АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ БАЗИРОВАНИЯ, БОЕВОГО ПРИМЕНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ ЦЕЛЕВОЙ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ С КОРАБЛЕЙ (СУДОВ) Российский патент 2016 года по МПК G06F19/00 G06F17/40 G06F3/14 

Изобретение относится к судостроению, в частности касается проектирования систем автоматизированного управления процессами, связанными с информационной поддержкой, обеспечивающей автоматизацию операций, обеспечивающих информационную поддержку и управление процессами базирования, транспортировки и боевого применения целевой военной техники (ЦВТ) при использовании ее с авианесущих и транспортных кораблей (судов).

К наиболее близкому аналогу предлагаемого изобретения можно отнести систему ADMACS («Aircraft Data Management and Control System», ВМС США) (рус. «Компьютерная система обработки данных и управления авиационно-техническим комплексом корабля (АТСК), версия (Block 1, Block 2, Block 3), «Зарубежное военное обозрение», №8-2012, с. 82-84). В состав системы ADMACS входят: два рабочих места операторов управления полетами, перемещения летательных аппаратов корабельных (ЛАК) по полетной палубе (ПП), работы авиационно-технических средств корабля (АТСК), три широкоформатных жидкокристаллических монитора, две ручные консоли (клавиатуры) ввода данных, печатающее устройство, устройства громкоговорящей и телефонной связи, один отдельно стоящий монитор системы видеонаблюдения.

ADMACS: по громкоговорящей или телефонной связи в пост ADMACS поступает информация об актуальном расположении и состоянии авиационной (ЛАК) и вспомогательной техники (ВсТ). После чего оператор производит актуализацию (ввод данных) текущего состояния информационной системы вручную. Члены экипажа, ответственные за планирование и проведение работ по обеспечению взлетно-посадочных операций, передают команды по перемещениям и загрузкам ЛАК, которые синхронизируются, таким образом, с системой ADMACS. После получения руководящих инструкций по работе с ЛАК оператор производит учет и планирование работ, связанных с эксплуатацией, и проведение взлетно-посадочных операций.

Недостатками системы ADMACS являются:

1. Отсутствие в реализации системы концепции единой аппаратно-вычислительной «платформы» (на базе ЭВМ (единого вычислительно комплекса)), включающей в себя программные и аппаратные средства (компьютеры, датчики, средства мониторинга (видеокамеры и системы слежения и распознавания физических объектов на полетной палубе (ПП) и в ангаре), позволяющие автоматизировать процесс управления и ведения информационной поддержки операций, связанных с планированием и обеспечением цепочки технологических процессов, связанных с подготовкой и обслуживанием целевой военной техники (ЦВТ - для авианесущих кораблей это ЛАК, для транспортно-десантных это ЛАК (вертолеты, самолеты вертикального взлета и посадки, плавсредства десанта) и десантная техника), на базе единого аппаратно-программного решения (концепции) автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора на базе горизонтально расположенной сенсорной панели (автоматизированного рабочего стола) для вывода/вывода информационных данных (текстовых, схематических, графических), обеспечивающих информационную поддержку, а также автоматизированного и ручного сенсорного или голосового ввода параметров управления (команд).

2. Отсутствие в системе структурного принципа унификации типовых пультов автоматизированных систем управления на базе единой архитектуры - то есть сформированный в зависимости от набора целеопределяющих признаков корабля (судна) (для авианесущего корабля это все вопросы, связанные с эксплуатацией ЛАК на полетной палубе и в ангаре, для траспортно-десантных кораблей это эксплуатация (погрузка/выгрузка) десантной техники).

3. Отсутствие аналогичных систем информационной поддержки и управления в реализации для десантных, кораблей-вертолетоносцев, универсальных десантных и универсальных десантных кораблей-доков (кораблей с камерой для перевозки и выгрузки на воду плавающих транспортных катеров).

4. Отсутствие вывода положения и состояния ЛАК и ВсТ посредством камер видеонаблюдения и возможности динамического распознавания объектов в рабочих зонах (полетная палуба, ангар, грузовой трюм, доковая камера).

5. Сравнительно большие габариты исходного оборудования, входящего в состав АРМ, что влечет за собой увеличение габаритов рабочего места (тем самым снижается эргономика) в условиях отсутствия унификации.

Целью достижения технического результата данного изобретения является значительное повышение автоматизации сбора данных и параметров эксплуатации ЦВТ с целью предоставления их оператору в единой, совокупной форме.

