号模块(14)与所述指导员工作站(2)的该个人电脑系统单元(8)的扩展槽(17)连接，而且第一及第二控制器(12、13)和开-关信号模块(14)通过一通信频道与所述受训员工作站(1)的所述船舶系统相互作用器件(5)连接，所述的指导员工作站(2)的开-关信号模块(14)通过一开关板(15)与一电源单元(16)连接。

权利要求

1.一种船上全体船员培训装置，用于船舶系统维修，其包含至少一个以该船舶系统船用站模拟器形式的受训员工作站(1)、一指导员工作站(2)、一数据交换系统、一软件环境，其特征是，所述受训员工作站(1)包含一标准船舶系统功能单元(4)、一标准船舶系统相互作用器件(5)、一标准电源分配器件(6)、一标准功能单元控制面板(7)和具有船舶系统功能元件缺陷的额外模块封包，所述指导员工作站(2)包含一个人电脑系统单元(8)，其串联端口与具有一“鼠标”操纵器(11)的键盘(10)连接，而且其通过一适配器界面与一监视显示器(9)连接，所述的个人电脑系统单元(8)和监视显示器(9)与一不间断电源(19)连接，所述的数据交换系统包含一多路器“Manchester 2”型交通频道的第一及第二控制器(12、

13)和一个开-关信号模块(14)，所述的第一及第二控制器(12、13)和开-关信号模块(14)与所述指导员工作站(2)的该个人电脑系统单元(8)的扩展槽(17)连接，而且第一及第二控制器(12、13)和开-关信号模块(14)通过一通信频道与所述受训员工作站(1)的所述船舶系统相互作用器件(5)连接，所述的开-关信号模块(14)通过一开关板(15)与一电源单元(16)连接。

2.如权利要求1所述的培训装置，其特征是，所述个人电脑系统(8)的一主板(18)、第一及第二控制器(12、13)和该开-关信号模块(14)通过PCI的扩展槽(17)连接。

3.如权利要求1所述的培训装置，其特征是，所述的软件环境包含一实时操作系统QNX

4.25和一图像编辑器Photon microGUI1.14。

4.如权利要求1所述的培训装置，其特征是，所述的指导员工作站(2)的硬件和软件包含提供培训的可扩充培训任务数据库和通过实际通信频道与一学员进行界面连接的系统模拟器。

说明书

一种船上全体船员培训装置

技术领域

[0001] 本发明涉及硬件和软件培训设施，预计将被用于培养操作员采用海上技术手段判定大型移动目标和维护人员的专业技能。

背景技术

[0002] 已知软件定向设施用于对操作员(船舶公司、航空全体机组人员、运输司机等)在类似和非类似情形下的行为进行培训，尤其是模拟器和模拟装置，它们用于培训采用海上技术手段(例如船舶、潜艇等)的功能系统操作员，并且利用实际功能系统模拟器作为培训辅助设备的一部分。此类模拟器通常为任务定向型并且可以使操作员能依靠计算辅助设备、外部环境、功能单元的操作及其之间的实时功能链接来模拟系统“模拟器-指导员-操作员”中的操作员行为和反馈(参见，如欧洲专利第0537888号“模拟射频发射器的设备和方法”、美国专利第4,828,787号“模拟高压水核反应堆操作的设备”、俄罗斯专利第2,006,957号“控制船舶电站和电力推进安装的模拟器”)。此类培训的目的在于加速受训员对专业活动的适应，提高操作员在控制技术目标功能系统方面的技能，以使用技术目标的各种系统模拟实践的各种情形定义来控制培训大型操作员小组的过程，以及可以评估培训过程等等。这些先前技术设备的缺点在于缺乏模拟非类似情形的可行性。

[0003] 已知有一模拟器可用于研究控制潜艇模拟器系统的操作参数，即潜艇容器的半自然模型(参见1999年7月20日公布的苏联发明专利第738,942号)。该模拟器包含一控制面板和一用于尾部和边缘移动的驱动器容器控制站、一容器移动数学模型及与电脑链接的一容器移动控制系统，并且还包含具有一操纵器和空间移动驱动器的一容器实体模型。为了及时改变操纵器控制系统的结构和操作参数并研究其自动控制的规律，为该模型提供一电脑操作放大器，它具有三个输入和一个输出、一电力液压放大器、一操纵器反馈电位计、一图样，该图样用于形成位于控制面板上的操作器链接自动控制器和操纵器链接调整器的规律。每一个操控器的调节器的输出与计算机运作放大器的第一输入耦合，该操作放大器输出与此链接的电力液压放大器输入耦合，一反馈电位计与该操作放大器的一第二输入耦合，形成操纵器链接自动控制规律的一电脑生成电路输出与该操作放大器的一第三输入耦合。该已知设备可以对各种水中媒介条件下的潜艇容器移动和操作控制进行充分模拟。然而，其特征为功能性受到限制，因为不提供与指导员的相互作用、非类似情形的模拟，例如容器的断开。

