浅析虚拟技术在船用分油机上的应用

钟韬

摘 要 现代人们对信息的要求已经发生改變，过去仅仅应用打印输出端口或者是把信息处理的最终结果显示在屏幕上的方式已经无法满足人们的需求。人们现在渴望通过视觉、听觉以及触觉等多种渠道、多种方式进行信息的了解，并希望应用形体、手势或者口令参与到信息处理之中，得到一种身临其境的感受。这种全新的信息处理方式不仅在单维的数字化信息空间上构建，而是在一个多维化的空间进行组建，要求在定性与定量融合，理性认识以及感性认识结合在一起的综合环境中。上世纪90年代初期虚拟现实技术的出现，为此种多维信息空间构建提供了支持。虚拟现实技术（Virtual Reality）的出现，使计算机信息处理也发生变化，将计算机从善于处理数字化的单位信息变为善于进行信息处理的人都能够感受到，在思维中可以接触到的，除数字化信息以外的各类表现形式的多维信息。本文结合实际工作谈谈虚拟技术在船用分油机上的应用。

【关键词】虚拟技术 分油机 航运

1 前言

为了与现代社会、科学技术的发展速度相适应，满足信息化社会的需求，使信息能够为人民群众更好的服务。为此需要人们不断提升自身以及信息社会接口能力，使人们在信息理解方面能力得到提升。上世纪中期，美国科学家Jaron Lanier提出了虚拟现实（VR）技术，在其出现以后，近几年在各领域中也得到了迅猛发展。此种技术通过将多种科学融合在一起，包括计算机科学、力学、机械学、美学、数学等等学科，应用计算机图形学、图像处理以及模式的识别，以及人工智能、多传感器技术以及实时计算技术等，让人切实的感受到计算机生成的交易场景，在对虚拟场景进行操作以后，使虚拟的客观世界交互工作完成。而且在军事、教育培训、商业、医学、艺术以及娱乐等方面都得到了广泛应用，为社会的发展创造了巨大经济利益。美国国家工程院已经将虚拟现实技术纳入到现时代中14项重大工程技术挑战项目中，如果这些技术挑战成功，为人们生活现状改善将有着十分重要的意义。

2 船运行业遇到的问题

随着航运行业目前的持续低迷，很多船舶企业为减少费用支出，所使用的燃油质量也受到影响，不断变差，对船用分油机要求不断提升，为满足此种需求，分油机的结构需要不断的改善。为让学员可以对当前船用分油机的结构、原理、工作过程以及拆装、维护等内容有所了解，并且熟练掌握，学员应当展开船用分油机的具体拆装实验。不过分油机设备价格较高，又无法实现让学生反复拆装，一些新型的船用分油机想要进入实验室中供学生拆装更加困难。在现代航海教育实操设备中，轮机模拟器在船员培训方面有重要作用。通过轮机模拟器在船员培训方面的应用，达到了快速、高效的作用，在当前国内外航海界得到了广泛的关注与重视。国际海事组织 IMO（International Maritime Organization）在 STCW78/95 公约的规定中，对航海技术、轮机工作人员的培训以及评估进行规定，要求比要经过模拟器实操评估方案才可以得到适任证书。

国内的航海院校、培训组织使用的训练模拟器多数是通过实物教学或者半实物方针模拟器教学的方式，这两类教学方法能够使学员进行设备拆装，让学员对设备内部情况进行直接观察，加强对设备结构的正确认识与理解。不过此类教学方法也存在不足：

2.1 设备数量有限

各大航运公司在不断壮大，船舶订单也在不断增加，公司需要更多船员，这使现在培训机构学员的数量增加，这也使培训组织的教学设备与人员数量之间的矛盾加深，对培训教学带来严重不良影响。

2.2 设备受到损害严重

在教学中进行设备的拆装，很容易使设备受到损害，使设备可拆卸以及操作的功能受到影响。

2.3 设备更新慢，再开发受到阻碍，与现代科技发展不相适应

当前很多培训组织模拟器应用的是船舶上淘汰下的设备，其结构与当前的船舶设备存在很大的差异。而新的设备价格过高，用来教学拆装，会造成一定浪费。

2.4 培训区域的限制

通常学员要到官方特定的培训组织、靠垫进行考核，这会使考生的时间与精力花费过多，对学生考试结果也会有一定影响，使考生家庭经济负担加重等。

3 虚拟现实技术的应用

上述这类问题对船员教育以及培训事业的成长带来阻碍，对航运事业发展带来制约。

由于虚拟现实技术具有虚拟性，通过这种特点的应用进行分油机虚拟拆装，就可以将传统的实物拆装训练存在的问题得到解决，同时为轮机模拟器前进开辟了新的路径。船用分油机虚拟拆装系统能够对机器内部的结构情况进行深层次探究，虚拟拆装一些现实中不能拆装的部件，能够预防在进行拆装实验中使人身安全受到影响。虚拟拆装系统还可以不受时间、地点的影响，有较高的仿真效果，组合也比较方便，进一步拓展也很简单。这就可以使设备投放次数的减少，对传统实物拆装训练进行补充。而且虚拟场景的内容更新迅速，能够为现代教学的实物训练提供更多便利，尤其是对专业训练的多样、多变有更多帮助。

目前，以船用分油机为研究对象，像CAXA、MAYA、Creator 以及 3d studio max等等都可以用来进行虚拟建模，这些软件有一定的优势，当然也存在不足。在建模时选择哪一种软件，主要是根据软件能否达到将模型的特点展示出来，与此种软件格式能否与后续仿真软件兼容，兼容的效果如何等。应用虚拟仿真软件VR-Platform进行三维模型配置、渲染，同时应用Vissual C++达到对分油机虚拟模型的交互拆装，进而实现将船舶设备拆装过程的展示。在操作中，仅仅需要通过鼠标以及键盘，就可以达到对三维实体模型的操控，达到对设备无数次的虚拟拆装。在这样的虚拟场景中，学员可以通过多角度进行观察，对分油机结构有深入的了解，有助于将理论与实践联系在一起，提升船员的知识水平。并通过为每一个学员进行表单的建立，将学员进行分油机虚拟拆装的操作情况保存起来，对学员考核就根据这些操作表单进行，进而对考生的情况进行评分。此种协同可以方式评估老师在评分中主观臆断的情况，提升了评估的公平与客观性。

多感知性、沉浸性、交互性以及想象性是虚拟实现系统的重要特点，在船用分油机虚拟拆装技术使用中，轮机工程专业教育培训，对船舶设备动力拆装实验中学员与设备在数量中的矛盾解决提供帮助，让所有学生都拥有反复练习的机会，对学习效率提升，教育公平性提升都有重要作用。

作者单位

上海航标处 上海市 201208