2h-4000輪機(jī)仿真訓(xùn)練器數(shù)據(jù)通訊方案設(shè)計(jì)

1、2H4000輪機(jī)仿真訓(xùn)練器數(shù)據(jù)通訊方案設(shè)計(jì)輪機(jī)仿真訓(xùn)練器數(shù)據(jù)通訊方案設(shè)計(jì)摘要：要：針對(duì)2H4000輪機(jī)仿真訓(xùn)練器的通訊量大、高可靠性的要求，設(shè)計(jì)了如下的數(shù)據(jù)通訊方案：軟件模型采用分布式運(yùn)算架構(gòu)，用通訊代理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在共享內(nèi)存中的通訊；采用USB2.0技術(shù)實(shí)現(xiàn)盤臺(tái)數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)之間的通訊。實(shí)際運(yùn)行效果顯示，數(shù)據(jù)通訊方案實(shí)現(xiàn)了2H4000輪機(jī)仿真訓(xùn)練器的可靠性、易維護(hù)性、可擴(kuò)展性和數(shù)據(jù)通訊的快速性。關(guān)健詞關(guān)健詞：輪機(jī)仿真訓(xùn)練器；數(shù)據(jù)通訊；USB

2、2.0技術(shù)；分布式運(yùn)算；通訊代理中圖分類號(hào)中圖分類號(hào)：TK223.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ATheDataCommunicationof2H4000MarineSimulatAbstract:Tosatisfythecommunicationrequirementsof2H4000MarineSimulatthefollowingdatacommunicationprogramhasbeendesigned:thedistributedcompu

3、tingsoftwaremodelhasbeenoncommunicationbydelegatethroughthesharedmemythecommunicationbetweenhardwarePChasbeenachievedbyUSB2.0communicationagreement.Therunningresultsshowthatreliabilitymaintainabilityscalability，datacommu

4、nicationrapidityhasbeenachievedbythecommunicationprogram.Keywds:MarineSimulatDataCommunication；USB2.0DistributedComputingDelegate0引言引言在輪機(jī)管理人員適任能力培訓(xùn)中，輪機(jī)仿真訓(xùn)練器以其培訓(xùn)的經(jīng)濟(jì)性、安全性、高效性得到了越來越廣泛的應(yīng)用。STCW7895公約要求輪機(jī)仿真訓(xùn)練器必須具有足夠的仿真環(huán)境，使受訓(xùn)者能

5、夠獲得并表現(xiàn)出培訓(xùn)目標(biāo)所要求的技能。該公約同時(shí)還規(guī)定輪機(jī)模擬器要能夠模擬船上有關(guān)設(shè)備的操作，達(dá)到規(guī)定培訓(xùn)目標(biāo)的實(shí)際水平，并包括這種設(shè)備的性能、局限性和可能產(chǎn)生的誤差[1]。目前，國(guó)內(nèi)外已有多家公司和科研機(jī)構(gòu)研究和開發(fā)了輪機(jī)仿真訓(xùn)練器，較有代表性的有：國(guó)外主要包括挪威N0RCON公司、英國(guó)Transas公司，國(guó)內(nèi)主要有武漢理工大學(xué)（WMS2000型，充分體現(xiàn)STCW公約要求的功能，具有很強(qiáng)的實(shí)用性、實(shí)時(shí)性和以及較高仿真精度）[2]、上海海

6、事大學(xué)（SMSC－2000型，首次應(yīng)用了基于人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)，起點(diǎn)高，功能強(qiáng)大，技術(shù)先進(jìn)，可靠性和穩(wěn)定性好）[3]和大連海事大學(xué)（DMS2000型，采用VR技術(shù)[4]，成本較高）。作為培養(yǎng)符合STCW7895公約的國(guó)際型高技能輪機(jī)管理人才的高職院校，我院（南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，下同）在上世紀(jì)末同上海宏皓公司合作，以“邊研發(fā)、邊使用、邊更新改造”的思路開展2H4000輪機(jī)仿真訓(xùn)練器的研發(fā)工作。2H4000輪機(jī)仿真訓(xùn)練器以上圖

7、1數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)組成框圖2分布式運(yùn)算架構(gòu)下的通信代理技術(shù)分布式運(yùn)算架構(gòu)下的通信代理技術(shù)2H4000輪機(jī)仿真訓(xùn)練器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用最新的分布式運(yùn)算架構(gòu)。所謂分布式計(jì)算就是在兩個(gè)或多個(gè)軟件互相共享信息，這些軟件既可以在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，也可以在通過網(wǎng)絡(luò)連接起來的多臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行[5]。2H4000輪機(jī)仿真訓(xùn)練器中包括多個(gè)管路系統(tǒng)和主機(jī)遙控系統(tǒng)，細(xì)分為近百個(gè)數(shù)學(xué)模型和邏輯模型；同時(shí)涉及到上千個(gè)點(diǎn)的硬件控制顯示。所有這些工作如果集中在一起來實(shí)現(xiàn)

8、，會(huì)因?yàn)榇罅康哪Ｐ陀?jì)算導(dǎo)致系統(tǒng)資源的極度消耗。因此，合理地將模型計(jì)算分布到各計(jì)算機(jī)中，將大大降低單臺(tái)計(jì)算機(jī)的資源，保證仿真系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。在這種架構(gòu)下，系統(tǒng)的模型分布在各模塊中，每個(gè)模塊單獨(dú)進(jìn)行運(yùn)算，并將計(jì)算結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給其他模塊。這種架構(gòu)的特點(diǎn)是各模塊相對(duì)獨(dú)立，模塊之間通過網(wǎng)絡(luò)通訊傳遞數(shù)據(jù)。這種松散的藕合結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)調(diào)試更為方便，即在其他模塊不工作的情況下，可以進(jìn)行單模塊調(diào)試，所有的模塊集中到一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)，又可以進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，這也體