В предлагаемом изобретении указанная цель достигается за счет единого функционального комплекса.

Состав функционального комплекса включает в себя:

1. Модуль, обеспечивающий интегрированную логистическую поддержку всех видов обеспечения эксплуатации ЦВТ и вспомогательной техники (ВсТ - автокраны, тягачи ЛАК, пожарные машины и др.);

2. Модуль, обеспечивающий расчет оптимальных маршрутов перемещения (в том числе заправки, зарядки, ремонты, техническое обслуживание) техники на полетной палубе и в ангаре (для десантных кораблей - грузовом трюме) для подготовки и обеспечения боевой и повседневной задач;

3. Модуль, обеспечивающий информационную поддержку на этапе планирования, подготовки и выполнения боевой задачи (ударной, оборонительной, патрулирующей (повседневной)) как при подготовке звена/звеньев ЛАК к первичному вылету (для авианесущих кораблей), так и при посадке звена/звеньев ЛАК и подготовке к повторному вылету;

4. Модуль, обеспечивающий расчет темпа потребления физических ресурсов (горючесмазочные материалы (ГСМ - включая топливо ЛАК), вооружение (авиаракеты, авиабомбы и др.)) и обеспечение оптимальных решений по их восполнению (заказ о пополнении с судна-снабженца, танкера, с берега).

На базе типового, единого функционального комплекса в обеспечение задач информационной поддержки, эксплуатации, управления целевой военной техникой при базировании, боевом применении и транспортировке реализуется возможность внедрять и разрабатывать аналогичные автоматизированные системы управления для решения задач по эксплуатации, информационной поддержке и управлению системами и механизмами корабля (судна), таких как: обеспечение задач, связанных с погрузкой/выгрузкой (техники, грузов, контейнеров, жидких и газообразных сред), главной энергетической установкой и топливной системой, системами масла, воды, хладоносителя и т.п., электроэнергетической системой и системами, обеспечивающими навигацию и судовождение корабля (судна).

Внешний вид заявляемого изобретения поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид центрального пульта управления в режиме «Полетная палуба» для решения задач информационной поддержки, базирования, боевого применения и транспортировки ЛАК с корабля (судна), состоящий из:

1. Видеокадра полетной палубы, содержащей актуальную схему расположения ЦВТ и ВсТ при решении задач, связанных с эксплуатацией и обеспечением взлетно-посадочных операций.

2. Видеокадра учета параметров ЦВТ, содержащего данные об актуальном техническом состоянии ЛАК и ВсТ, а также планирования процессов связанных с обеспечением заданного состояния (технической готовности) техники (зарядка, заправка, ремонт, техническое и регламентное обслуживание и пр.).

3. Видеокадра учета работы авиационных подъемников (лифтов) ЛАК и подъемников (лифтов) боезапаса, содержащего актуальные данные о процессе (текущем состоянии) и темпах (времени работы и скорости подъема/опускания ЛАК на полетную палубу/в ангар, времени работы и скорости подъема/опускания боезапаса на полетную палубу/в погреба боезапаса) работы подъемников (лифтов), текущем состоянии загрузки подъемников, планировании очереди погрузки («выруливания») ЛАК и боезапаса на подъемники (лифты) в обеспечение решения общей задачи функционирования корабля при обеспечении взлетно-посадочных операций.

4. Видеокадра расчета суммарного воздушного потока, содержащего актуальные данные по расчету и обеспечению оптимальной скорости набегающего воздушного потока при обеспечении взлетных операций заданного типа и грузоснаряженности ЛАК (масса топлива, боезапаса, тип ЛАК (модель и модификация)).

5. Блока командного видеокадра, содержащего набор типовых процедур и функций при работе с функциональным обеспечением текущего режима работы автоматизированной системы.

6. Видеокадра учета времени ЛАК в полете, содержащего актуальные данные о времени вылета, ожидаемом времени в полете, прогнозируемом времени возвращения на корабль (судно), текущего положения ЛАК на карте, его удаления от корабля и технического состояния.

7. Видеокадра учета ЛАК в полете, содержащего информацию о бортовых номерах, принадлежности к эскадрильям, данных о состоянии заправки (текущем количестве авиационного топлива) и загрузке боезапасом (текущей состоянии загрузки боезапасом), общих данных об экипаже ЛАК, находящегося в полете, и учета изменениях всех вышеперечисленных параметров за период вылета.

