金 浩，張英香，王吉武，宋煊懿，胡敏瑞，范 壯，金 晶

(1. 中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七一四研究所，北京 100101；2. 中國(guó)中小企業(yè)發(fā)展促進(jìn)中心，北京 100082；3. 大連船舶重工集團(tuán)有限公司，遼寧 大連 116005；4. 山東省蓬渤安全環(huán)保服務(wù)有限公司，山東 煙臺(tái) 265600)

0 引 言

對(duì)于水上應(yīng)急救援演練，傳統(tǒng)的實(shí)際場(chǎng)地模型演練方式有著造價(jià)高、污染大、危險(xiǎn)性極強(qiáng)、進(jìn)程不易把握、演練內(nèi)容單一等缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的發(fā)展，由計(jì)算機(jī)整合模型庫(kù)、案例庫(kù)、應(yīng)急知識(shí)庫(kù)、方法庫(kù)、圖形庫(kù)、裝備庫(kù)等數(shù)據(jù)庫(kù)研發(fā)出的應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)[1-2]，能夠綜合模擬出災(zāi)害爆發(fā)場(chǎng)景、救援進(jìn)展和事故態(tài)勢(shì)等進(jìn)程信息，不僅避免了傳統(tǒng)演練造價(jià)高、內(nèi)容單一的缺點(diǎn)，還能提高參與人員應(yīng)急救援水平，便于組織者、參演方交互，對(duì)演練評(píng)估等，完全能達(dá)到比實(shí)際場(chǎng)地演練更好的演練效果。

應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練應(yīng)當(dāng)具備對(duì)各種類(lèi)型訓(xùn)練試驗(yàn)進(jìn)行模擬規(guī)劃，實(shí)時(shí)顯示失事船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，并對(duì)動(dòng)態(tài)模擬救援效果進(jìn)行評(píng)估的能力?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練是提高模擬救援水平的重要支撐。

為提高水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練質(zhì)量，確實(shí)達(dá)到復(fù)雜狀況下實(shí)施應(yīng)急救援作業(yè)的能力要求，本文聚焦我國(guó)水上應(yīng)急救援應(yīng)對(duì)需求，探討水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)概念和設(shè)計(jì)需求，構(gòu)建水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，分析其關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)水下應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1 水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)概念和設(shè)計(jì)需求

1.1 水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)概念

應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練也稱(chēng)為應(yīng)急虛擬訓(xùn)練，指的是依托于實(shí)應(yīng)急救援的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真演練平臺(tái)，全真模擬各類(lèi)事故、災(zāi)害或事故現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)人機(jī)交互的操作對(duì)各項(xiàng)救援作業(yè)進(jìn)行訓(xùn)練，對(duì)救援作業(yè)方案進(jìn)行演練。按照國(guó)務(wù)院應(yīng)急管理辦公室印發(fā)《突發(fā)事件應(yīng)急演練指南》的要求，結(jié)合各類(lèi)應(yīng)急救援的實(shí)際情況，大體可將整個(gè)模擬訓(xùn)練過(guò)程分為計(jì)劃演練、記錄過(guò)程、總結(jié)評(píng)估3部分，每一部分又包含很多具體的操作步驟。整個(gè)模擬訓(xùn)練需要模型庫(kù)、案例庫(kù)、應(yīng)急知識(shí)庫(kù)、方法庫(kù)、圖形庫(kù)、裝備庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)等數(shù)據(jù)庫(kù)作為支撐，計(jì)算機(jī)根據(jù)訓(xùn)練進(jìn)程要求，調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)合成出整個(gè)應(yīng)急事件爆發(fā)前后場(chǎng)景，根據(jù)參演人員的操作，自動(dòng)調(diào)整災(zāi)害進(jìn)程，最終達(dá)到演練預(yù)案、鍛煉人員的目的。同時(shí)，訓(xùn)練過(guò)程中所應(yīng)用到的知識(shí)、方法以及訓(xùn)練過(guò)程本身也可作為案例保存至知識(shí)庫(kù)、方法庫(kù)、案例庫(kù)。水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練仿真系統(tǒng)[3]在保障應(yīng)急救援作業(yè)人員安全、創(chuàng)新監(jiān)管模式和提高應(yīng)急救援作業(yè)人員水平等方面具有重要意義。

