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基于技术的船舶监控系统分析
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摘要：新的航运规范等市场环境逼迫着船舶实际运营者必须利用新技术才能实现细化管理、精度管理，才能在激烈的竞争中生存。 1 VR技术的优势 船舶行业创新发展需要快速吸收其他高新技术
新的航运规范等市场环境逼迫着船舶实际运营者必须利用新技术才能实现细化管理、精度管理，才能在激烈的竞争中生存。
1 VR技术的优势
船舶行业创新发展需要快速吸收其他高新技术。在民用生活和工业生产领域，VR(Virtual Reality)虚拟现实技术紧密结合各自行业的需求，不断推陈出新，产品不断更新换代，极大地促进了行业的发展。VR是一种可以创建和体验虚拟仿真世界的计算机交互式系统，VR系统需要融合多源信息、采用高速计算机软硬件和先进的传感器技术，并生成交互式三维动态视景和实体行为。VR带来全新的、真实的参与感，用户可以全身心投入，借助听觉、嗅觉、触觉、视觉等感官获得更加真实的、身临其境的体验。
现代的船舶监控系统早就摆脱了传统的继电器接触器控制技术，也不再实行简单的微机控制或PLC控制，而更趋于网络化、智能化。高速控制决策单元、FCS高速现场总线、智能化仪器仪表等极大地提高了监控系统的智能化水平和响应速度。
北斗卫星系统覆盖全球，目前已经在国内各个行业得到广泛应用，其突出用途是利用超远距离通信能力建立数据快速准确的压缩传输，能满足大部分远程监控系统的要求。北斗卫星系统在我国的海洋渔业监控等部分领域已经有实际的产品应用。船舶由于远离陆地，采用基站、无线电台、无线网桥等常规的数据采集传输方式肯定无法满足要求, 北斗卫星系统没有盲区、不易丢失目标，对其进行一些深入开发能够满足船舶监控的需要。为了发展现代综合交通运输，我国采用了多种措施，通过制定专项发展规划、提供专项发展资金等手段促进北斗卫星系统在航运领域的广泛应用。将海上安全监管平台跟北斗卫星通信系统相结合，充分发挥海事共享数据库的功能，提高海事管理的智能性，丰富拓展其功能。
2 基于VR的船舶监控系统
应用C#程序设计语言、借助Microsoft Visual Studio 2018集成开发环境、结合第三方提供的丰富的虚拟仪表控件进行工控开发，可以创建SCADA系统，实现实时数据采集、数据储存、设备控制、数据显示、VR场景展示等自动化控制功能。
2.1 船舶监控系统的VR应用
很多船舶领域的VR产品都使用MultiGen Creator来建模，如大连海事大学的新型轮机模拟器、某军用登陆艇模拟器等。在VR应用领域中，Creator是最为常用的三维建模软件。对低精度要求的模型如普通的虚拟现实模型场景构建，Creator能实现快速建模；对复杂高精细模型的创建如复杂零构件、复杂人物模型，Creator也优于其他建模软件，能很精确展示局部细腻的外观细节和连贯的动作细节。
作为开源的高速渲染引擎，OSG (Open Scene Graph)具有各种高级渲染特性：能够提供众多提升系统性能的算法；进行三维世界的管理；支持各种开发平台；提供丰富的控制接口。OSG已经在虚拟现实系统开发中得到广泛应用。采用OSG技术进行深度二次开发能够驱动显示船用设备监控系统的场景，并完成场景的存储。OSG对船舶内的各种设备3D模型进行数据结构化的组织管理，利用数据树状形态把各个场景和它的属性链接起来。OSG还可以实现更好的场景管理，实时高速动态地进行集合体更新、拣选、排序、高效率渲染绘制。对于碰撞问题处理，OSG则采用最近线段探测的碰撞检测算法，避免多个物体之间发生接触、穿透。
在监控系统中，VR场景展示模块需要底层调用OSG技术展示设备3D模型，再借助专用的VR外接式头显设备、感应设备，方便操作人员进行船舶内主要场所的交互式漫游、设备操作管理。
2.2 船舶监控系统的数据收集
实际运营船舶上安装有船舶综合监控系统，其通常基于FCS技术的管理系统，能实时收集机舱各种信息。监控系统通过OPC、CAN、PROFIBUS、TCP/IP、MODBUS 、RS232/485等通信方式实现对传感器、执行器、各个设备的软硬件集成，进而监控主机、发电机等各种机械设备的参数测量、监测报警、远程控制、安全保护、数据记录等功能。机舱监控系统的总线系统，分为几个模块，包括机舱监测报警系统、主机遥控系统、自动化电站系统、各个辅机控制系统。例如柴油机船舶可以观察柴油机基本参数，将本地报警和远程报警相结合，对油液消耗量和存储量进行实时监测，实时观察油耗，反馈机器故障，提醒油量低位报警。电力推进船舶可以监测电动机和电池电量，预测航程，进入省电模式，提醒充电。
船舶综合监控系统收集到的数据还可以通过北斗卫星系统传输给陆地的监控系统，在系统中实时显示船舶的运营数据，方便进行常规的管理，也可为监控系统VR模块的模型提供状态显示参数。
文章来源：《船舶标准化与质量》 网址: http://www.cbbzhyzl.cn/qikandaodu/2021/0304/735.html
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