8. Видеокадра вывода и обработки информации с камер видеонаблюдения, содержащего актуальную информацию о состоянии и геометрическом положении на палубе и в ангаре ЛАК и ВсТ для обеспечения дублирования при визуальном контроле параметров работы системы, отвечающих за отслеживание положения (в том числе в условиях ограниченной видимости (ночное время суток, туман и др.)), состояния и процессы технологических работ, связанных с эксплуатацией ЛАК и ВсТ.

9. Видеокадра актуальной метеорологической обстановки, содержащего актуальную информацию о состоянии ветра (скорости и направлении), температуре воды, температуре воздуха, волнении моря, получение прогноза погоды от метеорологических служб (в обеспечение процесса планирования и обеспечения благоприятных внешних факторов при планировании и проведении взлетно-посадочных операций).

На фиг. 2 представлен внешний вид видеокадра расчета суммарного воздушного потока, состоящий из:

10. Блока расчета параметров суммарного воздушного потока и его нормирования для различных типов ЛАК.

11. Блока ввода исходных данных: скорости и курсового угла ветра, скорости и курсового угла корабля (судна), ввода текущего состояния грузоснаряженности (взлетной массы) конкретного типа ЛАК, выполняющего взлетную операцию.

На фиг. 3 представлен внешний вид видеокадра учета времени ЛАК в полете, состоящий из:

12. Видеокадра кнопок-манипуляторов работы счетчика времени, содержащего кнопки «старт», «пауза», «обнуление» и т.п.

13. Табло счетчика времени, содержащее информацию о ЛАК, которые в данный момент находятся на вылете (в воздухе), и учет их времени в полете.

14. Видеокадра групп счетчиков времени ЛАК, скомпонованных в блоки по принадлежности к типовым эскадрильям (конкретные типы самолетов, заданные типы вертолетов).

На фиг. 4 представлен внешний вид центрального пульта автоматизированной системы управления в режиме «Полетная палуба», состоящего из:

15. Сенсорной жидкокристаллической панели ввода/вывода информационных параметров и ввода параметров управления (команд).

16. Предохранительного кожуха аппаратно-вычислительного блока системы, тумбы-подставки рабочего стола информационной поддержки.

На фиг. 5 представлен общий вид рабочей панели автоматизированной системы управления ПЛАТФОРМА в режиме «Ангар», состоящий из:

17. Видеокадра ангарной палубы, содержащего актуальную схему расположения ЛАК и ВсТ при решении задач, связанных с эксплуатацией, подготовкой, ремонтом, техническим и регламентным обслуживанием в ангаре (ангарная палуба - палуба, расположенная под полетной палубой на корабле (судне), использующаяся для транспортировки и хранения ЛАК).

18. Видеокадра учета параметров состояния ЛАК, содержащего данные о актуальном техническом состоянии ЛАК и ВсТ, а также планирования процессов, обеспечивающих заданное техническое состояние техники в ангаре (зарядка, заправка, ремонт, техническое и регламентное обслуживание и т.п.).

19. Видеокадра учета процесса технической подготовки ЛАК к взлету, содержащего информацию о сопровождения процесса технической подготовки ЛАК к вылету (процент готовности ЛАК к вылету, ожидаемое (расчетное) время подготовки).

20. Видеокадра учета ЛАК, находящихся в ремонте, содержащего информацию о перечне ЛАК, находящихся в ремонте, процессе и расчетном времени выполнения ремонта, техническом состоянии ЛАК, описание поломки ЛАК, заказ необходимых комплектующих с берега при отсутствии возможности произвести ремонт силами и из снаряжения (ЗИП (запасные части и приспособления)) корабельных (судовых) ремонтных служб.

21. Видеокадра просмотра состояния конкретного (текущего) ЛАК, содержащего полную информацию о состоянии и технической готовности ЛАК на любом техническом или технологическом этапе эксплуатации, обслуживания или ремонта ЛАК.

На фиг. 6 представлен внешний вид центрального рабочего пульта в режиме «Ангар», состоящего из:

15. Сенсорной жидкокристаллической панели ввода/вывода информационных параметров и ввода параметров автоматизированной системы управления в режиме «Ангар».

16. Предохранительного кожуха аппаратно-вычислительного блока системы, тумбы-подставки рабочего стола информационной поддержки.

На фиг. 7 представлен общий вид системы ПЛАТФОРМА в режиме «Топливная система», состоящий из:

22. Видеокадра учета работы топливной системы, содержащего: схему топливной системы с указанием цистерны топлива основного запаса, схемы вспомогательных систем, таких как: система масла, система отработанного масла и грязевых цистерн, с указанием текущего состояния работы клапанов (трассировки (назначения маршрута движения жидкости в трубах за счет комбинирования работы систем клапанов и вентилей (задвижек)) системы перетока), отображением работы перекачивающих насосов и наличия и перекачки рабочей среды из/в каждую цистерну в реальном времени.