[0004] 已知有一种用于船上全体船员培训的自动化模拟装置(参见2004年8月10日公布的俄罗斯专利第2,234,138号)，它包含安装在一摇动平台上的一培训工作站、一组操作员工作站、一培训监督站、一计算模块封包和一数据交换系统，所要求的装置的所有元件均通过一局域网来相互连接。使用该装置可使得培训在最大程度上接近海上的实际船用条件，因此在一培训装置软件中所包括的船舶公司的实战培训程序条件下处理75-80％的任务。然而，该已知设备的缺点在于功能性受到限制而且操作可靠性不够，因为该已知装置在电源切断条件下会停止操作。

[0005] 已知有一种用于船上全体船员培训的海岸模拟装置，即用于21世纪海上职业教育的运输培训容器(参见2005年10月27日公布的俄罗斯专利第2,263,351号)，它包含由下列部件组成的一控制系统：一中央控制台，它具有与一受训员工作站(TWS)并联连接的一驱动点；一TWS资料存储器和具有与该资料存储器连接的一输出的目标模拟器，它通过一专家系统单元与该中央控制台的数据输入连接。该中央控制台的输出通过一受控目标和一集中控制系统与该中央控制台的一驱动点连接，TWS和该目标模拟器的输出与该TWS数据存储器连接，而且通过该专家系统与该中央控制台的一数据输入和TWS的一数据输入并联连接。指导员(值班船长)对受控目标和受训员采取的行动充当一控制信号。TWS保留了船舶哨位，当它在实践中航行并执行船舶的所有作业时复制关于数据接收和处理的主要岗位，可以将主杆上的巡航员做出的决定与受训员在保留的船舶哨位上做出的决定比较，这些决定存储在电脑和模拟器培训系统中。已知的模拟器能够使受训员在现实条件下加速他们获得专业技能。尽管如此，然而，已知的模拟器在非类似情形下(例如断开培训系统)还不够有效，这会威胁到累积信息的丢失和对该系统的未授权访问。此外，缺乏允许在模拟器中进行故障排除的实际技术手段而不能获得维修支持技能。此模拟器的缺点还在于它不适合于海岸条件。

[0006] 用于本发明的最接近先前技术设备是一种以海上职业教育的运输培训容器形式的用于培训船上全体船员的模拟装置(参见俄罗斯专利第2,263,351号)，它包含一指导员工作站(IWS)、一内置电脑和以一数据交换系统及一软件环境形式的模拟器培训系统、以与该数据交换系统连接的容器岗位模拟器形式的受训员工作站(TWS)。

发明内容

[0007] 本发明的目的是建立具有改进操作可靠性和针对未授权访问的保护程度的模拟装置，它采用标准硬件来操作并在最大程度上接近于待研究的技术目标的实践。

[0008] 以上目的在用于船上全体船员且主要是船舶系统的维修的培训模拟装置中得以实现，该模拟装置包含至少一个船舶系统船用站形式的受训员工作站(TWS)、一指导员工作站(IWS)、一数据交换系统和一软件环境。依据本发明，TWS包含一标准船舶系统功能单元的模拟器、与界面式系统相互作用的一标准器件的一模拟器、一标准的电源分配器模拟器、一标准功能单元控制面板模拟器和具有船舶系统功能元件缺陷的另一模块封包。IWS包含一个人电脑系统单元，其串联端口与一操纵器连接，而且通过一适配器界面与一监视显示器连接。所述的个人电脑系统单元和监视显示器与一不间断电源连接。所述的数据交换系统包含一多路器“Manchester 2”型交通频道的第一及第二控制器和一开-关信号模块。这些控制器和模块通过一开关板与IWS的个人电脑系统单元连接，而且通过一指令驱动式界面与具有界面式系统的TWS相互作用的所述器件连接。所述的IWS的开-关信号模块通过一开关板与IWS的电源单元连接。

[0009] 此外，所述的个人电脑系统单元的主板、控制器和开-关信号模块通过一PCI扩展槽连接。

[0010] 此外，所述的软件环境包含一实时操作系统QNX 4.25和一图像编辑器Photon microGUI1.14。

[0011] 此外，所述的软件环境包含提供培训的一测试数据库及与一个学员进行面界连接的系统模拟器。

[0012] 提供培训效率改进的本发明的技术效应在培训的同时还存在于具有功能器件元件缺陷的另外模块中，这些缺陷必须由受训员在执行任务中发现，或者还在在类似和非类似情形中出现设备故障时受训员的操作技能提升中发现。一有益效果还在于下列事实：模拟器的硬件和软件可在出现未授权断开时防止信息丢失。

