Тренажер для подготовки операторов

Тренажер для подготовки операторов относится к учебным тренажерам, используемым для подготовки операторов пульта дистанционного автоматизированного управления электроэнергетической системой корабля, позволяющим воспроизводить с использованием компьютерных технологий условия работы оператора в реальных условиях.

Тренажер для подготовки операторов содержит комплект рабочих мест обучаемых, пост руководителя обучения, включающий рабочее место инструктора и сервер базы данных, представляющий собой ПЭВМ общепромышленного исполнения. Сервер содержит электронную базу данных модели сложного объекта, а именно, модели электроэнергетической системы корабля.

Пост руководителя обучения содержит интерфейс с размещенными на нем органами включения тренажера, элементами управления выбора учебных задач, счетчиком времени, устройством сигнализации о допущенных ошибках, устройством формирования задания для оператора, и интерфейс пульта дистанционного автоматизированного управления электроэнергетической системой корабля.

Модель сложного объекта включает взаимодействующие между собой посредством линий связи модель внешних и начальных условий задачи, модель первичной силовой сети, модель первичного двигателя, модель синхронного генератора, модель автоматических выключателей, модель главного распределительного щита, модель устройств защиты, модель имитации сопротивления изоляции и его контроля, модель потребителей электроэнергии, модель распределения активной и реактивной нагрузки, модель синхронизации, модель параллельной работы генераторов.

Полезная модель относится к учебным тренажерам, используемым для подготовки операторов пульта дистанционного автоматизированного управления электроэнергетической системой корабля, позволяющим воспроизводить с использованием различных компьютерных технологий условия работы оператора указанного пульта, которые могут возникать в профессиональной деятельности операторов.

Известен тренажерный комплекс по патенту RU 2340950 для подготовки операторов в виде судового поста корабельной системы, работающего на штатной аппаратуре изучаемого объекта техники и максимально приближенного к реальным условиям использования изучаемого объекта техники, предназначенный для использования при формировании профессиональных навыков как операторов управления, преимущественно, подвижными объектами с морских технических средств, так и технического персонала по обслуживанию объекта техники.

Тренажерный комплекс включает, по крайней мере, одно рабочее место обучаемого в виде судового поста корабельной системы, рабочее место инструктора, систему обмена данными, программную среду. Рабочее место обучаемого включает имитатор (модель) штатного функционального устройства корабельной системы, имитатор (модель) штатного устройства взаимодействия с общекорабельными системами, имитатор (модель) штатного устройства распределения электропитания, имитатор (модель) штатного пульта управления функциональным устройством, а также дополнительный комплект модулей с неисправностями функциональных элементов корабельной системы. Рабочее место инструктора на базе ПЭВМ с периферией подключено к системе обмена данными в составе контроллеров, мультиплексного канала информационного обмена типа «Манчестер 2» и модуля релейных сигналов. Система обмена данными через интерфейс командного типа соединена с рабочим местом обучаемого для многоканальной передачи сигналов стартовой автоматики, корабельной информационно-управляющей системы и навигационного комплекса.

Обучаемый выполняет на своем рабочем месте ситуационное задание с устранением реальных неисправностей элементов корабельной системы, результат его работы визуализируется на мониторе пульта управления корабельной системой и оценивается по критериям успешности обучения.

Данный тренажер позволяет прививать операторам навыки управления, преимущественно, подвижными объектами с морских технических средств и навыки технического персонала по обслуживанию объекта техники с использованием опыта, полученного в условиях моделирования отказов оборудования.

Однако данный тренажер не позволяет готовить операторов пульта дистанционного автоматизированного управления электроэнергетической системой корабля из-за отсутствия условий, обеспечивающих воспроизведение реальных условий работы оператора указанного пульта.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является изобретение по патенту RU 2408079 «Тренажер для подготовки операторов гидроакустических систем», который предназначен для подготовки операторов гидроакустических средств надводного корабля с использованием различного типа гидроакустических комплексов (ГАК) на основе моделей их измерительных приборов, пультов управления ГАК и моделей, обеспечивающих имитацию обработки гидроакустических сигналов надводных и подводных объектов.

