基于SIVAK的三峡船闸通过能力仿真

基于仿真软件SIVAK建立三峡船闸仿真模型,分析船舶的待闸时间,研究过闸调度策略.运用先到先服务(FCFS)调度方式和现实中过闸船舶编排调度方式,分别对三峡船闸通过能力进行仿真,得到两种调度的仿真结果.对比结果表明,运用FCFS调度方式可以明显缩短船舶待闸时间,增加过闸船舶数量,提高船闸通过能力,提升船闸服务质量.     

繁忙船闸的船舶待闸时间分析与估算

为了反映内河船闸的服务质量,并为船闸工程的经济评价提供基础数据,以目前国内仅有的京杭运河施桥船闸多年运行实测资料为例,统计分析了繁忙船闸的船舶待闸时间特点,并基于G/G/1排队模型,建立了估算繁忙船闸船舶待闸时间的近似数学模型.结果表明:该繁忙船闸的船队待闸时间主要分布在16 h以内,单机船的待闸时间主要分布在6 h以内或者14～22 h之间;船舶待闸时间的长短不仅与其交通负荷有关,还与船舶到闸和过闸的离散程度有关;模型能够合理地给出船舶的平均待闸时间,而且船舶待闸时间的理论分布与实测数据吻合程度良好.说明该模型是可靠的,能够用来估算类似繁忙船闸的船舶待闸时间.     

大型商船分离型轮机仿真实验平台的设计

针对现有轮机仿真系统数据封闭、UI与模型耦合性强、模型利用率低的缺点,基于软件工程中的软件架构设计思想,采用UML建模、数学建模、计算机仿真、计算机通信、智能控制等理论与技术设计分离型轮机仿真实验平台.平台在机舱监测报警系统和三维虚拟机舱中得到应用.应用结果表明,仿真平台具有数据透明、数据点丰富、仿真模型可多次利用的优点.仿真平台可以在实验室环境下代替实船机舱所产生的数据,为船舶智能化、无人化研究提供了基础实验平台.     

三峡永久船闸决策支持系统研究

三峡永久船闸决策与仿真系统是用于模拟船闸运行调度过程的一套系统。闸室编排调度是一个NP-完全问题，首先建立解决该问题的数学模型，然后提出一个优化算法，有铲地解决闸室面积利用率和过闸船舶优先级之间矛盾的问题，最后用试验数据说明该算法可提高三峡船闸编排调度的效率。     

基于蚁群算法的船舶过闸计划优化模型

针对船舶过闸计划生成的难题,提出了基于蚁群算法的船舶过闸计划生成方案,建立了船舶过闸排档问题的优化模型(包括目标函数和约束条件),给出了基于蚁群算法的船舶排档问题求解算法和船舶过闸排档计划生成的蚁群算法的构造过程,包括信息素策略、概率转移策略、约束条件的处理和算法步骤.依据该算法并结合三峡南线船闸的实际调度数据,给出了实验结果,证明船舶过闸计划生成方案是有效的.     

闸室船舶组合优化动态模型

基于心理学理论,对待闸船舶提出了极限等待时间的概念.提出将船舶按照特大型、大型、中型、小型设立排队队列,并基于0-1规划建立闸室船舶组合优化动态模型.以泰州船闸某一天上行过闸为例,应用闸室船舶组合优化动态模型对其进行优化调度.结果表明,优化后总闸次数、平均每闸吨位、船舶平均待闸时间、平均闸室利用率等指标比优化前均有了不同程度的改善.     

优化输水方式提高三峡船闸通过能力措施研究

探讨了三峡船闸四级运行方式下二闸首作为首级运行时一闸室水体波动特性;阐述了波动形成的机理,分析了二闸首阀门运行方式对一闸室波动的影响;提出了满足一闸室待闸安全要求的阀门开启方式;通过实船试验检验了一闸室待闸船舶停泊条件,总结了一闸室待闸调度方式。运行实践表明,三峡船闸完建期实行四级运行方式下,将下行船舶由靠船墩移至一闸室满闸室待闸,可提高船闸日均通过闸次近3个,通航效益明显。     

