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港口機(jī)械仿真
堆場(chǎng)集裝箱起重機(jī)模擬器
堆場(chǎng)集裝箱起重機(jī)仿真操作系統(tǒng)起重機(jī)仿真操作系統(tǒng)是一項(xiàng)高技術(shù)產(chǎn)品，結(jié)合了起重機(jī)動(dòng)力學(xué)、起重機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)、數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、傳感與控制技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代起重機(jī)操作技術(shù)、安全操作規(guī)范等多項(xiàng)學(xué)科的技術(shù)內(nèi)容，代表了現(xiàn)代職業(yè)教育的發(fā)展方向，是一種綠色環(huán)保、無(wú)碳排放、低成本的現(xiàn)代化起重機(jī)操作訓(xùn)練及考核的先進(jìn)技術(shù)。
堆場(chǎng)集裝箱起重機(jī)仿真操作系統(tǒng)由駕駛室、教員臺(tái)控制系統(tǒng)、三維成像視景系統(tǒng)、動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型、PLC邏輯控制系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、教學(xué)投影系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)等模塊組成。
其中，教員臺(tái)控制系統(tǒng)為整個(gè)仿真系統(tǒng)的控制者，各個(gè)部分的運(yùn)作可由它通過(guò)發(fā)送命令數(shù)據(jù)來(lái)控制，同時(shí)它也是數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹修D(zhuǎn)站。教員臺(tái)系統(tǒng)接受來(lái)自PLC的數(shù)據(jù)，包括來(lái)自操縱臺(tái)的數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)發(fā)送給視景系統(tǒng)以通過(guò)動(dòng)力學(xué)模型來(lái)驅(qū)動(dòng)視景。同時(shí)它接受視景系統(tǒng)的反饋信息，并實(shí)時(shí)反饋信息和直接控制PLC以達(dá)到控制操作臺(tái)及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的目的。視景系統(tǒng)、音響系統(tǒng)用來(lái)產(chǎn)生圖像和聲音，座椅振動(dòng)控制系統(tǒng)模擬實(shí)際振動(dòng)。駕駛室內(nèi)有操作臺(tái)、投影屏等用于訓(xùn)練操作。PLC直接與操縱臺(tái)，在控制的同時(shí)，接受它們的信息反饋。
起重機(jī)仿真操作系統(tǒng)總體功能
（1）系統(tǒng)能一機(jī)多用，已經(jīng)具有堆場(chǎng)集裝箱起重機(jī)的訓(xùn)練功能，并可再擴(kuò)展其他機(jī)型的訓(xùn)練功能。
（2）起重機(jī)駕駛操作環(huán)境取自于大型港口和大型工業(yè)企業(yè)典型車(chē)間，環(huán)境高度逼真，沉浸感非常好，座椅及手動(dòng)操作臺(tái)與實(shí)際起重機(jī)司機(jī)駕駛室的一樣，與實(shí)際駕駛環(huán)境一致。
（3）港口起重機(jī)模擬教學(xué)設(shè)備要具有一體教學(xué)通迅接口。
（4）該系統(tǒng)可生成不同氣候條件的訓(xùn)練工況；
（5）系統(tǒng)已經(jīng)具備良好的兼容性和可擴(kuò)充性，以后可以增加其他類(lèi)型起重機(jī)的訓(xùn)練軟件，而不需要增加或改變主要的硬件配置；
（6）系統(tǒng)具有起重機(jī)司機(jī)考試功能，考核程序和內(nèi)容符合國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并可根據(jù)考核程序的變化而調(diào)整；