При этом модели, обеспечивающие имитацию пультов операторов и трактов обработки акустических сигналов, как в активном, так и в пассивном режимах работы станции ГАК, максимально приближены к реальным условиям тренировки, определяемым географическими координатами корабля, параметрами его движения и соответствующими гидрологическими и метеорологическими условиями. Тренажеры позволяют обеспечивать курс подготовки операторов гидроакустических систем в их профессиональной деятельности.

Интеллектуальный тренажер представляет собой совокупность поста руководства обучением и рабочих мест обучаемых, соединенных между собой посредством программно-технических средств локальной вычислительной сети.

В тренажерный комплекс включены:

- пост руководства обучением, в который входит рабочее место инструктора (РМИ);

- сервер базы данных, содержащий электронные данные классификационных признаков объектов тактической обстановки и их пространственного положения и параметров движения, электронную картографическую базу данных различных районов мирового океана, а также данных о результатах проведенных тренировок, фонограммы акустических шумов объектов и морских животных.

Унифицированные рабочие места обучаемых соединены между собой и с рабочим местом инструктора посредством программно-технических средств локальной вычислительной сети, включающих коммутатор локальной вычислительной сети, обеспечивающий связь между рабочими местами обучаемых и постом руководства обучением.

В результате внедрения указанного тренажера обеспечивается максимальное приближение обучения операторов гидроакустических систем надводных кораблей к реальным условиям их работы на корабле, что позволит отрабатывать задачи практической подготовки.

Недостатком тренажера по патенту RU 2408079 являются ограниченные возможности обучения, обеспечивающие подготовку только операторов гидроакустических комплексов надводного корабля, что не позволяет вести подготовку операторов систем автоматизированного управления электроэнергетическими системами кораблей, включающую управление устройствами генерации и распределения электроэнергии, отображаемой на индикаторах рабочих мест операторов с учетом классификационных признаков и параметров объектов, поскольку устройство ввода информации не может обеспечить ввод необходимых для обучения оператора сведений, а сервер базы данных не содержит программных моделей, имитирующих работу отдельных элементов электроэнергетической системы корабля и всей системы в целом.

Задачей, которую решает заявляемая полезная модель, является создание интеллектуального тренажера, обеспечивающего подготовку операторов систем автоматизированного управления электроэнергетическими системами кораблей в условиях, максимально приближенных к реальному объекту.

Техническим результатом полезной модели является создание интеллектуального тренажера для подготовки операторов пульта дистанционного автоматизированного управления электроэнергетической системой корабля на основе программных моделей, имитирующих реальную работу элементов электроэнергетической системы корабля.

Тренажер для подготовки операторов содержит комплект рабочих мест обучаемых и пост руководителя обучением. Пост руководителя включает объединенные между собой посредством локальной вычислительной сети рабочее место инструктора и сервер базы данных.

Рабочее место инструктора содержит вычислительное устройство, сетевой адаптер, дисплейный модуль, клавиатуру дисплея, манипулятор (мышь) и акустическую систему. При этом вычислительное устройство, представляющее собой промышленную ЭВМ (ПЭВМ), обеспечивает отображение внешнего вида пульта системы автоматизированного управления электроэнергетической системой корабля с органами управления, измерительными приборами и средствами сигнализации на дисплейном модуле.

Кроме того, интерфейс дисплейного модуля рабочего места инструктора содержит органы включения тренажера, элементы управления выбора учебных задач, счетчик времени, устройство сигнализации о допущенных ошибках, устройство формирования задания для оператора, устройство для регистрации действий обучаемых.

Сервер электронной базы данных представляет собой ПЭВМ с сетевым адаптером, и содержит электронные базы данных:

- пультов систем управления,

- результатов тренировки обучаемых,

- обучаемых, содержащую регистрационные данные по обучаемым,

- объектов тренинга, а именно, базу данных моделей элементов электроэнергетической системы корабля.

