一种舰船集控台模拟设计系统及设计方法

技术领域

本发明涉及舰船集控台设计技术领域，具体涉及一种舰船集控台模拟设计系统及设计方法。

背景技术

集控台作为舰船系统操作、监视及报警的重要设备，对于舰船系统运行效率及安全有重要影响。舰船集控台的外形尺寸、显示面、操作面倾角、盘面信号布局设计对于操作员的视觉信息观测、操作有重要影响。

现有的舰船集控台设计方法，无法模拟出真实舰船集控台的操作环境、人机功效、外形结构和界面布局，设计效率低，且设计成品难以提供最佳的操作体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种舰船集控台模拟设计系统及设计方法，能够模拟真实舰船集控台的人机界面和操作环境，且能够对舰船集控台外形结构、盘面倾角、盘面布局进行高效的推演验证和优化。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种舰船集控台模拟设计系统，包括模拟集控台台体1，所述模拟集控台台体1顶部设有报警信号显示面板区100，所述模拟集控台台体1上部设有人机界面显示面板区200，所述模拟集控台台体1中部设有虚拟仪表显示面板区300和操作面板区400，所述模拟集控台台体1内部设有计算机设备安装区500，所述模拟集控台台体1底部装有隔振器模块8；

所述报警信号显示面板区100装有报警光字牌模块2，所述报警光字牌模块2由多组不同颜色可拆卸的报警光字牌组成；所述人机界面显示面板区200装有显示器模块3，所述显示器模块3由多组人机界面显示器组成；所述虚拟仪表显示面板区300装有虚拟仪表显示单元模块4，所述虚拟仪表显示单元模块4由多组虚拟仪表显示屏组成；所述操作面板区400装有操作器模块5、键盘模块6和扶手模块7，所述操作器模块5由多组位置可调的旋钮、按钮、开关部件组成；所述计算机设备安装区500装有计算机模块9，所述显示器模块3、虚拟仪表显示单元模块4、键盘模块6均与所述计算机模块9电连接；

所述操作面板区400通过操作面板角度调节转轴10与模拟集控台台体1的中部连接，所述虚拟仪表显示面板区300通过虚拟仪表显示面板角度调节转轴11与所述操作面板区400连接，所述人机界面显示面板区200通过人机界面显示面板角度调节转轴12与模拟集控台台体1上部连接，所述报警信号显示面板区100通过报警信号显示面板角度调节转轴13与所述人机界面显示面板区200的顶部连接。

进一步的，所述模拟集控台台体1采用金属钣金件焊接制成。

进一步的，所述报警光字牌采用3D打印制作，所述报警光字牌外表面采用喷油+丝印工艺处理，内部装有与报警信号颜色相适配的彩色灯，所述报警光字牌背部通过铷磁铁吸附在所述报警信号显示面板区100上。

进一步的，所述虚拟仪表显示屏采用3D打印制作，所述虚拟仪表显示屏外表面采用喷油+丝印工艺处理，并打印有静态的图形和参数，所述虚拟仪表显示屏背部通过铷磁铁吸附在所述虚拟仪表显示面板区300上。