（7）系統(tǒng)的視景具有普通三維和立體兩種顯示功能，普通三維培訓(xùn)司機(jī)基本操作技能，立體視景培訓(xùn)司機(jī)的空間定位感覺(jué)，以供用戶(hù)選擇使用；
（8）系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想新穎、設(shè)計(jì)目標(biāo)明確，僅針對(duì)起重機(jī)司機(jī)的培訓(xùn)和考核，系統(tǒng)硬件組成簡(jiǎn)單、管理維護(hù)比較簡(jiǎn)便、可靠性高、穩(wěn)定性好、使用方便。
1.1系統(tǒng)硬件技術(shù)組成及技術(shù)規(guī)格
系統(tǒng)硬件有：司機(jī)駕駛操作臺(tái)、軟件運(yùn)行服務(wù)器、投影系統(tǒng)、教員監(jiān)控臺(tái)。
1.1司機(jī)操作臺(tái)就是根據(jù)實(shí)際起重機(jī)駕駛操作臺(tái)改造而成，大小尺寸與實(shí)際一致；操作臺(tái)上的儀表、開(kāi)關(guān)、指示燈等可根據(jù)仿真訓(xùn)練起重機(jī)的不同類(lèi)型快速更換。
1.2軟件運(yùn)行服務(wù)器配置：CPUi5，內(nèi)存4G，顯卡1G，硬盤(pán)：320G。
1.3投影系統(tǒng)為環(huán)繞式。環(huán)繞圖象顯示面積為4×100英寸；投影幕布位于司機(jī)操作臺(tái)的正前方、正下方、左側(cè)和右側(cè)；其中，正下方的投影硬件支持立體圖象顯示。
投影儀：配置超短焦距鏡頭，分辨率為1280×1024，亮度為3000Lum，視景效果連續(xù)，拼接完整，在操作座椅上觀察與現(xiàn)實(shí)中的視覺(jué)效果一致。
投影幕布為背投成像方式。
1.4系統(tǒng)組合形式為拆裝式；
1.5系統(tǒng)整體布置占地面積為20~25平方米，動(dòng)態(tài)最大高度為3米。
1.6教員監(jiān)控臺(tái)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)員的學(xué)習(xí)狀況、設(shè)定訓(xùn)練參數(shù)，包括：訓(xùn)練記錄、設(shè)定訓(xùn)練內(nèi)容及難度，控制整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的開(kāi)關(guān)等。
系統(tǒng)軟件技術(shù)功能
起重機(jī)仿真操作系統(tǒng)軟件主要由仿真訓(xùn)練軟件、考核軟件、教學(xué)管理軟件、環(huán)繞視景顯示控制軟件、操作臺(tái)及其監(jiān)控軟件等組成
2.1仿真訓(xùn)練軟件具備的技術(shù)性能
2.1.1已具備港口堆場(chǎng)集裝箱起重機(jī)的訓(xùn)練功能：
堆場(chǎng)集裝箱橋式起重機(jī)訓(xùn)練模塊中包含岸橋、集裝箱、集卡、船舶、泊位場(chǎng)景等元素。在此訓(xùn)練模塊中，司機(jī)需要駕駛岸橋，進(jìn)行多機(jī)構(gòu)的協(xié)同操作以完成集裝箱的卸船和裝船作業(yè)。操作流程如前節(jié)所述。岸橋訓(xùn)練模塊中又包含多個(gè)子模塊，如開(kāi)關(guān)機(jī)訓(xùn)練、裝船訓(xùn)練、卸船訓(xùn)練、大車(chē)行走、吊具控制、前伸臂俯仰等，還可以進(jìn)行意外事件的處置訓(xùn)練，訓(xùn)練內(nèi)容總體符合港口行業(yè)常規(guī)。
2.1.2可在一定范圍內(nèi)設(shè)置或改變起重機(jī)的速度參數(shù)
堆場(chǎng)集裝箱起重機(jī)
起升速度：40-180m/min；起重小車(chē)行駛速度：30-350m/min；大車(chē)行走速度：10-50m/min；堆場(chǎng)集裝箱起重機(jī)前伸臂俯仰時(shí)間：小于6分鐘；
2.1.3天氣條件設(shè)置的無(wú)級(jí)化功能
晴天——多云——陰天——小雨——中雨——大雨，雷電,無(wú)級(jí)可調(diào)；
風(fēng)力：無(wú)風(fēng)——6級(jí)，無(wú)級(jí)可調(diào)，風(fēng)向可變；
霧：無(wú)霧——小霧——大霧，無(wú)級(jí)可調(diào)；
白天——夜晚，無(wú)級(jí)可調(diào)。
2.1.4能模擬場(chǎng)橋的作業(yè)流程，設(shè)置各種機(jī)械、氣候參數(shù)。訓(xùn)練模擬過(guò)程真實(shí)。場(chǎng)橋模型、吊具、集裝箱、集卡模型清晰真實(shí)；