1.2 水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求

通過(guò)對(duì)“世越”號(hào)[4]、“東方之星[5]”、“重慶公交墜江[6]”等事故進(jìn)行分析可知，水上應(yīng)急救援涉及到救援過(guò)程、救援技術(shù)、救援裝備和救援作業(yè)等各方面，整個(gè)救援流程較復(fù)雜，涉及面廣，故迫切需要應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)對(duì)整個(gè)救援過(guò)程進(jìn)行演練、對(duì)救援作業(yè)人員進(jìn)行訓(xùn)練，以提高救援組織指揮、救援作業(yè)和輔助作業(yè)等各類(lèi)人員的水平。模擬訓(xùn)練和綜合演練能暴露出應(yīng)急救援體系、作業(yè)流程和實(shí)際指揮作業(yè)等過(guò)程中所存在的問(wèn)題，通過(guò)模擬訓(xùn)練來(lái)發(fā)現(xiàn)和解決水下應(yīng)急救援作業(yè)中所存在的問(wèn)題，進(jìn)而進(jìn)行流程和制度上的改進(jìn)和優(yōu)化。

水下應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求包括救援任務(wù)可拆解，信息接口擴(kuò)展靈活，數(shù)據(jù)傳輸帶寬大，接入設(shè)備同步性強(qiáng)，以及系統(tǒng)安全性高。

1.2.1 救援任務(wù)可拆解

救援任務(wù)是指救援力量在救援中所要達(dá)到的目標(biāo)及承擔(dān)的責(zé)任。關(guān)于救援任務(wù)的行動(dòng)方案就是一個(gè)目標(biāo)任務(wù)集，任務(wù)由目標(biāo)觸發(fā)，并可以進(jìn)一步分解為更小的任務(wù)，這些更小的任務(wù)對(duì)應(yīng)于更低層次的目標(biāo)，救援作業(yè)實(shí)體間通過(guò)協(xié)作實(shí)現(xiàn)救援目標(biāo)從而完成救援任務(wù)。救援作業(yè)實(shí)體之間的交互過(guò)程構(gòu)成了實(shí)現(xiàn)救援目標(biāo)的救援情景。

1.2.2 信息接口擴(kuò)展靈活

各類(lèi)導(dǎo)航傳感器、機(jī)艙信息傳輸設(shè)備、水聲通信、探測(cè)設(shè)備、報(bào)警設(shè)備產(chǎn)生的信息由信息接口進(jìn)行采集后，通過(guò)高速局域網(wǎng)絡(luò)，提供給各信息顯示與模擬訓(xùn)練操縱臺(tái)，模擬訓(xùn)練操縱臺(tái)對(duì)各種探測(cè)設(shè)備和救援船舶進(jìn)行操縱，從而形成一套完整、統(tǒng)一的操縱控制環(huán)境，使救援指揮人員在視野無(wú)阻的中心工作位置方便地獲得船舶、環(huán)境、氣象及電子海圖等信息。

1.2.3 數(shù)據(jù)傳輸帶寬大

傳感器模擬器模擬多類(lèi)傳感器信息，內(nèi)容豐富、傳輸數(shù)據(jù)量大，占用帶寬較多；聲吶模擬器模擬聲吶水聽(tīng)器生成的原始回波信號(hào)，并要將其通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給聲吶設(shè)備，傳輸數(shù)據(jù)量大，占用帶寬較多。

1.2.4 接入設(shè)備同步性強(qiáng)

多臺(tái)視景通道計(jì)算機(jī)生成3D視頻圖像，需要各路通道輸入數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性強(qiáng)，才能保障整體視頻圖像的同步，所需帶寬傳輸速率高。

1.2.5 系統(tǒng)安全性高

仿真中心是為了可視化模擬多種類(lèi)型大型水面船舶在海上的航行、事故及救援作業(yè)，對(duì)海上事故救援系統(tǒng)進(jìn)行工程論證，對(duì)救援作業(yè)進(jìn)行模擬訓(xùn)練，整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)所傳輸數(shù)據(jù)應(yīng)具有較強(qiáng)的保密性，對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)各設(shè)備應(yīng)有實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)異常情況應(yīng)有相應(yīng)的措施進(jìn)行及時(shí)處理。

