0 引　言

舰艇灾害后的损害管制（以下简称损管），是一项全舰性的工作，是与破损进水、火灾、烟雾相对抗的应急处置过程^{[1 – 2]}。损管是在舰指挥所的统一领导下，全舰多个部门、多类系统共同参与的过程^[3]。以上层建筑舱室着火后的消防处置为例，不仅需要损管消防系统的灭火保障，还需要电力系统切断着火舱的电力供应，并需要舰艇减速，甚至舰艇转向以将火灾烟气吹离舷外。因此，舰艇的损管过程，需要损管监控、动力监控、电力监控、航行监控的共同参与，需要舰指挥所、机电部门指挥所、航海部门指挥所的共同配合^{[4 – 5]}。

然而，目前还缺少损管任务全流程的仿真工具，各类监控台位监测点和控制点的信息应用，以及不同指挥所之间的信息交互，还无法直观的展示。目前的动力、电力、损管与消防监控还都是“信息孤岛”^[6]，还没有从全舰“任务驱动”的角度，融入平台及其他系统共同组成的舰船信息系统^{[7 – 8]}。舰员对监测信息点和控制信息点的应用，还都是依靠自身的经验。舰员对各任务流程的组织实施，也取决于指挥员自身的知识水平和熟练程度，系统缺少必要的提示和显示。特别是在紧张的、分秒必争的损管指挥行动中，目前的信息组织和应用方式，容易造成指挥员遗漏监控任务，甚至会导致误操作。

基于以上问题的解决，本文以损管任务流程为驱动，综合舰艇操纵、动力、电力、损管等4类监控信息，设计开发了舰艇损管任务流程仿真系统。该系统不仅可用于舰员开展损管任务处置过程的训练，也可提高舰员工作的效率，从而提高舰员处置决策的速度^[9]。

1 仿真系统架构设计

损管任务流程仿真系统主要是以典型损管任务的实施过程为牵引，模拟任务实施过程中，“舰长级”、“部门级”、“现场级”之间的信息传递和交互过程。

系统的总体架构分为3层：基础层、服务层和应用层。在该体系架构中，每一层承担2个角色，为上层提供服务和利用下层提供服务。其中，基础层包括服务器及网络设备、操作系统及程序编译运行环境组成；服务层提供公共的基础服务主要包括公共函数库、网络协议；应用层实现系统的模拟以及人机交互界面。模拟系统台位包括：3个层次共8个模拟台位，其中，“舰长”级的模拟监控台位1个；“部门长”级的模拟监控台位2个，包括机电部门长模拟监控台位和航海长操纵模拟监控台位；“现场”级的模拟监控台位3个，包括动力监控模拟操作台位、电力监控模拟操作台位和损管监控模拟操作台位。另外，还包括一个“灾害导演台”。

该系统物理方案由1台数据库服务器，及多台计算机组建局域网。每台计算机之间均能通信，根据用户的登录信息确定层级关系。当最高级别用户发送信息广播后，其他用户均能收到信息，并从数据库服务器中解析对应的具体指令。然后用户根据指令进行操作，操作完毕后反馈至数据库服务器，然后执行下一个指令。该方案是基于数据来分配和执行任务。其优点之一是实时性强，每个用户都能第一时间接收到消息，同时获取每个用户对应的操作步骤，也能共同查看实施进度及当前状态。

2 数据流程设计

如图3所示，模拟仿真系统首先由舰领导选择目前需要执行的任务剖面，自动分解成不同的元任务，并在网络上进行发布。各模拟监控部位（操纵模拟监控、动力模拟监控、损管模拟监控和电力模拟监控）根据该任务剖面各元任务实施的信息需求，提供相关的信息数据^[10]。根据元任务需求，舰长级台位可以将需要执行的控制指令下达给各模拟监控部位，各模拟监控部位将执行情况反馈给舰长级台位。

使用面向数据流的方法对模拟仿真系统的处理流程进行分析。

1）“舰长级”与“部门级”元任务分解

舰长根据当前的任务需求，从任务剖面库中，选定需要执行的任务剖面。舰长级操作台位软件按照“元任务分解表”，自动将该任务剖面，分解成若干个元任务，下发给对应的部门级操作台位，并组织每个元任务的实施。

