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1、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的船舶輔鍋爐控制系統(tǒng)研究作者：李建偉徐軼群楊國豪 論文關(guān)鍵詞：船舶輔鍋爐虛擬現(xiàn)實控制 論文摘要：結(jié)合實船燃油輔鍋爐的實際情況和具體操作要求，通過建立維模型、人機交互、Web3D網(wǎng)頁瀏覽技術(shù)等米構(gòu)建船舶輔鍋爐虛擬操控系統(tǒng)，達到以虛擬操作代替實際操作，節(jié)省開支、實現(xiàn)遠程培訓(xùn)、以及人機交互的目的，克服了船舶輔鍋爐控制系統(tǒng)實際訓(xùn)練中不可避免的資源消耗、維護費用高等難題?！ ≥o鍋爐是船舶動力裝置中的重要組成部分其控制的可靠性和經(jīng)濟性對保證船舶安全航行有著重要的意義?！ 〈拜o鍋爐是一個多輸入、多輸出且相互關(guān)聯(lián)的
2、復(fù)雜的控制對象，其實際操作必須遵循嚴格的步驟，在實習(xí)和教學(xué)環(huán)節(jié)中，實現(xiàn)每個人都進行實際操作有難度。因燃油運行成本且可能出現(xiàn)操作失誤，會給實習(xí)和教學(xué)帶來一定的困難和不安全因素。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的產(chǎn)生，這些問題將逐步得到解決。 1控制系統(tǒng)的組成 輔鍋爐是船舶上最早實現(xiàn)自動控制的裝置之一，其控制項目包括：水位自動控制，燃燒自動控制，鍋爐點火及燃燒時序自動控制和自動安全保護?！ ?)水位自動控制。控制給水量的多少，使進人鍋爐的給水量大致大于鍋爐的蒸發(fā)量?！ ≡谡舭l(fā)量比較小、蒸汽壓力比較低的船舶輔鍋爐中，大部分采用雙水位自動控
3、制系統(tǒng)。雙水位控制系統(tǒng)指輔鍋爐的水位可以在一定范圍內(nèi)波動，輔鍋爐水位所允許的變化范圍是60～120mm。當水位下降到水位下限時，自動起動給水泵，給水泵開始向輔鍋爐供水，輔鍋爐水位就會逐漸升高；當給水量達到一定限度，也就是水位上限時，給水泵自動停止工作，不再向輔鍋爐供水?！ ?)燃燒自動控制。被控量是輔鍋爐內(nèi)的蒸汽壓力，根據(jù)汽壓的高低自動改變進入爐膛的噴油量和送風量?！ ω洿o鍋爐，燃燒自動控制系統(tǒng)的要求簡單、可靠，對輔鍋爐運行的經(jīng)濟性要求不是很嚴格，大多數(shù)這樣的輔鍋爐采用汽壓的雙位控制，少數(shù)采用比例控制，并保證輔鍋爐在
4、不同負荷下，其送風量基本適應(yīng)噴油量的要求。在油船輔鍋爐中，要求汽壓必須穩(wěn)定，同時對輔鍋爐的運行經(jīng)濟性要求比較高，這樣輔鍋爐才能在不同的負荷情況下，保證有一個最佳的風油比，所以通常采用比例積分控制或更好的控制算法?！ ?)點火及燃燒時序控制。給鍋爐一個起動信號后，按時序的先后進行預(yù)掃風、預(yù)點火、噴油點火，點火成功后對鍋爐進行預(yù)熱，接著轉(zhuǎn)入正常燃燒的負荷控制階段，同時對鍋爐進行一系列的安全保護。 按下輔鍋爐啟動按鈕后，自動啟動燃油泵和鼓風機，關(guān)閉燃油電磁閥使燃油在輔鍋爐外面循環(huán)，此時風門開的最大，以最大風量進行預(yù)掃風，防止
5、爐內(nèi)殘存的油氣在點火中產(chǎn)生冷爆。3 預(yù)掃風的時間根據(jù)輔鍋爐的結(jié)構(gòu)形式不同而異，一般是20～6OS。達到預(yù)掃風的時問后自動關(guān)小風門，同時點火電極打出火花進行預(yù)點火，時間約為3S。然后打開燃油電磁閥或開大回油閥，或讓一個油頭噴油工作，即以小風量和少噴油進行點火。點火成功后，先維持一段時間低火燃燒，對輔鍋爐進行預(yù)熱，再開大風門關(guān)小回油閥或增加一個油頭向爐膛噴油，使輔鍋爐轉(zhuǎn)入高火燃燒，即進入正常燃燒的負荷控制階段。在預(yù)定的時間內(nèi)若點火不成功或風機失壓、中間熄火等，會自動停爐，待故障排除后按恢復(fù)按鈕使時序控制恢復(fù)到起動前的狀態(tài)，
6、方能重新起動輔鍋爐。 2設(shè)計的實現(xiàn) 該系統(tǒng)采用TCP／IP結(jié)構(gòu)，是一個開放的模塊化環(huán)境，系統(tǒng)的管理和三維模型的實時渲染都在web服務(wù)器上運行，客戶端只要連接到Internet上的任意一臺計算機，下載一個很小的網(wǎng)頁插件就可以遍覽該系統(tǒng)。而它的實現(xiàn)方式就是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸反映三維場景的模型文件，用戶根據(jù)自己的需求將相應(yīng)的模型文件下載到客戶端，通過網(wǎng)頁插件來提供對模型文件的動態(tài)實施和實時渲染。方案流程見圖1?！ ?三維實體模型的建立 維實體模型是該系統(tǒng)實現(xiàn)漫游和交互的基礎(chǔ)，模型的好壞直接影響運行的效果和客戶端瀏覽的逼真度
7、。粗糙的模型，不能給人視覺上的美感，失去原有實體模型的真實性；模型建得過細，就會降低場景圖形的繪制效率，同時給渲染和計算機的顯示帶來麻煩，因此建模過程中，平衡模型細節(jié)度和復(fù)雜度顯得尤為重要。 采用3dsmax進行建模。逐級對船舶輔鍋爐的組成部分，各組成部分中的零部件進行分割，根據(jù)部件的形狀和工作特征，選擇不同的建模方法，然后把個部件組合成完整的三維場景，最后導(dǎo)入到虛擬編輯器(VRP編輯器)，以供底層的程序進行控制，形成一個完整動態(tài)模型。圖2為鍋爐控制面版的三維圖形。 4交互功能的實現(xiàn) 在交互功能的實現(xiàn)過程中，首
8、先使用VisuaC++中的MFC框架來設(shè)計服務(wù)器的用戶界面根據(jù)界面定義的功能，使用網(wǎng)絡(luò)類作為基類來設(shè)計一個專門處理自己窗口通信消息的網(wǎng)絡(luò)對象通過消息函數(shù)(CRemoteTestDlg：：()nButtonStartVrp())調(diào)入設(shè)計的三維場景，通過控件定義相應(yīng)事件處理函數(shù)來驅(qū)動三維場景，從而實現(xiàn)對j維場景中模型的控