23. Видеокадра учета параметров работы топливной системы, содержащего информацию по состоянию и наличию рабочей среды в каждой цистерне, о текущем уровне оставшегося топлива, процессе расходования/принятия/перекачки, выполняемых работах по перекачке, приему и расходованию жидких грузов из/в любой цистерны.

24. Видеокадра учета суммарного запаса жидких грузов, содержащего итоговые (суммарные) значения запаса жидких грузов по типовым группам цистерн (топливо, масло, вода, авиационное топливо (керосин)), иллюстрирующие процесс и интенсивность (скорость) расходования, выводящего рекомендации по формированию и планированию необходимых операций по заправке цистерн по типовым группам.

25. Видеокадра учета неисправностей в работе топливной системы, содержащего данные о возможных отказах в работе топливной системы (повреждения, отказ работы насосов, отказ работы клапанов и т.п.), планировании и процессе устранения неисправностей.

На фиг. 8 представлен внешний вид центрального рабочего пульта в режиме «Топливная система», состоящего из:

15. Сенсорной жидкокристаллической панели ввода/вывода информационных параметров и ввода параметров автоматизированной системы управления в режиме «Топливная система».

16. Предохранительного кожуха аппаратно-вычислительного блока системы, тумбы-подставки рабочего стола информационной поддержки.

В систему информационной поддержки вводятся данные об актуальном размещении и состоянии целевой военной техники (ЛАК) посредствам ручного ввода, с камер слежения 8, систем распознавания объектов (путем динамической обработки видеопотоков камер слежения), а также путем обмена данными между системой и средствами автоматики ЦВТ (системы самотестирования ЦВТ) посредством использования беспроводных сетей (wi-fi).

В каждый текущий момент времени ведется динамический глобальный мониторинг (наблюдение) и динамическая актуализация размещения и состояния ЦВТ.

Данные актуальной расстановки и состояния ЦВТ водятся в систему, которая обеспечивает возможность обработки и вывода на специализированных видеокадрах: 1, 2, 3, 7, 17, 18, 19, 20, 21.

На видеокадрах 4, 9 выводятся актуальные данные о состоянии параметров окружающей среды (метеообстановки), влияющих на возможность и технические условия применения ЦВТ, такие как: скорость набегающего воздушного потока, скорость и направление ветра, балльность волнения моря, температура воздуха и воды.

Оператор системы посредством взаимодействия с системой (инструменты работы с системой - видеокадры системы управления) имеет перед собой актуальную план-схему и информацию размещения, состояния и процесса эксплуатации ЦВТ в любой момент времени, что тем самым обеспечивает автоматизацию действий, направленных на повышение качества и оптимизацию процессов обеспечения эксплуатации ЦВТ (для авианесущих платформ это обеспечение взлетно-посадочных операций, для транспортных платформ это обеспечение погрузки и выгрузки техники или грузов при выполнении десантных или транспортных операций).

Аналогичным образом система может работать в других функциональных режимах обработки данных на базе единого аппаратно-программного решения (АРМ) (режимы: «Ангар», «Топливная система», «Электроэнергетическая система», «Навигационная система» и т.п.).

Отличие режимов работы системы «Полетная палуба» и «Ангар» от режимов работы «Топливная система» состоит в том, что на главной рабочей панели 22 выводится специализированный набор видеокадров работы топливной системы со своим специализированным набором видеокадров обработки 23, 24, 25 данных, получаемых от датчиков автоматики этих систем, и своими специализированными видеокадрами обработки информации посредством взаимодействия оператора с системой.

Таким образом, при использовании автоматизированной системы управления и информационной поддержки базирования, боевого применения и транспортировки ЦВТ в сфере, связанной с автоматизированными системами управления при эксплуатации корабля (судна), появляются следующие значительные преимущества, получаемые за счет автоматизации процессов управления и информационной поддержки, такие как:

1. Возможность вести автоматический учет и планирование всех процессов, связанных как с эксплуатацией корабля (судна), так и с обеспечением целевых функций корабля (судна) (боевое применение ЦВТ, транспортировка ЦВТ, транспортировка (погрузка/разгрузка) целевой десантной техники, грузов (контейнеров, ролл-трейлеров и т.п.), жидких, газообразных и сыпучих грузов) на базе единого унифицированного решения.