2 水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)主要包括水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的組成，系統(tǒng)各個(gè)組件的功能設(shè)計(jì)以及應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)架構(gòu)、交互設(shè)計(jì)。

2.1 系統(tǒng)的組成

整個(gè)水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)[7]由模擬訓(xùn)練規(guī)劃臺(tái)、船舶（失事船舶和救援船舶）系統(tǒng)和視景系統(tǒng)3部分組成，如圖1所示。

圖1 平臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成Fig. 1 Platform system composition

模擬訓(xùn)練規(guī)劃臺(tái)控制著本模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的正常運(yùn)行，通過(guò)圖形、對(duì)話框、菜單等簡(jiǎn)便的操作，為操作人員提供友好的操作界面。船舶系統(tǒng)包括失事船舶和救援船舶兩部分，可實(shí)現(xiàn)同組協(xié)同對(duì)抗救援訓(xùn)練，也可以分組進(jìn)行不同的練習(xí)，兩類(lèi)船舶之間設(shè)計(jì)由網(wǎng)絡(luò)連接。視景系統(tǒng)采用柱面大屏幕五通道180°視角無(wú)縫拼接投影系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)重建海上各種海況環(huán)境，如圖2所示。

圖2 應(yīng)急救援陸上模擬訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖Fig. 2 Schematic diagram of land simulation training experiment system for emergency rescue

2.2 系統(tǒng)各組件功能設(shè)計(jì)

1）通過(guò)180°（或360°）的仿真視景演示，將數(shù)字化的港口及相關(guān)設(shè)施動(dòng)態(tài)、逼真地展現(xiàn)在操作人員面前；

2）為救援作業(yè)提供高度逼真的救援作業(yè)體驗(yàn)，同時(shí)也可結(jié)合實(shí)物進(jìn)行實(shí)物訓(xùn)練；

3）為復(fù)雜船舶模型提供有效的救援模擬訓(xùn)練；

4）生成圖像聲吶原始信號(hào)模擬源，通過(guò)聲吶定位救援目標(biāo)，同時(shí)也便于自研聲吶系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和功能指標(biāo)驗(yàn)證；

5）發(fā)送應(yīng)急救援所需的導(dǎo)航信息、環(huán)境信息、氣象信息；

6）提供各種船舶操縱設(shè)備、告警設(shè)備的操作；

7）支撐應(yīng)急救援系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的仿真測(cè)試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。

2.3 應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)架構(gòu)

模擬訓(xùn)練作為應(yīng)急救援的的數(shù)字化表現(xiàn)，具備對(duì)船舶建模、管理、演進(jìn)的能力，是實(shí)現(xiàn)應(yīng)急救援遠(yuǎn)程支持的重要技術(shù)手段。重點(diǎn)研究模擬訓(xùn)練系統(tǒng)架構(gòu)、交互關(guān)系、運(yùn)行模式等設(shè)計(jì)與分析驗(yàn)證技術(shù)。設(shè)計(jì)開(kāi)放性好、兼容性強(qiáng)的服務(wù)架構(gòu)，兼顧與云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)的有機(jī)融合，為應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展奠定技術(shù)基礎(chǔ)，如圖3所示。

圖3 水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)架構(gòu)Fig. 3 System structure of simulation training experiment for emergency rescue

3 水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 船舶數(shù)字建模及實(shí)現(xiàn)技術(shù)

通過(guò)研究船舶實(shí)體和三維數(shù)字模型之間高通量數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、可視化增強(qiáng)交互、系統(tǒng)狀態(tài)推演與測(cè)試等關(guān)鍵技術(shù)，解決船舶模型描述模糊、狀態(tài)和運(yùn)維管控?cái)?shù)字化程度低、缺乏有效的船舶全生命周期數(shù)據(jù)支持等問(wèn)題。同時(shí)構(gòu)建模擬仿真系統(tǒng)，研究典型救援設(shè)備及系統(tǒng)、船體結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)健康狀態(tài)及船舶航行操縱性能趨勢(shì)，為實(shí)現(xiàn)以應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練為目標(biāo)的性能評(píng)估、故障預(yù)測(cè)、遠(yuǎn)程操控等奠定基礎(chǔ)。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)及管理軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)