进一步的，所述旋钮、按钮、开关部件均采用3D打印制作，所述旋钮、按钮、开关部件外表面均采用喷油+丝印工艺处理，背部通过铷磁铁吸附在所述操作面板区400上。

进一步的，所述键盘模块6由键盘按键和轨迹球鼠标组成，所述键盘按键和轨迹球鼠标均与所述计算机模块9电连接。

进一步的，所述扶手模块7为尺寸可调的铁质扶手。

进一步的，所述操作面板角度调节转轴10、虚拟仪表显示面板角度调节转轴11、人机界面显示面板角度调节转轴12、报警信号显示面板角度调节转轴13均设有阻尼器。

一种舰船集控台模拟设计方法，基于如上所述的舰船集控台模拟设计系统，包括如下步骤：

S01，接通模拟设计系统电源，开启计算机模块，运行人机界面软件，观测显示器模块显示的人机界面画面，利用键盘模块模拟实际任务操作，进行人机界面的验证及优化；

S02，利用操作面板角度调节转轴，调节操作面板角度；

S03，利用虚拟仪表显示面板角度调节转轴，调节虚拟仪表显示面板角度；

S04，利用人机界面显示面板角度调节转轴，调节人机界面显示面板角度；

S05，利用报警信号显示面板角度调节转轴，调节报警信号显示面板角度；

S06，进行操作面板、虚拟仪表显示面板、人机界面显示面板、报警信号显示面板与人的匹配性验证及优化；

S07，模拟实际任务操作，调整报警信号显示面板上的报警光字牌的位置布局及排列次序，进行报警光字牌的使用推演、人机工效验证及优化；

S08，模拟实际任务操作，调整操作面板上的按钮、旋钮、开关部件的位置布局，进行操作面板的使用推演、人机工效验证及优化；

S09，模拟实际任务操作，调整虚拟仪表显示面板上虚拟仪表显示屏的位置布局，进行虚拟仪表显示面板的使用推演、人机工效验证及优化；

S10，判断当前舰船集控台方案是否满足设计要求，若是，则结束舰船集控台设计，并关闭模拟设计系统电源，若否，则重复执行步骤S01。

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

1、提供了一种舰船集控台模拟设计系统，通过设置报警信号显示面板区、人机界面显示面板区、虚拟仪表显示面板区、操作面板区、计算机设备安装区，能够模拟真实的舰船集控台外形结构、盘面布局，且各操作面板和显示部件均能调节，进而能够对舰船集控台各部分的结构和布局进行高效的推演和优化，验证舰船集控台的多种设计方案；

2、通过设置操作面板角度调节转轴、虚拟仪表显示面板角度调节转轴、人机界面显示面板角度调节转轴、报警信号显示面板角度调节转轴，能够自由调整操作面板、虚拟仪表显示面板、人机界面显示面板、报警信号显示面板的角度并进行验证和优化，使设计出的各面板方案更加便于观测和识别；

3、本发明的报警光字牌、虚拟仪表显示屏、旋钮、按钮、开关等操作器均采用3D打印技术制作，能够更加真实的模拟出舰船集控台的操作环境，更准确的验证人机工效；

4、提供了一种舰船集控台模拟设计方法，根据人机工程要求，对舰船集控台的各显示面板和操作面板进行调节，并进行模拟真实使用环境的任务推演、人机工效验证及优化，使设计出的舰船集控台方案更加便于操作，更加贴合人员的使用需求。

附图说明

图1为本发明一种舰船集控台模拟设计系统的功能区示意图；

图2为本发明一种舰船集控台模拟设计系统的结构示意图；

图3为本发明一种舰船集控台模拟设计系统的角度调节示意图；

图4为本发明一种舰船集控台模拟设计方法的流程图。

图中：100、报警信号显示面板区；200、人机界面显示面板区；300、虚拟仪表显示面板区；400、操作面板区；500、计算机设备安装区；1、模拟集控台台体；2、报警光字牌模块；3、显示器模块；4、虚拟仪表显示单元模块；5、操作器模块；6、键盘模块；7、扶手模块；8、隔振器模块；9、计算机模块；10、操作面板角度调节转轴；11、虚拟仪表显示面板角度调节转轴；12、人机界面显示面板角度调节转轴；13、报警信号显示面板角度调节转轴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。

一、一种舰船集控台模拟设计系统

为了更加方便和高效的进行舰船集控台的设计验证及优化，本发明提出了一种舰船集控台模拟设计系统，能够模拟出真实舰船集控台外形、色彩、盘面等，具备显示面和操作面可调节性，可用于对舰船集控台外形、盘面倾角、盘面布局等进行高效使用任务推演、人机工效验证及优化。

如图1所示，本发明的一种舰船集控台模拟设计系统，包括报警信号显示面板区100、人机界面显示面板区200、虚拟仪表显示面板区300、操作面板区400、计算机设备安装区500。

