散货船配载仪人机界面及三维可视化技术研究

刘扬

摘 要：为了保证船舶散货装载操作的质量，应认识到配载仪器的重要性以及局限性，并能结合当前船舶在货物装载阶段中对于人机界面技术以及三维可视化技术的需要，不断对配载仪器的性能进行完善，使配载仪器能真正的满足货船货物装载的需要。本文就散货船在其货物配载方面人机界面技术以及三维可视技术进行了分析。

关键词：三维可视；散货船；配载仪；三维；人机界面

船舶运输模式在运输成本、整体运载量方面有其他运输方式难以企及的优势，船舶运输一直以来也是货运以及客运的主要支柱，尤其在货运方面成绩突出。现代船舶制造业的发展为船舶运输提供了技术以及设备基础，增加了船舶的运载速度以及运载量，但也由于船舶体型过大而在货物装载中出现了一定困难。

1船舶散货装载阶段中配载仪设备人机界面以及三维可视化研究意义

在船舶的发展中，其体型以及装载量发生了显著的提升，在进行散货装载的时候也更为复杂，需要通过相应技术的使用提升船舶装载工作的质量。从船舶装载的整个过程来看，其主要包括了散货的装载阶段、各种货物的运输阶段以及最后的货物卸载阶段。对于不同规格的船只而言，这几个阶段也有不同的特点，需要管理人员能在船舶配货阶段做相应的管理工作，保证船只有良好的稳定性以及合适的漂浮状态，只有这样才能保证船舶散货装载能稳定完成。

在实际的船舶散货装载阶段中，管理工作者要能遵守船舶装载操作手册上的各项规定，根据不同的船舶的特点，在装载阶段中注意货物的装载次序、散货的货物总量以及在装载操作进行中船舶的漂浮状态。在船舶的运载量增加之后这项计算工作的难度也在增加，使船舶装载阶段的计算更加繁琐、复杂，这不仅增加了人工的工作量，同时也让计算工作更容易出现一些错误，影响工作效率。而当现代计算设备在现代各领域均有所普及之后，船舶货物装载阶段的计算工作也逐渐转由计算机完成，在這种计算设备实现了专业化生产之后也就孕育出了配载仪设备。

随着船舶当中配载仪设备性能的不断增加，这一仪器也逐渐成为了船舶当中的必要辅助设备。在目前船舶规定当中也要求长度在150米以上的船舶必须要配备配载仪，而通过配载仪的装配以及使用也确实起到提升船舶货物装载效率、降低工人工作量、缓解船员工作压力的效果。船舶当中的配载仪设备性能在根据装载阶段的实际需要进行完善，现代船舶当中的配载仪设备已经具备对船舶稳定性性能、强度数据以及船舶吃水差数据的分析，操作人员只需要启动程序就能完成对相应数据分析统计。另外现代配载仪在适应性方面也有突出优势，只需要将船舶的装载阶段数据输入配载仪设备当中就保证计算操作的质量，而这些数据通常包括货物的分布数据以及船舶油水分布数据等信息。一旦装配仪器在操作中发现计算结果和规范的装配标准之间存在差异，装配一起就会发出警报。

现代船舶当中的配载仪器的确促进了船舶散货装载质量的提升，但是这种配载仪器也存在一些不足，限制了装配工作质量的提升。大部分的船舶配载仪器在使用中均是以二维图像的形式展现各种装载信息的，这在提供了必要的装载信息的同时却没有充分的解决船舶舱室之间的遮挡问题。装载操作人员也就不能掌握最全面的装载信息，不但影响了船舶的装载效率，同时可能导致船舶装载出现一些问题。因此为了能实现船舶散货装载阶段质量的提升，现代配载仪器的优化工作已经开始从三维可视技术以及人机界面方面着手，让船舶货物装载工作更为顺利。

2三维可视化工具分析

随着计算机技术和可视化技术的发展，用户对实时渲染的三维场景真实感的要求越来越高，而且场景也越来越复杂。如果直接使用底层的图形设备接口来完成实现较为真实的三维场景，存在开发周期长、复杂性大、维护困难等问题。为了解决上述问题，提高实时的三维渲染技术，研究人员设计开发出了一些高性能的三维渲染引擎，如Delta3D、OGRE、OSG、VTK、Unity3D等。渲染引擎的主要作用是优化遍历和渲染三维模型。

Delta3D作为一个较为优秀的渲染引擎，正是由于其设计开发底层的标准化，融合了OSG渲染引擎，主要用于游戏开发、仿真、虚拟现实和一些图象处理软件，而且该引擎还允许其他人员进行二次开发。OGRE通过接口来实现对场景图的操作，所以操作图形的具体算法实现可以由用户自主定义丌发。也就是说，OGRE只是通过API来操作场景图，进而忽略了具体的算法实现。VTK是一个可视化函数库，主要用来实现三维计算机图形、数字图像处理、虚拟现实等功能。这些开源的三维渲染引擎，几乎都是以OpenOL三维函数库为基础，采用面向对象的设计方法发展起来的。但是实现工程的逻辑一般都比较复杂，没有可视化的界面，尤其是当模型较多。Unity3D12001拥有强大的场景编辑和高质量的场景渲染功能。通过可视化的操作界面，简单高效的脚本编辑功能就能够实现很多的功能。

3配载仪人机交互界面的设计

随着软件开发技术日益成熟，软件产业的发展越来越快，同类型的具有大致相同功能的软件数量也与日俱增。散货船配载软件也是如此，有很多的机构开发出不同的产品。从总体上来说，配载仪既然能够通过船级社的认可，那么核心计算功能的精度都能满足规范的要求。对于后期开发的配载软件能够吸引用户，提升用户的体验度十分重要，这就要求开发的软件易学、易用。为了让新用户快速掌握软件的使用方法，那么这些功能就应该能够容易被发现和操作。有人曾经说过，软件中使用者没有发现的功能，相当于这个软件没有这种功能。做到软件易学易用，用户应该能仅仅通过界面就知道软件具有的功能。软件的功能区应该划分明确，操作方式与方法与用户原有的对软件的操作理念一致，采用用户体验度较高的界面风格，这样用户才能容易接受。

配载软件功能完善了很多，功能划分较为合理。整体的界面清晰直观，分为两个主界面，软件初始运行时自动加载一个界面，这个界面包含了传统配载仪的表格，在表格中对舱室按类型进行划分，但是切换不够方便，只能通过界面上方的三级菜单按钮进行切换。表格的下方对应显示表格中各个舱室的装货量，显示方式为图示显示，每种类型的舱室颜色不同，颜色搭配比较合理，并且图示会随着表格中选项的改变而高亮显示。

4结束语

船舶运载量的上升为货运工作质量的提升创造了基础，但从另一方面而言也对散货装载提出了更高难度，需要船舶装载操作能在遵守相应制度的基础上保持较高的操作效率。因此船舶当中装配仪器的发展要能以船舶的实际需要为基础，不断的对人机界面以及设备的三维可视化进行优化，通过这些方面性能的优化而实现船舶装载质量的提升。

参考文献：

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