數(shù)據(jù)庫(kù)包括基于海洋圖形統(tǒng)計(jì)學(xué)原理生成的海面和海浪數(shù)學(xué)模型。數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件可通過(guò)通信接口模塊連接仿真系統(tǒng)局域網(wǎng)，與船舶運(yùn)動(dòng)仿真工作站、任務(wù)工況編輯工作站和虛擬航海模擬視景顯示系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互?？蓪?duì)接收到的任務(wù)工況初始設(shè)置信息和船舶運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息，管理數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)數(shù)據(jù)，將航姿信息關(guān)聯(lián)船舶數(shù)據(jù)庫(kù)所選船模，通過(guò)集成處理后，將實(shí)時(shí)更新的仿真模型相關(guān)集成數(shù)據(jù)傳送給虛擬航海模擬視景顯示系統(tǒng)的視景通道生成裝置。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件接收的輸入數(shù)據(jù)主要包括船舶運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)的船舶運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息以及訓(xùn)練任務(wù)工況初始設(shè)置信息。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件的輸出數(shù)據(jù)主要包括集成處理后的仿真模型集成信息。

3.3 綜合環(huán)境信息與應(yīng)用數(shù)據(jù)集成技術(shù)

水上搜救業(yè)務(wù)流程涉及環(huán)境、作業(yè)裝備、失事船舶狀態(tài)等大量異構(gòu)信息數(shù)據(jù)，為了進(jìn)行模擬訓(xùn)練，需要對(duì)所有異構(gòu)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行同化和集成，構(gòu)建遇險(xiǎn)接警、評(píng)估、決策、搜救執(zhí)行等全業(yè)務(wù)信息鏈，為搜救作業(yè)模擬訓(xùn)練的決策控制支持提供數(shù)據(jù)信息輸入。

數(shù)據(jù)信息包括：海況、氣象數(shù)據(jù)、地圖、地形相關(guān)數(shù)據(jù)、AIS/VTS/GPS等位置數(shù)據(jù)、有關(guān)探測(cè)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、本項(xiàng)目涉及設(shè)備功能數(shù)據(jù)信息輸入、浮標(biāo)、模擬假體、失事船舶狀態(tài)以及其他海上監(jiān)測(cè)設(shè)備涉及的功能數(shù)據(jù)等。

異構(gòu)數(shù)據(jù)信息的同化與集成應(yīng)用是模擬訓(xùn)練控制支持系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)輸入之一，也是模擬訓(xùn)練系統(tǒng)真正能發(fā)揮作用的前提保障。該部分沒(méi)有特定專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)層面的要求，主要是大量功能性數(shù)據(jù)的同化和集成，但對(duì)不同要求的系統(tǒng)，必須結(jié)合各類(lèi)型數(shù)據(jù)的實(shí)際需求，進(jìn)行整合、同化和集成。

3.4 應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)狀態(tài)推演及優(yōu)化算法

應(yīng)急訓(xùn)練模擬系統(tǒng)可以對(duì)自身的各種能力實(shí)現(xiàn)迭代和優(yōu)化，可隨時(shí)復(fù)現(xiàn)船舶系統(tǒng)任一時(shí)刻的狀態(tài)，并可根據(jù)認(rèn)知機(jī)理和規(guī)則推演或仿真未來(lái)時(shí)刻的“假設(shè)”場(chǎng)景，并預(yù)判其狀態(tài)。重點(diǎn)研究通過(guò)建模、數(shù)據(jù)采集、處理計(jì)算等方式將實(shí)體或邏輯對(duì)象在數(shù)字空間實(shí)現(xiàn)全生命周期的動(dòng)態(tài)復(fù)制，通過(guò)豐富的歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，利用先進(jìn)算法模型實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體或邏輯對(duì)象實(shí)現(xiàn)數(shù)字化表征，進(jìn)而達(dá)到對(duì)船舶運(yùn)行狀態(tài)深入認(rèn)知、正確推理和精準(zhǔn)操作，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測(cè)、健康管控、安全運(yùn)維、事故救援等功能，提升模擬訓(xùn)練系統(tǒng)智能化水平。