2. Возможность построения единой аппаратно-функциональной архитектуры автоматизированных систем управления корабля (судна) на базе типового автоматизированного пульта, аналогичных системе обеспечения информационной поддержки, базирования, боевого применения и транспортировки ЦВТ в области автоматизированных систем управления кораблем (судном), таких как: энергетическая система, топливная система, электроэнергетическая система, системы охлаждения и кондиционирования, в том числе автоматизированных систем, обеспечивающих решение задач навигации и судовождения.

3. Возможность применения методов интегрированной логистической («складского» учета и планирования расходования/пополнения применения «целевых» изделий (боезапаса), работы по координации транспорта «целевых» изделий (ЛАК)) поддержки и методов теории оптимизации при выборе оптимальных действий, направленных на повышение эффективности эксплуатации ЦВТ (оптимизация по заданному параметру, например для решения задачи погрузки/выгрузки контейнеровозов это может быть минимизация времени погрузки/выгрузки), а также эффективной работы механизмов, систем и оборудования корабля (судна).

4. Возможность применения на базе данной автоматизированной системы средств ввода/вывода информации с применением, в том числе, средств голографической визуализации (голографических проекторов).

5. Возможность обмена данными между основным и вспомогательными элементами системы как контроля и визуализации, так и управления на базе применения технологий беспроводных локально-вычислительных сетей (wi-fi).

Данная система позволит осуществлять планирование и проведение боевых операций как в условиях корабля, так и условиях тренажера с принципиально более высокой степенью автоматизации (снизить время на принятие решений, повысив при этом степень надежности), позволяющей рассчитывать оптимальные циклы и маршруты построения задач эксплуатации, обеспечения и снабжения.

Изобретение относится к автоматизации процессов, связанных с информационной поддержкой, а также повседневным и боевым управлением целевой военной техникой и средствами, обеспечивающими функционирование корабля (судна) по целевому признаку авианесущей и транспортной платформы. Технический результат заключается в повышении автоматизации сбора данных и параметров эксплуатации ЦВТ с целью предоставления их оператору в единой, совокупной форме. Функциональный комплекс представляет собой единое решение по автоматизации и унификации автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора на базе ЭВМ с сенсорной панелью и переносных планшетных компьютеров и позволяет автоматизировать процессы, связанные с информационной поддержкой и управлением целевой военной техникой, механизмами, системами корабля (судна), а также принципиально автоматизировать процессы, связанные с эксплуатацией, базированием, боевым применением и транспортировкой целевой военной техники, а также автоматизировать процессы, связанные с эксплуатацией механизмов и систем корабля (судна). 8 ил.

Автоматизированная система информационной поддержки базирования, боевого применения и транспортировки целевой военной техники (ЦВТ) при использовании с авианесущих и транспортных кораблей (судов), состоящая из: двух рабочих мест операторов управления полетами, перемещения летательных аппаратов корабельных по полетной палубе, работы авиационно-технических средств корабля, трех жидкокристаллических мониторов, двух ручных консолей ввода данных, печатающего устройства, устройств громкоговорящей и телефонной связи, одного отдельно стоящего монитора системы видеонаблюдения, отличающаяся тем, что состоит из единого функционального комплекса, включающего в себя: модуль интегрированной логистической поддержки всех видов обеспечения эксплуатации целевой военной техники и вспомогательной техники; модуль расчета оптимальных маршрутов перемещения техники по полетной палубе и в ангаре; модуль информационной поддержки на этапе планирования, подготовки и выполнения боевой задачи при подготовке звена/звеньев летательных аппаратов корабельных (ЛАК) к первичному вылету, при посадке звена/звеньев ЛАК и подготовке к повторному вылету; сенсорной панели ввода/вывода оперативно-тактической, вспомогательной информации, параметров и элементов управления как единого централизованного пульта автоматизированного рабочего места автоматизированной системы управления обработкой и вводом данных, включающей в свой состав системы слежения, динамического распознавания физических объектов посредством аппаратуры и средств видеонаблюдения, включая средства ночного видения и обмена данными между функциональными модулями комплекса, осуществляемого посредством беспроводных сетей, и единого комплекса обеспечения центрального пульта управления, отображающего диалоговое меню в режимах: «Полетная палуба», «Ангар», «Топливная система», рабочих видеокадров диалогового меню, обеспечивающих информационную поддержку в ходе эксплуатации ЦВТ, механизмов и устройств.