Все модели объединены в один объект, представляющий собой модель сложного объекта. Посредствам линий связи, сигнал от органов управления тренажера передается к соответствующим моделям, входящим в модель сложного объекта.

Модель сложного объекта включает элементы электроэнергетической системы корабля:

- модель внешних и начальных условий задачи,

- модель первичной силовой сети,

- модель первичного двигателя,

- модель синхронного генератора,

- модель автоматических выключателей,

- модель главного распределительного щита,

- модель устройств защиты,

- модель имитации сопротивления изоляции и его контроля,

- модель потребителей электроэнергии,

- модель распределения активной и реактивной нагрузки,

- модель синхронизации,

- модель параллельной работы генераторов.

Работа модели сложного объекта начинается с получения соответствующих сигналов моделью внешних и начальных условий, которые задает инструктор.

Начальные условия определяют исходный режим модели сложного объекта: состояние коммутационной аппаратуры в первичной силовой сети, нагрузку на главный распределительный щит, параметры генераторного агрегата, включающего несколько синхронных генераторов.

После отработки моделями начальных заданных условий начинается процесс тренировки на тренажере.

Выходные параметры напряжения и частоты генераторного агрегата передаются по линиям (каналам) связи в первичной силовой сети и далее потребителям, которые являются источниками тока для первичной силовой сети и, в конечном счете, для генератора.

Параметры первичной силовой сети, генераторного агрегата, состояние коммутационной аппаратуры первичной силовой сети поступают на модель пульта дистанционного автоматизированного управления для отображения на приборах и мнемосхемах.

Изменение состава первичной силовой сети осуществляется по командам управления через модели автоматических выключателей.

Оператор пульта дистанционного автоматизированного управления через модель элементов управления может изменять параметры генераторного агрегата.

При включении генераторного агрегата на параллельную работу через модель параллельной работы генераторов вводится в действие модель устройства распределения активной и реактивной нагрузок.

Модель устройств защиты получает контролируемые параметры от первичной силовой сети или генераторного агрегата и выдает логические сигналы на изменение структуры первичной силовой сети и на сигнализацию пульта дистанционного автоматизированного управления.

Модель контроля сопротивления изоляции имитирует сопротивление изоляции элементов первичной силовой сети и работу устройств периодического и автоматического контроля. Результаты контроля поступают на пульт дистанционного автоматизированного управления.

В процессе тренировки инструктор путем воздействия на модель внешних и начальных условий задачи задает нештатные вводные, которые позволяют имитировать аварии и неисправности в первичной силовой сети и генераторного агрегата.

В нештатные вводные входят имитации следующих ситуаций:

1. Короткое замыкание на секции главного распределительного щита;

2. Короткое замыкание на потребителе;

3. Перегрузка генераторного агрегата;

4. Нет управления автоматических выключателей;

5. Вышло из строя устройство автоматической синхронизации;

6. Неисправен регулятор частоты генераторного агрегата;

7. Неисправен регулятор напряжения генераторного агрегата;

8. Неисправно устройство распределения активной мощности;

9. Неисправно устройство распределения реактивной мощности;

10. Снижение сопротивления изоляции на элементе сети.

С рабочего места инструктора через органы управления, осуществляется задание исходных данных использования тренажера и подача вводных для отработки действий обучаемых.

После моделирования соответствующих изменений выходной сигнал моделей подается к приборам интерфейса рабочего места инструктора.

Инструктор с помощью средств индикации и сигнализации осуществляет контроль действий обучаемого и параметров работы тренажера.

Сигнал контрольных действий от рабочего места инструктора передается через модель сложного объекта к средствам индикации и сигнализации интерфейса рабочего места обучаемого, таким образом замыкая процесс обмена информацией между инструктором и обучаемым.

Работа моделей управляется от первичной команды, поступающей на устройство формирования задания для оператора, размещенное на пульте.

