加拿大CAE公司綜合平臺管理系統簡介

陳公昌

摘 要:綜合平臺管理系統(IPMS)是通過傳感器、計算機等監控和管理艦船設備的一種自動化設備。目前歐美發達國家艦船應用比較成熟。本文對加拿大CAE公司開發的綜合平臺管理系統進行了介紹。首先,介紹了該系統的系統組成模塊及其拓撲結構,然后,對系統中的基本組成模塊分別進行了介紹,在此基礎上,介紹了用戶可選擇添加的其它功能模塊。

關鍵詞:IPMS綜合平臺管理系統

中圖分類號:U665 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0014-01

自動化在現代艦船平臺上的廣泛的應用,使得現代艦船的生存能力和操縱效率得到了空前的提高。對艦船平臺上不同的自動化應用進行集成,可以使操作效率達到最優化,同時有助于艦船減少艦員。可以說,高度的集成化和自動化是現代艦船發展的必然趨勢。而實現高度集成和自動化的重要形式就是建立高效的艦船綜合平臺管理系統。

目前世界上主要海上大國都在加緊對艦船綜合平臺管理系統的研究,其中美國的ABB公司和加拿大的CAE公司在該領域技術領先,在很多艦船上進行了成功應用。我國近年來也正在積極開展相關的研究。為了解該技術在國際上的發展現狀,探討適合我國國情的艦船綜合平臺管理系統,本文對比較有代表性的加拿大CAE公司開發的綜合平臺管理系統進行介紹。

1系統結構

綜合平臺管理系統是一個分布式結構的實時數字化控制系統。這個開放式的系統包含有用來進行數據的獲取、控制的遠程終端單元(RTU)和多功能控制臺,控制臺為處在船的不同地方的操作者提供人機交互界面(HMI)。整個系統通過冗余數據總線進行連接。系統通過多點傳送的方法保證總線上數據傳輸的完整,同時,減少了總線上的數據通信量,縮短了數據延遲時間。數據總線的電纜被沿著船體獨立的進行布置,從而能使系統具有最大的生存能力。該開放系統結構允許使用多種數據網絡以滿足用戶的要求。它還允許綜合平臺管理系統通過域總線等接口與其他系統進行互聯。

系統集成了艦船推進系統、電力系統、輔機和損管設備的監視和控制系統,除此之外,它還可以集成以下的功能模塊:船上訓練系統OBTS;損害控制系統 BDCS;數字化閉路電視系統CCTVS;基于情況(狀態)的維護系統CBMS。

2基本集成模塊

2.1 人機交互界面

綜合平臺管理系統擁有先進的人機交互界面,是專為應用在設備復雜的軍艦上而設計的。主人機交互界面設計為多功能控制臺的形式,一般布置在集控室和艦橋部位。動力艙室和其他有機器的艙室擁有嵌入式控制臺,用于損害管制和機旁控制。移動式操作單元利用嵌入式測試設備和軟件支持緊急情況下的控制操作和故障的及時發現并修理。系統通過采用集成的控制面板和高分辨率彩色監視器來實現從控制臺進行控制和監視。每個控制臺是多功能的,如果應用適當的密碼權限可以實現綜合平臺管理系統所有賦予的功能。平臺具有很強的生存能力。系統的平面、分層圖形方法(TLG)使得在不同縮放水平的信息實現自動過濾,保證了在任何時候有簡單易讀的顯示。

系統采用了幾種不同的頁面來顯示設備的總體情況、機械數據、系統圖表、趨勢圖、警報、事件和錯誤消息。綜合平臺管理系統內置強大的警報處理技術,可以過濾掉雜亂的警報從而減少操作者的工作量,提高操作者工作效率。