附图说明

[0013] 图1是包含TWS 1(船用站)、IWS 2和通信频道3的培训模拟装置的结构示意图。

具体实施方式

[0014] TWS 1是船舶系统船用站的模拟器而且包含船舶系统的标准功能器件(FDSS)4(例如用于与一行动目标进行编码和延时数据交换的器件)、用于与船舶系统进行相互作用的一标准器件(DISS)5(例如一航行装置)、一船舶信息管理系统、一标准电源分配器件(PSDD)6和一标准船舶系统控制面板(SSCP)7。

[0015] 一模拟器装置包含具有一船舶功能器件元件缺陷的模块封包，以便对其研究和待研究的技术目标的探查和周期性维修进行培训。SSCP7可以使用软件预期一项任务的适当解决方法，其中规定的参数将在完全其作用的设备条件下从IWS 2获取并在SSCP 7的监视显示器上描绘此解决方法。TWS 1中的一受训员在船舶系统的故障条件下解决相同的任务，而且在SSCP 7的相一个监视显示器上描绘此解决方法的结果。故障排除和对应错误恢复将使得一受训员所发现的解决方法与一控制系统所发现的解决方法一致，任务解决方法的描绘会进行对应匹配。

[0016] IWS 2为一基于具有处理电源的I BM相兼容PC的电脑化工作站，至少等同于Pentium III。一实时操作系统QNX 4.25和一图像编辑器Photon microGUI1.14在IWS 2用作系统软件。

[0017] IWS 2确保执行若干操作以形成必要的培训和信息图样，在各种培训模式中设置模拟器和一受训员检查系统，在一指导员的监督下进行培训。IWS 2确保下列功能的执行：

[0018] -形成、更新并扩展所述培训任务数据库；

[0019] -准备并输入初始培训条件、其操作输入数值的修改和监视；

[0020] -模拟系统载体沿数个不同区段的移动；

[0021] -模拟移动目标沿数个不同区段的目标移动；

[0022] -从船舶联合体和系统数据接口的新一代船舶控制系统，依据接口协议；

[0023] -通过实际通信频道3从与一船舶控制系统界面连接的船舶联合体和系统发送数据。

[0024] IWS 2依据由一个人电脑系统单元(PCSU)8和周边器件(即监视显示器9、键盘10和“鼠标”操纵器11)构成的一个人电脑来实现。IWS 2在软件控制下进行操作以解决培训任务。

[0025] PCSU 8供有一多路器“Manchester 2”型交通频道的两个控制器12、13，以启动来自界面式航行的资料和PCSU 8与同船舶系统(DISS)5的相互作用的器件之间的数据控制联合体的交换。

[0026] PCSU 8还供有一开-关信号模块14，以启动来自一发起器件联合体的信号交换(该联合体与一船舶控制系统进行界面连接)，该些发起器件用于PCSU 8与形成TWS 1的一部分的DISS 5之间的目标发现物体信息交换。此外，PCSU 8还供有开关板15来提供12V直流电压从PCSU 8到延迟通信频道，开关板15的一个连接器为此目的连接到PCSU 8电源供应单元PSU 16的一捆的任何一个连接器。

[0027] 控制器12、13和开-关信号模块14与主板(MB)18上的PCI扩展槽17连接。

[0028] 开关板15安装在经设计用于将额外模块带附于PCSU 8的外壳的自由位置。

[0029] 通过具有可携带存储蓄电池的不间断电源(UPS)19进行IWS 2的电源连接。这种方式在出现未授权断开时或在电源参数超出可接受极限等时提供IWS 2正常操作至少5分钟的前景，即在短时间内其采取紧急停止软件并阻止软件的毁坏和信息丢失。

[0030] 在IWS 2中，在系统软件故障情况下提供软件恢复。为了恢复软件，利用一光盘，上面记录具有相关设定的软件图像。在软件恢复过程中，进行PC设备的自动识别，并且因此一光盘仅可用于形成IWS的一部分的PC上。

[0031] 如下使用依据本发明的一模拟器装置。从UPS 19断开之后，为依靠IWS的周边器件(即一键盘10和一“鼠标”操纵器11)在IWS 2的监视显示器9上显示一任务，使用一软件，它具有一组情形任务、一结果鉴定专家系统、一船舶信息控制系统的数据和记录在与一MB18连接的硬盘驱动器上或从外部数据载体引入的一航行联合体的数据。PCSU 8的开关板15使来自PSU 16的直流电压(12V)能输送至延时通信频道3。通过PCSU 8的视频适配器(图中未显示)在TWS 1中处理的任务在监视显示器9上显现，在PC内存中存档，由对一取得培训成功进行准则来评估和比较。

[0032] 以实际功能器件的模拟器形式实现TWS 1使一受训员能获得作为操作员的稳定操作技能，使用在模拟一设备故障的条件下获取解决复杂的控制问题的经验。