三峡出闸船舶航速分布规律与预测应用

为监控出闸船舶的异常航速、科学调度出闸船舶、提高船舶出闸效率和保障船舶出闸安全,研究了三峡出闸船舶航速分布规律与预测应用问题.以船舶AIS(automatic identification system)统计数据为基础,通过直方图方法分析了船舶离闸距离、船舶尺度与船舶出闸航速之间的关系,在此基础上,利用80％的AIS数据建立了基于BP(back propagation)神经网络的船舶出闸航速预测模型,并以20％的AIS数据对船舶出闸航速预测模型予以验证,最后通过案例阐释航速预测模型的应用.结果表明:该模型预测航速的平均误差为6.7％,对预测航速和实际航速进行单因素方差分析,两组数据并无显著性差异.可见基于BP神经网络的船舶出闸航速预测模型可以应用于船舶出闸航速预测.     

虚拟DCS技术与大型发电厂实时系统互联应用

结合虚拟DCS系统仿真控制技术,探讨了电厂集散控制系统DCS、信息系统SIS和仿真系统SIM这三大实时系统互联应用的可行性.实现三大实时系统互联的关键是使真实DCS和虚拟DCS的I/O接口数据和组态数据一一对应.虚拟DCS通过智能编译和真实DCS系统达到同步更新,SIS系统和SIM系统利用数据库比较技术和实时通信技术进行数据连接.充分利用虚拟DCS技术的高度逼真性和开放性,实现了三大实时系统的实时互联,可以完成数据分析、模型校验和参数优化等高级仿真功能,扩大了虚拟DCS控制系统的应用范围,提升了应用层次和仿真品质.     

嵌入式系统虚拟实验平台仿真调试技术

为了提高嵌入式系统课程的教学质量,加强学生的嵌入式系统程序设计与调试能力的培养,根据课程教学内容设计了便携式的嵌入式系统课程虚拟实验平台,针对虚拟实验平台的程序仿真调试功能,提出了基于Proteus的远程仿真和基于GCC的本地仿真的两种在线仿真调试技术。以虚拟实验平台的行列式键盘实验项目为例,针对两种在线仿真调试技术在虚拟实验平台上分别进行了程序仿真调试演示,进一步完善了嵌入式系统课程虚拟实验平台的功能。     

船闸扩容中非矩形闸室的船舶编排方法设计

为解决通航能力不足带来的问题,老龄船闸需要进行扩容,而一些船闸扩容后闸室形状变为不规则形状.为提高闸室面积利用效率,设计不同的船舶编排方法并进行优化.构建船舶交通流、船舶调度和闸室排挡等仿真模型,并设计一种船闸仿真原型系统进行验证.以洪江船闸扩容工程为实例,利用开发的仿真系统对非矩形闸室的船舶编排优化方法进行测试和评价.本文研究对于非矩形闸室编排调度有较强的理论和实用价值.     

船舶虚拟制造系统体系设计及关键技术

给出了船舶虚拟制造系统的定义,设计了包含船舶产品虚拟开发、虚拟工艺和虚拟造船企业环境架构的体系架构,讨论了船舶虚拟制造系统与船舶实际制造系统的相关关系,并从实施船舶产晶开发活动的并行开展和支持船舶生产经营活动的角度出发,为实现虚拟制造技术与造船设计、制造及装配、生产调度、质量管理等环节的有机集成.对船舶虚拟制造系统实现的关键技术进行了分析.     

基于Web的船舶动力装置虚拟操作训练系统

为了解决以往工业组态软件开发的船舶动力装置虚拟操作训练系统的网络功能局限性,文章对基于web的虚拟训练操作系统进行了研究.提供了系统基于B/S模式的架构,并详细阐述了系统开发过程中的关键问题和解决方案,如基于Web的系统操作界面及动态交互功能的实现、多人协同开发的解决方案等.并以.NET为开发平台设计了基于Web的船舶动力装置的虚拟操作训练系统,包括用户管理模块、船舶动力装置训练项目操作模块和操作过程记录与评估模块.以该方案设计的系统已经投入运行,应用结果表明该系统充分利用了Internet,解决了传统船舶动力装置虚拟操作训练系统受时间和空间限制的问题,提高了远程教学训练的能力,具有良好的交互性、扩展性及应用价值.     