2.2 數據獲取和控制

系統接口可以至少接收100個信號和沒有數量限制的傳感器和探測器。為了管理如此大量的不同的信號,該綜合平臺管理系統通過使用不同密度的遠程終端單元獲得了一個靈活和高效的數據獲取、控制的途徑,這些遠程終端單元可以同大量不同種類的傳感器和探測器交互。這些交互數據可以直接通過電纜或者通過區域總線等傳遞到設備。遠程終端單元獲得設備傳感器數據,進行合理性檢測,進行門限值檢查,當綜合平臺管理系統的其他子系統需要時為它們傳遞數據,處理自動控制流程,向控制器輸出控制信號,進行網上或者脫機嵌入式監測。

2.3 燃氣輪機控制器

使用同樣的遠程終端單元硬件和軟件,該系統可以為當今新型軍艦上使用的多種型號的燃氣輪機提供氣輪機控制器。綜合平臺管理系統擁有的既可進行訓練又可實際使用的、可升級的發動機控制模塊(ECM),為很多國家的海軍顯著的降低了設備的生命周期費用。

2.4 數據的記錄、分析和制作報表

綜合平臺管理系統持續記錄傳感器數據和控制命令的變化并為其標注日期和時間。每個控制臺有短期保存數據的能力,可以保存最近24個小時的數據,而通過安裝在專門控制臺上的可拆卸式硬盤驅動器可以保存長時間的數據。這些數據既可以在船上瀏覽,也可以通過岸基的設備進行分析。

3備選集成模塊

3.1 船上訓練系統

綜合平臺管理系統包括一個先進的船上訓練系統,這時需要使操作控制臺工作在訓練模式。除了一個留作值班外,其他所有的操作控制臺都可以置于訓練模式,從而使船上所有的人員進行完整的訓練。其中的1臺控制臺被指定為指揮設備,其他的控制臺在訓練模式操作。如果一個或者一組值班模式的控制臺出現故障,其他處在訓練模式的控制臺會自動轉換到值班模式。船上訓練系統使用實時高保真仿真船體模型、平臺系統和設備,既可以實施先前設定的訓練想定,又可以由船上的指揮員自己創建新的想定,這保證了訓練有很強的真實感。

3.2 損害管制系統

損害管制系統功能模塊包括了如下的模塊。

損害部位標定:是傳統的、使用聲力電話和板上損管圖表作業的損管控制報告系統的替代。圖板被包含全船的、彩色的帶有標準損管符號標記的圖表代替。當損害信息一旦進入任何1臺控制臺,所有的控制臺會自動刷新。這可以為指揮員、技術軍官和損管人員提供一個實時、完整和動態刷新的損壞態勢圖。

自動損管系統:用來協助操作人員在出現緊急狀態時做出快速和準確的反應。

船舶穩性計算機:可以為船員提供網上專家系統。本系統可以接受來自傳感器或手動輸入的數據以確定在正常或船體損壞狀態下的船舶的穩定性。此模塊可以計算重力、流體靜力學各值和波浪中船的運動。系統還可以提供提高艦船穩定性的建議。

3.3 數字閉路電視系統

為了使綜合平臺管理系統減少操作人員,系統集成了一套數字閉路電視系統來對機艙和其它部位進行視頻監控。彩色數碼監視器可以利用現有的網絡連接在綜合平臺管理系統控制臺,任何控制臺可以選擇顯示任何照相機的圖像;不過,火警或進水警報會在特定的控制臺上自動顯示。

3.4 基于狀態的維護系統

綜合平臺管理系統可以安裝振動監控系統來對裝備狀態進行周期性的監測。為了實現機械設備的預先監測,平臺采用專家系統軟件為維護人員提供關于設備維護需求的建議。基于設備狀態的而不是定期的維護大大降低了艦船生命周期內的總費用。基于狀態的維護系統自動監測聯機的加速計、轉速計、主機、軸承、發電機的位移探針。

參考文獻

[1] IPMS－INTEGRATED PLATFORM MANAGEMENT SYSTEM[EB/OL].www.cae.com.