2）“部门级”元任务与“现场级”模拟监控台

设计的数据流向包括两类：一类是从现场级到部门级和舰长级的监测数据上传，另一类是从舰长级到部门级到现场级控制台控制指令的下达^[11]。当部门级操作台位收到完成某个“元任务”的操作指令后，通过“监测数据表”和“控制点表”的解算，从现场级模拟监控台上采集需要监测的信号数据，并将需要控制的信号发送给现场级模拟监控台。

现场级模拟监控台根据部门级发送的控制指令，视情执行，并将执行情况反馈给部门级操作台。完成一个元任务可能有多个并列的控制执行逻辑。部门级操作台位负责选择其中一个控制执行逻辑。逻辑反馈执行关系如图4所示。

3 应用案例分析

如图5所示，以1号住舱着火后的消防处置为例，从不同的阶段，说明损管任务的处置过程以及不同台位之间的交互关系。

1）阶段1，封舱隔离阶段。首先由灾害导演台位，导控1号住舱起火的消防任务；然后，“舰指”通告1号住舱发生火灾，并且命令“机电部门指挥所”进行1号住舱的断电隔离和通风隔离。“机电部门指挥所”在接受到指令后，命令动力系统模拟监控台和电力系统模拟监控台，分别切断通风和切断供电。动力系统模拟监控台和电力系统模拟监控台的操作人员，在收到指令后，遥控切断通风和供电。

2）阶段2，灭火与控火阶段。“舰指”命令“机电部门指挥所”，使用消防水进行直接灭火。“机电部门指挥所”在收到指令后，需要向损管监控台发送消防水压保障信息，以检查当前消防水压力是否符合直接灭火条件^[12]。损管监控台在受到指令后，将当前消防主管压力上报机电部门指挥所，机电部门指挥所据此组织直接灭火^[13]。同时，“舰指”命令“机电部门指挥所”设置防火边界，以防止火灾向其它舱室蔓延。

3）阶段3，航向调整阶段。由于当前风向将把火灾烟气吹进上层建筑舱室内，需要调整舰艇航向，将火灾烟气吹离舷外。此时，“舰指”命令“航海部门指挥所”将舰艇航行调整180°。“航海部门指挥所”在收到指令后，通过调整舵角，实现航行调整的目的。

4）阶段4，消除消防积水阶段。在灭火过程中，造成舱室内大量的消防积水，此时，“舰指”命令“机电部门指挥所”组织消防积水的排除。“机电部门指挥所”收到指令后，命令损管系统模拟监控台打开排水泵。损管系统模拟监控台操作人员收到指令后，遥控打开排水泵直到消防积水的排除^[14]。

上述消防处置过程的元任务如表1所示。

根据图5的消防处置时序图，设计的模拟控制基本原则是：

1）“舰指挥所”台位与“部门指挥所”台位之间的控制指令一般是“事件类”的，此时一般不进行底层模拟监控台上的控制指令分解。

2）“部门指挥所”台位接收到“舰指挥所”台位的“事件类”指令后，部门指挥所台位将该“事件类”的控制信号分解成对应的“控制指令”。这些“控制指令”能够被底层模拟监控台识别，并能进行操作。

4 结　语

舰艇的损管过程复杂，需要全舰多个专业的配合，涉及损管、动力、电力以及航行操纵。不仅如此，在损管过程中，舰指挥所、部门指挥所以及现场级模拟监控台之间的信息相互交互是一种典型的异步并发过程^{[15 – 16]}。因此，对于舰员而言，很难将指挥流程体系与信息监控体系进行有效的融合，能以准确掌握损管处置过程的时序特征和交互特征^[17]。本文设计开发的舰艇损管任务模拟系统，通过分布式的数据交互，可以有效、直观地模拟任务交互和信息交互的流程，可为舰员提供了一个仿真精度高、系统交互强的训练环境^{[18 – 19]}。然而，如何将仿真系统与舰船的平台网络和装备系统相结合，开发嵌入式的损管任务训练系统，依然是以后需要重点研究的方向^[20]。