九里沟双级船闸长廊道短支管输水系统设计

通过对九里沟双级船闸长廊道短支管输水系统的设计，不仅对这种输水型式的选型、各细部尺寸拟定、各参数的取值与水力学计算和这种输水系统的结构布置等有了更进一步的认识，而且认为这种在综合多种输水型式的具体布置得出的输水系统型式，有利于中高水头船闸的输水系统的引用与参考，从而使水运工程在为船舶航行过闸提供安全、通畅、快捷的运输环境，提高船闸的社会、经济和环境效益。     

船闸一次过闸平均吨位计算模型

为研究内河船闸通过能力,对其关键参量一次过闸平均吨位的计算方法进行改进,建立了基于船舶吨位与面积关系的一次过闸平均吨位计算模型.结合实测资料,对模型的船舶吨位与面积关系以及闸室利用率进行了分析.船舶吨位与面积关系可采用线性、二次多项式等函数进行回归分析得到,闸室利用率可采用其年平均值,一般在0.5~0.7之间.验证表明:该模型结构简单,能够得到令人满意的结果;较之规范(JTJ305—2001)推荐的方法,回避了过闸设计船型的选取及其组合等不确定性因素,能够动态地反映船舶大型化和标准化趋势的影响,根据实际或预测的船舶平均吨位即可连续计算一次过闸平均吨位,为船闸通过能力计算提供了新思路.     

基于覆盖网络的仿真系统设计与实现

提出了基于覆盖网络的网络协议验证和在线仿真的仿真平台设计思想,通过统一的数据格式、管理策略定义和定制虚拟覆盖路由器节点的管理和控制中继等功能,建立基于覆盖网络的仿真系统.按照用户需求,该仿真系统利用标准的管理协议SNMP消息来定制仿真环境,用于协议验证和在线仿真,或提供在实际网络运行的在线仿真.在该平台上验证了一个故障容忍的路由机制,证明了在小规模的网络环境中该仿真系统的正确性和实用性.     

三维实体造型技术在船舶与海洋工程专业实验教学中的应用

本文开发了一套适合于船舶与海洋工程专业实验教学的虚拟实验平台,分析了本专业教学计划中重要的教学实践环节——实验教学的重要性和目前发展状况。介绍了传统三维曲面和实体造型方法,并将NURBS曲面造型方法应用于某船体和海洋平台模型的结构仿真。实践表明,该系统可应用于船舶与海洋工程专业中实验环节的辅助教学。     

医学虚拟现实实验教学平台的建设和实践

全面应用3D、VR、力回馈等最新技术,构建了医学虚拟仿真实验教学平台,打造较为完整的虚拟仿真实验教学体系。现已建成7个具有自主知识产权的虚拟仿真实验教学项目,其中1项被评为国家虚拟仿真实验项目,获得11项软件著作权,并创设了"多平台虚实结合"实验教学模式,并在实践中取得了很好的效果。新建了大型环幕立体投影VR实训室,使学生获得沉浸式学习体验,依托开放式虚拟仿真实验教学管理系统,提升实验教学管理与项目开放共享。     

无线通信信号衰减虚拟仿真实验平台

虚拟仿真实验主要应用虚拟现实、人机交互、数据库等技术,通过提供高仿真的教学实验平台,使学生在开放、共享和交互的虚拟仿真环境中进行实验,进而解决真实实验教学资源不足、内容单一、模式陈旧等问题。针对无线通信技术的信号衰减现象设计虚拟仿真教学平台,根据无线传输中相关参数与无线信号衰减程度的关系,并选取无线路径损耗预测公式作为此虚拟仿真教学实验平台开发的依据。此实验平台增强了虚拟仿真实践教学的互动性,提高了学生的创新和实践能力。     

铜冶炼行业电解车间智能信息化综合管理平台设计

本文针对铜冶炼行业电解车间信息化、智能化建设的重大应用需求,充分研究车间生产管理的流程和机制,面向实时数据库、关系数据库构建多源异构数据平台,解决不同数据源的互联互通问题;基于VR技术,实现车间全景3D数字可视化及虚拟仿真,设计具有较强柔性化的综合展示及交互系统实现车间各业务模块,研究具有组态化的生产管理驾驶舱,构建全局的数据可视化大屏;最终将系统有机整合为电解车间智能信息化综合管理平台,在智能电解车间的建设中发挥实用效果.