2.1.5集裝箱起重機(jī)能進(jìn)行20尺、40尺、雙20尺集裝箱的裝卸訓(xùn)練；
2.1.6訓(xùn)練強(qiáng)度和難度能根據(jù)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)要求學(xué)員完成的裝卸貨物量、學(xué)員做關(guān)鍵操作動(dòng)作時(shí)的難易程度等條件進(jìn)行分級(jí)設(shè)定。
2.1.7 WM-VS/YC型起重機(jī)系統(tǒng)吊具的動(dòng)態(tài)模型是根據(jù)理論和實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)綜合研究的成果所建立，其動(dòng)態(tài)特性與實(shí)際工況對(duì)應(yīng)一致。
2.1.8系統(tǒng)還可根據(jù)用戶(hù)需求定制各種作業(yè)場(chǎng)景。
2.1.9 WM-VS/YC型起重機(jī)系統(tǒng)司機(jī)室的動(dòng)態(tài)模型是根據(jù)理論和實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)綜合研究的成果所建立，可擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)功能，使司機(jī)室動(dòng)態(tài)特性與實(shí)際工況相符。
2.2考核軟件具備的技術(shù)性能
2.2.1堆場(chǎng)集裝箱起重機(jī)的考核程序和內(nèi)容符合港口行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求；
2.2.2系統(tǒng)能夠自動(dòng)給學(xué)員判分。
2.3教學(xué)管理軟件具備的技術(shù)性能
2.3.1學(xué)員可以根據(jù)學(xué)號(hào)登記上機(jī)，每位學(xué)生都有單獨(dú)的訓(xùn)練記錄條目；
2.3.2能記錄和查詢(xún)學(xué)員在訓(xùn)練或考核中的失誤次數(shù)或不規(guī)范操作的次數(shù)，包括吊具或貨物碰到其它物體的次數(shù)及強(qiáng)度，碰撞強(qiáng)度等級(jí)分為4-5級(jí)。
2.3.3能記錄和查詢(xún)學(xué)員在訓(xùn)練或考核中的平均作業(yè)效率；
2.3.4能記錄和查詢(xún)學(xué)員的總體訓(xùn)練時(shí)間和每次上機(jī)的課時(shí)訓(xùn)練時(shí)間；
2.3.5能記錄和查詢(xún)學(xué)員操作的起重機(jī)吊具運(yùn)行軌跡；
2.3.6能記錄和查詢(xún)學(xué)員在歷次考核中的分?jǐn)?shù)；
2.3.7能打印學(xué)員的成績(jī)報(bào)告單；
2.3.8能進(jìn)行訓(xùn)練條件或參數(shù)的設(shè)定。
2.3.9集卡管、氣象管理、場(chǎng)景設(shè)置布局管理、機(jī)械參數(shù)設(shè)置管理、訓(xùn)練難度設(shè)置、時(shí)間管理、故障管理、監(jiān)控吊具作業(yè)軌跡、統(tǒng)計(jì)作業(yè)效率、統(tǒng)計(jì)操作失誤等、控制臺(tái)軟件可同時(shí)管理32臺(tái)操作訓(xùn)練終端。
2.3.10教師或管理人員可以遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)，設(shè)置各類(lèi)參數(shù)和考試科目，設(shè)置故障考核點(diǎn)，實(shí)時(shí)跟蹤訓(xùn)練軌跡，記錄訓(xùn)練全過(guò)程及結(jié)果考核，并能回放訓(xùn)練過(guò)程，可發(fā)現(xiàn)需改進(jìn)動(dòng)作訓(xùn)練及方法等。
2.4環(huán)繞視景顯示控制軟件具備的技術(shù)性能
2.4.1能選擇訓(xùn)練環(huán)境的圖象顯示方式：3D立體模式或普通三維模式；
2.4.2投影光亮度不低于3000流明；
2.5操作臺(tái)及其監(jiān)控軟件具備的技術(shù)性能
軟件能支持教師完成學(xué)員學(xué)習(xí)及考核的全程監(jiān)控，可進(jìn)行訓(xùn)練或考核內(nèi)容、難度的設(shè)定。
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