其中，所述报警信号显示面板区100设于模拟集控台台体1顶部，用于报警信号光字牌布置安装；所述人机界面显示面板区200设于报警信号显示面板区100下方，用于人机界面显示器布置安装；所述虚拟仪表显示面板区300设于人机界面显示面板区200下方，用于虚拟仪表显示单元模块布置安装；所述操作面板区400设于虚拟仪表显示面板区300下方，用于操作按键、按钮、信号灯、键盘、轨迹球鼠标等操作设备的布置安装；所述计算机设备安装区500设于模拟集控台台体1内部，主要用于控制计算机设备的安装。

如图2所示，所述模拟集控台台体1底部设有隔振器模块8；所述报警信号显示面板区100具体装有报警光字牌模块2；所述人机界面显示面板区200具体装有显示器模块3；所述虚拟仪表显示面板区300具体装有虚拟仪表显示单元模块4；所述操作面板区400具体装有操作器模块5、键盘模块6和扶手模块7；所述计算机设备安装区500具体装有计算机模块9。

其中，所述模拟集控台台体1采用金属钣金制作，在台体受力及其薄弱部分采用焊接加强筋进行支撑集控台结构件、设备安装。

进一步的，所述报警光字牌模块2由一组矩形报警光字牌组成，用于报警信号的显示，单个报警光字牌采用3D打印制作，外表使用喷油+丝印工艺处理，并在背部安装灯，可以模拟不同紧急程度的报警信号出现时的报警光字牌色彩；报警光字牌后背安置铷磁铁，可以吸附在金属钣金制作的报警信号显示面板表面，可以快速异构不同的盘面报警信号分组、布置次序等方案，方便操作员进行报警光字牌信号布局推演及优化。

进一步的，所述显示器模块3由2台显示器组成，用于人机界面软件的显示，与计算机模块9连接。

进一步的，所述虚拟仪表显示单元模块4由小型的虚拟仪表显示屏组成，用于显示虚拟化的仪表图形及参数。单个虚拟仪表显示屏采用3D打印制作，外表使用喷油+丝印工艺处理，屏幕上可以打印出静态虚拟仪表图形和参数；后背安置铷磁铁，可以吸附在金属钣金制作的虚拟仪表显示面板表面，方便操作员进行虚拟仪表布局推演及优化。

进一步的，所述操作器模块5，主要包括旋钮、按钮、开关等操作器，用于操作指令执行。旋钮、按钮、开关等操作器采用3D打印制作，外表使用喷油+丝印工艺处理；后背安置铷磁铁，可以吸附在金属钣金制作的操作面板表面，可以快速异构不同的盘面操作器分组、布置次序等方案，方便操作员进行操作器布局推演及优化。

进一步的，所述键盘模块6，用于监控人机界面画面的操作，包括键盘按键与轨迹球鼠标，均与计算机模块9连接。

进一步的，所述计算机模块9，用于监控人机界面软件运行，连接显示器模块3、虚拟仪表显示单元模块4、键盘模块6，且组成一套完整的计算机数字化人机界面监视和操作系统，用于操作员进行人机界面设计的推演及优化。

如图3所示，所述操作面板区400通过操作面板角度调节转轴10与模拟集控台台体1的中部连接，所述操作面板角度调节转轴10用于调节和固定操作面板的角度，具有阻尼器，可以增加角度调节过程中阻力，提高操作面板角度调节的方便性。操作面板角度调节转轴10可以方便操作员进行操作面角度调节、验证及优化。

进一步的，所述虚拟仪表显示面板区300通过虚拟仪表显示面板角度调节转轴11与所述操作面板区400连接，所述虚拟仪表显示面板角度调节转轴11用于调节和固定虚拟仪表显示面板的角度，具有阻尼器，可以增加角度调节过程中阻力，提高虚拟仪表显示面板角度调节的方便性。虚拟仪表显示面板角度调节转轴11可以方便操作员进行虚拟仪表显示角度调节、验证及优化。

