船舶电力体系模拟训练服务器软件之设计与实现

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1、船舶电力体系模拟训练服务器软件之设计与实现-->第1章绪论1.1课题背景及意义伴随着信息技术、自动化技术的发展，船舶的自动化水平不断提高。近年来，自动控制、人工智能、网络技术、数据库等的快速发展促使船舶自动化取得了巨大进展⑴。目前船舶电气自动化已经从单一设备、子系统的自动化向全船综合自动化的高层次阶段发展。船舶综合自动化系统由许多不同功能的子系统组成[2]。船舶的动力系统是船舶的“心脏”，为船舶运动提供动力，有着极其重要的作用。船舶动力系统具有双重特点，即军民通用性、船陆通用性。所以船舶动力系统的发展和研究自然而然成为了相关企业关注的焦点，同时也是这些企业竞争

2、的关键[3]。船舶的历史悠久，在相当长的时期内，人力、风力是船舶航行的主要动力[4]。直到1807年，以蒸汽作为动力源的“克莱蒙特”号建成，才标志着以机械作为推进动力源时代的到来。随着蒸汽机、蒸汽轮机、柴油机、燃气轮机的发明和应用，逐渐出现了由多种原动力做动力的推进方式[5]。这其中以蒸汽机的应用最为广泛，在19世纪初至20世纪初蒸汽机是世界航运船舶主要的原动机[6]，但是渐渐地被柴油机、蒸汽轮机所取代。目前，世界上主要船舶的动力系统有以下几种：（1)蒸汽轮机推进系统，目前主要使用在核动力军船和LNG船。（2)柴油机推进系统，在各型船舶上都有应用，是最主要的船

3、舶动力。（3)燃气轮机推进系统，目前主要在军船上使用，该动力系统从未得到大规模的应用。（4)电力推进系统，上世纪90年代开始在船舶领域应用，在小型商船和军船上都有一些应用。（5)特种动力装置，如喷水推进装置，在水翼船、气垫船和高速船上都有一些应用。不依赖空气推进系统，主要应用在潜艇上。还有燃料电池、蓄热式非传统能源、采用空间传输机的活塞式发动机，但应用不算很广。船舶动力装置主要由推进装置、辅助装置、船舶系统、甲板机械、防污染设备和自动化设备等组成。船舶动力装置的技术指标主要包括功率指标、重量指标、尺寸指标等。性能指标主要包括装.置的可靠性、机动性、续航力、振动

4、和噪声控制、船舶自动化程度等[8]。国内的船舶训练系统的研发较国外有一定差距，在很长一段时间船舶训练系统没有得到应有的重视。我国作为一个航海大国，船员的数量非常大，船员水平的提高将有助于我国航海软实力的提高。我国船员训练的主要方式仍然是陆上轮机模拟器，跟国外有一定差距。我国主要专注于轮机模拟器的研制。主要分为以下几个阶段：首先是各航海院校和相关研究机构引进了外国公司的轮机模拟器，如德国STN公司的SES4000系列轮机模拟器、英国TransasMarine公司的ERS2000和ERS3000型轮机模拟器、挪威的挪控公司的PPT2000系列轮机模拟器等。20世纪

5、90年我们幵始了自行研制模拟器的尝试，在研究国外模拟器的仿真技术，同时进行自主研发_。进入21世纪以来，相继涌现了一批我国自主研制的轮机模拟器。如大连海事大学在国内外首次提出并实现应用虚拟现实(VR)技术的大型多功能船舶轮机仿真系统，武汉理工大学研制的轮机仿真模拟器于1999年获得了国家科技进步三等奖，上海海事大学设有轮机模拟实验室，进行了大量轮机模拟器的研制和改造工作，取得了一定的成绩。国内的实船训练系统的研究刚刚开始起步，目前还没有成熟的可投入实船使用的训练系统。在原有的模拟器技术的基础上研制实船训练系统需要解决的问题是如何把模拟器的技术和成果应用到实船训

6、练系统中，如何在不降低原有系统性能的前提下把模拟装置和实船设备融合⑴]。我国在该领域的研究较国外有一定差距。第2章船舶动力电力仿真训练服务器软件的设计本章首先介绍了船舶动力电力仿真训练系统，包括该系统的背景、原理、组成。之后对系统服务器软件进行了详细的总体设计，包括系统的功能设计、性能设计、可扩展性设计2.1船舶动力电力仿真训练系统船舶动力电力仿真训练系统是以实验室的小型吊船电力推进控制装置为背景幵发的系统。1、小型吊船电力推进装置下面先简単介绍一下小型吊胞电力推进控制装置。小型吊船式电力推进控制装置在能够进行电力推进系统控制研究的基础上，实现各种不同形式的系

7、统性能试验，其物理仿真结果可供实船设计参考。系统主要由以下部分组成：船体结构模型、自动化电站及配电板、电力推进及仿真控制系统、混合动力推进系统操控台、系统监控软件。船体模型参照烟大渡轮实船模型按比例制作完成，全钢板结构。模型具有船体线型艏_、甲板和栏杆的造型，又有水下和水上不同部位的颜色区别，尽量体现船舶特征。船艏装有仿真侧推器，由电机控制，可正反方向旋转。船尾装有吊船装置模型，由螺旋桨、桨壳（内装电动机）、回转机构等部件组成。自动化电站和配电板主要包括小型柴油发电机组、配电板、自动化电站管理软件。推进和仿真控制系统包括变频器和发电机等传动设备。混合动力推进系

8、统操控台包括混合动力试验装置、电力推进