Поведение модели сложного объекта после получения первичной команды соответствует работе реального объекта, а именно, от элементов управления пульта электроэнергетической системы корабля передается модели первичного двигателя, затем передается к модели синхронного генератора, от которого далее поступает к модели автоматического выключателя, затем к модели главного распределительного щита, модели устройств защиты, модели имитации сопротивления изоляции и его контроля, модели потребителей электроэнергии, затем к модели распределения активной и реактивной нагрузки.

В случае необходимости подключения нескольких генераторов используется модель параллельной работы генераторов, через которую в работу включаются модели синхронизации, автоматических выключателей и распределительных щитов, в соответствии с количеством потребителей.

Новым в заявляемой полезной модели являются:

- интерфейс, включающий органы включения тренажера, элементы управления выбора учебных задач, счетчик времени, средства сигнализации о допущенных ошибках, средства формирования задания для оператора и имитацию пульта дистанционного автоматизированного управления электроэнергетической системы корабля;

- модель сложного объекта, включающая модель внешних и начальных условий задачи, модель первичной силовой сети, модель первичного двигателя, модель синхронного генератора, модель автоматических выключателей, модель главного распределительного щита, модель устройств защиты, модель имитации сопротивления изоляции и его контроля, модель потребителей электроэнергии, модель распределения активной и реактивной нагрузки, модель синхронизации, модель параллельной работы генераторов.

- линии связи, через которые сигнал от органов управления тренажера передается к соответствующим моделям, входящим в состав модели сложного объекта;

- процесс управления от первичной команды, поступающей на пульт в соответствии с работой реального объекта, а именно, от модели первичной силовой сети к модели первичного двигателя сигнал предается к модели синхронного генератора, от которого далее поступает на вход модели автоматического выключателя, затем к модели главного распределительного щита, модели устройств защиты, модели имитации сопротивления изоляции и его контроля, модели потребителей электроэнергии, затем к моделям распределения активной и реактивной нагрузки;

- в случае необходимости подключения нескольких генераторов использование модели параллельной работы генераторов, через которую в работу включаются модели синхронизации, автоматических выключателей и распределительных щитов в соответствии с количеством потребителей.

Схема тренажера для подготовки оператора представлена на фиг.1

Указанный тренажер состоит из рабочего места инструктора 1, сервера базы данных 2 и рабочего места обучаемого 3.

Рабочее место инструктора 1 включает вычислительное устройство 4, сетевой адаптер 5, акустическую систему 6, дисплейный модуль 7, клавиатуру 8 и манипулятор 9.

Сервер базы данных 2 включает вычислительное устройство 10, сетевой адаптер 11, модель сложного объекта 12, базу данных тренировки обучаемых 13, базу данных обучаемых 14.

Рабочее место обучаемого 3 включает вычислительное устройство 15, сетевой адаптер 16, дисплейный модуль 17, акустическую систему 18 и клавиатуру 19 и манипулятор 20.

Рабочее место инструктора 1, сервер базы данных 2 и рабочее место обучаемого 3 связаны между собой локальной вычислительной сетью.

На фиг.2 представлена схема модели сложного объекта 12, которая включает модель внешних и начальных условий задачи 21, модель первичной силовой сети 22, модель первичного двигателя 23, модель синхронного генератора 24, модель автоматических выключателей 25, модель главного распределительного щита 26, модель устройств защиты 27, модель имитации сопротивления изоляции и его контроля 28, модель потребителей электроэнергии 29, модель распределения активной и реактивной нагрузки 30, модель синхронизации 31, модель параллельной работы генераторов 32 и модель измерительного прибора 33.

Работа на тренажере начинается с включения тренажера, нажатием соответствующей кнопки, указателем манипулятора (мыши) 9 на дисплейном модуле 7, рабочего места инструктора 1.

Вычислительное устройство 4 обеспечивает отображение внешнего вида пульта управления электроэнергетической системой корабля с органами управления, измерительных приборов, средств индикации и сигнализации на дисплейном модуле.