4 水下應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練子系統(tǒng)

水下應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)為復(fù)雜水域事故現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境態(tài)勢(shì)快速探測(cè)、應(yīng)急救援裝備快速展開(kāi)、應(yīng)急救援作業(yè)快速開(kāi)展提供技術(shù)支撐。通過(guò)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)融合處理、三維場(chǎng)景復(fù)現(xiàn)這一系列過(guò)程，將水域環(huán)境、目標(biāo)信息、作業(yè)方案、救援進(jìn)展等內(nèi)容完整而又簡(jiǎn)明地呈現(xiàn)在參與訓(xùn)練者和訓(xùn)練控制決策者面前，并且更加直觀。

針對(duì)船舶翻扣救助、渾濁水域ROV輔助作業(yè)、水下狹窄空間探摸等典型場(chǎng)景模擬訓(xùn)練的需求，完成典型場(chǎng)景的再現(xiàn)重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)水上應(yīng)急救援人員對(duì)應(yīng)急場(chǎng)景的模擬訓(xùn)練。

4.1 翻扣船舶模擬訓(xùn)練系統(tǒng)

翻扣船舶人員救助有一定的特殊性。一旦船舶發(fā)生翻扣事故，不僅隨時(shí)有傾覆沉沒(méi)的危險(xiǎn)，同時(shí)艙內(nèi)的空氣逐漸減少，密封艙室處在極度黑暗之中，遇險(xiǎn)人員承受著巨大的心理壓力。由于船舶處于翻扣狀態(tài)，遇險(xiǎn)人員只能躲藏在最低的艙室，而船底部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，給潛水救助或開(kāi)洞救人帶來(lái)較大難度。因此必須有較為完備的應(yīng)急預(yù)案，盡可能詳細(xì)地了解遇險(xiǎn)船舶信息，如船舶結(jié)構(gòu)、人員情況、水文信息等。

系統(tǒng)地采取防傾覆措施，究其根本離不開(kāi)安全科學(xué)的“人、機(jī)、環(huán)境、控制（管理）”四大要素，對(duì)每個(gè)要素采取本質(zhì)化的安全措施，按計(jì)劃進(jìn)行經(jīng)常持久、形式多樣、內(nèi)容豐富且有重點(diǎn)的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，能有效提高船員職業(yè)素質(zhì)，規(guī)范船員操作，消除不安全行為，有效地預(yù)防和減少傾覆事故的發(fā)生。應(yīng)急模擬訓(xùn)練系統(tǒng)使船員能綜合運(yùn)用有關(guān)知識(shí)和技能，熟悉群體配合，防止意外發(fā)生。模擬訓(xùn)練是減少傾覆事故發(fā)生的主要手段和措施。

根據(jù)翻扣船舶信息模擬功能的需要，配備傳感器集成模擬設(shè)備、船舶裝置模擬臺(tái)、船舶狀態(tài)模擬裝置和船舶安全作業(yè)（固定和打孔）裝置模擬器，在船舶運(yùn)動(dòng)模擬與模擬訓(xùn)練規(guī)劃臺(tái)的控制下，將翻扣船舶形成的反向（鏡向）信息實(shí)時(shí)反饋給船舶運(yùn)動(dòng)模擬與規(guī)劃臺(tái)，實(shí)時(shí)提供水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)所需的主要運(yùn)行信息，訓(xùn)練主要解決模擬環(huán)境與現(xiàn)實(shí)環(huán)境的一致性表示及救援人員對(duì)反向環(huán)境條件的適應(yīng)性問(wèn)題。

4.2 濁水域ROV輔助作業(yè)及其配套訓(xùn)練系統(tǒng)

水下遙控?zé)o人潛水器（ROV）[8]用于水下輔助作業(yè)，主要有以下典型場(chǎng)景：1）輔助搜索探測(cè)的作業(yè)場(chǎng)景；2）輔助物品夾持傳遞的作業(yè)場(chǎng)景；3）輔助潛水員作業(yè)的作業(yè)場(chǎng)景；4）輔助作業(yè)工具使用的作業(yè)場(chǎng)景。