进一步的，所述人机界面显示面板区200通过人机界面显示面板角度调节转轴12与模拟集控台台体1上部连接，所述人机界面显示面板角度调节转轴12用于调节和固定人机界面显示面板的角度，具有阻尼器，可以增加角度调节过程中阻力，提高人机界面显示面板角度调节的方便性。人机界面显示面板角度调节转轴12可以方便操作员进行显示器显示角度调节、验证及优化。

进一步的，所述报警信号显示面板区100通过报警信号显示面板角度调节转轴13与所述人机界面显示面板区200的顶部连接，所述报警信号显示面板角度调节转轴13用于调节和固定报警信号显示面板的角度，具有阻尼器，可以增加角度调节过程中阻力，提高报警信号显示面板角度调节的方便性。报警信号显示面板角度调节转轴13可以方便操作员进行报警光字牌显示角度调节、验证及优化。

更进一步的，由于数字化计算机显示和操作功能越来越强大、监控系统范围越来越广，传统的盘面物理按键、开关、仪表等逐渐作为后备显示和操作手段，使用频率会越来越少，因此本发明的旋钮、按钮、开关等操作器均采用3D打印制作模拟模件，模拟其静态功能。

二、一种舰船集控台模拟设计方法

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种舰船集控台模拟设计方法，基于如上所述的模拟设计系统，如图4所示，具体包括如下步骤：

S01，接通舰船模拟集控台电源，开启计算机模块9，运行人机界面软件，观测显示器模块3显示的人机界面画面，利用键盘模块6进行任务的操作，进行人机界面的验证及优化；

S02，利用操作面板角度调节转轴10，调节操作面板角度；

S03，利用虚拟仪表显示面板角度调节转轴11，调节虚拟仪表显示面板角度；

S04，利用人机界面显示面板角度调节转轴12，调节人机界面显示面板角度；

S05，利用报警信号显示面板角度调节转轴13，调节报警信号显示面板角度；

S06，进行模拟集控台显示面、操作面与人的匹配性验证及优化，保证操作面板角度适合人操作；虚拟仪表显示面板、人机界面显示面板、报警信号显示面板的显示面角度适合人的信息观测和信号识别；

S07，模拟实际任务操作，调整报警信号显示面板上的报警光字牌位置布局及排列次序，进行报警光字牌使用任务推演、人机工效验证及优化；

S08，模拟实际任务操作，调整操作面板上的按钮、旋钮、开关等操作器的布局位置，进行操作面板使用任务推演、人机工效验证及优化；

S09，模拟实际任务操作，调整虚拟仪表显示面板虚拟显示器的虚拟仪表显示画面及参数，进行虚拟仪表使用任务推演、人机工效验证及优化；

S10，进行多轮推演验证及优化，优化舰船集控台设计。

综上所述，采用本发明的一种舰船集控台模拟设计系统及设计方法：

1、提供了一种舰船集控台模拟设计系统，通过设置报警信号显示面板区、人机界面显示面板区、虚拟仪表显示面板区、操作面板区、计算机设备安装区，能够模拟真实的舰船集控台外形结构、盘面布局，且各操作面板和显示部件均能调节，进而能够对舰船集控台各部分的结构和布局进行高效的推演和优化，验证舰船集控台的多种设计方案；

2、通过设置操作面板角度调节转轴、虚拟仪表显示面板角度调节转轴、人机界面显示面板角度调节转轴、报警信号显示面板角度调节转轴，能够自由调整操作面板、虚拟仪表显示面板、人机界面显示面板、报警信号显示面板的角度并进行验证和优化，使设计出的各面板方案更加便于观测和识别；

3、本发明的报警光字牌、虚拟仪表显示屏、旋钮、按钮、开关等操作器均采用3D打印技术制作，能够更加真实的模拟出舰船集控台的操作环境，更准确的验证人机工效；

4、提供了一种舰船集控台模拟设计方法，根据人机工程要求，对舰船集控台的各显示面板和操作面板进行调节，并进行模拟真实使用环境的任务推演、人机工效验证及优化，使设计出的舰船集控台方案更加便于操作，更加贴合人员的使用需求。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。