Инструктор выбирает указателем манипулятора (мыши) 9 на интерфейсе дисплейного модуля 7 соответствующий сценарий и задает начальные условия тренировки с помощью клавиатуры 8. В соответствии с выбранной целью тренировки определяются состояние коммутационной аппаратуры в первичной силовой сети, нагрузка на генераторы электроэнергии, параметры генераторного агрегата, которые формируются в модели сложного объекта 12. Изменение состава электроэнергетической системы корабля осуществляется по командам управления, изменяющим состояние моделей автоматических выключателей, входящих в модель сложного объекта 12. Работа элементов электроэнергетической системы корабля сопровождается звуковыми эффектами, воспроизводимыми акустическими системами 6 и 18.

Параметры электроэнергетической системы корабля, генераторного агрегата, состояние коммутационной аппаратуры первичной силовой сети отображаются на интерфейсе дисплейного модуля 17, рабочего места обучаемого, на котором имитируется пульт системы дистанционного автоматизированного управления электроэнергетической системы корабля с элементами управления, средствами индикации и сигнализации.

В ходе тренировки оператор получает информацию от приборов и устройств интерфейса дисплейного модуля 17, вырабатывает и принимает решение, которое затем исполняется через воздействие манипулятором 20 на органы управления элементами электроэнергетической системы, отображаемые на интерфейсе дисплейного модуля 17. Управляющее воздействие оператора через вычислительное устройство 15 передается на сервер базы данных 2 через вычислительное устройство 10 к базе данных тренировки обучаемых и к модели сложного объекта 12.

Из вычислительного устройства 10 данные подаются на интерфейс дисплейного модуля 7 рабочего места инструктора 1.

Процесс работы на тренажере заносится вычислительным устройством 10 в базу данных тренировки 13.

Инструктор по средствам индикации и сигнализации на интерфейсе дисплейного модуля 7, рабочего места инструктора 1, осуществляет контроль действий конкретного оператора, сопоставляя информацию базы данных тренировки и базу данных обучаемых.

Работа модели сложного объекта 12 начинается сигнала, поступающего от вычислительного устройства 15 на модель внешних и начальных условий 21, затем на модель первичной силовой сети 22, от которой сигнал поступает к модели первичного двигателя 23, затем к модели синхронного генератора 24, от которого далее поступает к модели автоматических выключателей 25, затем к модели главного распределительного щита 26, модели устройств защиты 27, модели имитации сопротивления изоляции и его контроля 28, модели потребителей электроэнергии 29, затем к модели распределения активной и реактивной нагрузки 30. Выходной сигнал с модели распределения активной и реактивной нагрузки передается вычислительному устройству 15.

В случае необходимости подключения нескольких генераторов используется модель параллельной работы генераторов 32, через которую в работу включаются модели синхронизации 31, автоматических выключателей 25 и распределительных щитов 26, в соответствии с количеством потребителей.

Тренажер для подготовки операторов, содержащий комплект рабочих мест обучаемых и пост руководителя обучением, включающий объединенные между собой посредством программно-технических средств локальной вычислительной сети рабочее место инструктора и сервер базы данных, представляющий собой ПЭВМ общепромышленного исполнения и электронную базу данных моделей, в том числе базу данных внешнего вида измерительных приборов, пультов систем управления, базу данных результатов тренировки обучаемых, базу данных обучаемых, содержащую регистрационные данные по обучаемым, а также базу данных объектов тренинга, отличающийся тем, что включает интерфейс, включающий органы включения тренажера, элементы управления выбора учебных задач, счетчик времени, средства сигнализации о допущенных ошибках, средства формирования задания для оператора и имитацию пульта дистанционного автоматизированного управления электроэнергетической системы корабля, а электронная база данных объектов тренинга представляет собой модель сложного объекта, включающую взаимодействующие между собой посредством линий связи модель внешних и начальных условий задачи, модель первичной силовой сети, модель первичного двигателя, модель синхронного генератора, модель автоматических выключателей, модель главного распределительного щита, модель устройств защиты, модель имитации сопротивления изоляции и его контроля, модель потребителей электроэнергии, модель распределения активной и реактивной нагрузки, модель синхронизации, модель параллельной работы генераторов.