根據(jù)濁水域（ROV）輔助作業(yè)及其配套模擬訓(xùn)練功能的需要，采用模塊化設(shè)計(jì)[9]，配備傳感器集成模擬設(shè)備、救援作業(yè)模擬臺(tái)、ROV水下?tīng)顟B(tài)模擬裝置和ROV安全裝置模擬器，它們?cè)赗OV運(yùn)動(dòng)模擬與模擬訓(xùn)練規(guī)劃臺(tái)的控制下工作，又將ROV所攜帶的水下圖像聲吶探測(cè)到的信息實(shí)時(shí)反饋給模擬訓(xùn)練規(guī)劃臺(tái)，使得ROV操作員能實(shí)時(shí)掌握ROV的主要運(yùn)行信息，模擬訓(xùn)練主要解決水下空間布局的感知和可視化技術(shù)問(wèn)題。

ROV模擬訓(xùn)練系統(tǒng)由水面部分、水下部分組成。水面部分包括供電系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、電纜及纜車(chē)等組成，水下部分主要由機(jī)器人主體、輔助設(shè)備、作業(yè)工具等組成。

4.3 水下狹窄空間探摸及其配套訓(xùn)練系統(tǒng)研究

水下人工救援作業(yè)包括3個(gè)流程：

1）潛水作業(yè)前準(zhǔn)備包括人員的配置及組織安排、設(shè)備的配置及規(guī)格數(shù)量、詳細(xì)了解作業(yè)水區(qū)的基本情況（如水深、水流、風(fēng)浪、橋梁水下結(jié)構(gòu)等概況）、詳細(xì)了解作業(yè)內(nèi)容及技術(shù)要求。

2）作業(yè)實(shí)施過(guò)程包括潛水員著裝潛水服準(zhǔn)備、照料員幫助潛水員穿戴水下裝具、潛水員入水檢查氣密、攜帶圖像采集系統(tǒng)下潛、發(fā)現(xiàn)救援對(duì)象后實(shí)施救援、上升出水前通知水面人員、照料員接到出水信號(hào)后緩慢收回潛水繩，直到潛水員出水、照料員幫助潛水員卸裝。

3）對(duì)整個(gè)水下作業(yè)期間可能遇到的突發(fā)情況完善預(yù)案。根據(jù)水下狹窄空間探摸及其模擬訓(xùn)練功能的需要，配備傳感器集成模擬設(shè)備、機(jī)艙狀態(tài)模擬裝置和船舶安全裝置模擬器，使其在船舶運(yùn)動(dòng)模擬與模擬訓(xùn)練規(guī)劃臺(tái)的控制下工作，又將潛水員在狹小空間利用所攜帶的水下圖像聲吶等設(shè)備探測(cè)到的信息實(shí)時(shí)反饋給模擬訓(xùn)練規(guī)劃臺(tái)，使得潛水員能體驗(yàn)并掌握狹小空間救援和探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)，模擬訓(xùn)練主要解決在狹小空間及特定水文環(huán)境下人機(jī)混合任務(wù)組織模式的優(yōu)化技術(shù)問(wèn)題。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)組成與架構(gòu)、系統(tǒng)各個(gè)組件的功能設(shè)計(jì)、系統(tǒng)組件間交互等水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)內(nèi)容的研究，完成對(duì)船舶數(shù)字建模、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、環(huán)境信息與應(yīng)用數(shù)據(jù)集成、系統(tǒng)狀態(tài)推演及優(yōu)化算法等關(guān)鍵技術(shù)的研究，并對(duì)水下應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練典型場(chǎng)景進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)水上應(yīng)急救援人員對(duì)應(yīng)急場(chǎng)景的模擬訓(xùn)練，完成對(duì)整個(gè)水上應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作。

后續(xù)應(yīng)強(qiáng)化相關(guān)核心技術(shù)的研究，突破重點(diǎn)救援作業(yè)模擬訓(xùn)練所需關(guān)鍵設(shè)備的研發(fā)，結(jié)合人工智能等技術(shù)設(shè)計(jì)更具兼容擴(kuò)展性的系統(tǒng)架構(gòu)，以應(yīng)急救援模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的支持控制為目標(biāo)，構(gòu)建具備自主學(xué)習(xí)和進(jìn)化能力的遠(yuǎn)程支持控制中心。