Тренажерный комплекс для автоматизированного обучения навыкам поиска и облова рыбы и морских беспозвоночных, положительно реагирующих на свет

Тренажерный комплекс для автоматизированного обучения навыкам поиска и облова рыбы и морских беспозвоночных, положительно реагирующих на свет

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к аппаратно-программным учебно-техническим средствам и предназначено для подготовки специалистов рыбопромыслового флота.

Известен морской интеллектуальный тренажер для подготовки судоводителя морского флота. Тренажер содержит рабочие места обучаемых, блок моделирования, блок руководителя обучения, блок оценки действий обучаемого, средства адаптации обучающей программы под конкретного пользователя и интеллектуальный интерфейс (п. РФ №2340950, G09B 9/06, опубл. 10.12.2008).

Данный тренажер решает узкие, сугубо транспортные, задачи. С помощью этого тренажера невозможно подготовить рыбака, поскольку задачи, стоящие при обучении рыбака и транспортника, разные. При подготовке грамотного рыбака в современных условиях конкуренции следует учитывать, что он должен знать не только производственный цикл, но и быть коммерческим директором.

Известен тренажерный комплекс для подготовки экипажей кораблей, преимущественно по обслуживанию корабельных систем, включающий, по крайней мере, одно рабочее место обучаемого (РМО) в виде судового поста корабельной системы, рабочее место преподавателя (РМП), систему обмена данными, программную среду. РМО включает имитатор штатного функционального устройства корабельной системы, имитатор штатного устройства взаимодействия с сопрягаемыми системами, имитатор штатного устройства распределения электропитания, имитатор штатного пульта управления функциональным устройством, а также дополнительный комплект модулей с неисправностями функциональных элементов корабельной системы. РМП включает системный блок ПЭВМ, к последовательному порту которого подключены клавиатура с манипулятором, через интерфейс видеоадаптера -монитор, при этом системный блок ПЭВМ и монитор подключены к источнику бесперебойного питания, система обмена данными включает первый и второй контроллеры мультиплексного канала информационного обмена типа «Манчестер 2», модуль релейных сигналов, подключенных через коммутационную панель к системной плате системного блока РМП и посредством интерфейса командного типа к устройству взаимодействия РМО с сопрягаемыми системами, причем модуль релейных сигналов РМП соединен посредством коммутационной панели также с блоком питания РМП. Обучаемый выполняет на рабочем месте обучаемого ситуационное задание с устранением реальных неисправностей корабельной системы, результат визуализируется на мониторе пульта управления корабельной системой и оценивается по критериям успешности. Обнаружение неисправностей и соответствующее устранение ошибки приведет к совпадению решений обучаемого и системы управления, что выразится в совпадении изображений решения задания (п. РФ №2340950, G09B 9/06, опубл. 10.12.2008).

К недостаткам известного устройства следует отнести следующее:

- программная среда не позволяет использовать его для подготовки специалистов промыслового флота;

- оценка результатов обучаемого производится путем простого сравнения ответа, предоставляемого из ответов системы управления, в которую ответы вносятся преподавателем, т.е. в обучение вносится элемент субъективизма;

- не обеспечивается элемент состязательности при обучении группы студентов.

Наиболее близким техническим решением по назначению к заявляемому изобретению является тренажер для промысла рыбы, содержащий ЭВМ с монитором и пультом управления, блоки управления регуляторами напряжения, блок управления коммутатором промыслового освещения, соответствующим судовому пульту управления регуляторами напряжения источников света, и блоком управления коммутатором промыслового освещения, связанными с ЭВМ. Этот тренажер выполняет роль виртуального судна-ловца, оснащенного световым оборудованием, и является рабочим местом обучаемого при обучении студентов навыкам облова рыбы, положительно реагирующих на свет (п. РФ 2147769, G09B 9/00, опубл. 20.04.2004).

Однако данный тренажер решает только одну из задач, которые решаются при промышленном лове объектов промысла, а именно - управление объектом лова. Это является недостаточным для подготовки квалифицированного специалиста промышленного рыболовства. Поочередная работа студентов на тренажере не обеспечивает достаточной заинтересованности студентов в обучении, поскольку отсутствует элемент состязательности, а также то, что при облове обучаемый получает сырец, который оценивается в процентах. Это, в свою очередь, не дает возможности студенту в полной мере осознать успешность своей работы и понять, насколько удачно он провел рыбалку, поскольку тренажер не обеспечивает возможности оценить затраты на переход к месту лова, узнать сколько он при этом сжег топлива, израсходовал воды и т.п. Указанные недостатки не позволяют в достаточной степени приблизить условия обучения к реальным условиям работы рыбопромысловых судов в экспедиции.

Задача, поставленная перед изобретением, - разработка тренажерного комплекса для подготовки руководителя экспедиции в условиях, максимально приближенных к реальным условиям промысла, и обеспечивающего возможность одновременного обучения нескольких человек, а также расширение функциональных возможностей тренажера.

Поставленная задача решается тем, что тренажерный комплекс для автоматизированного обучения навыкам поиска и облова рыбы и морских беспозвоночных, положительно реагирующих на свет, на основе ЭВМ, включающий, по крайней мере, одно рабочее место обучаемого, представляющее собой виртуальное судно-ловец со световым оборудованием, и программную среду, согласно изобретению дополнительно снабжен рабочим местом преподавателя, системой обмена данными, соединяющей рабочее место преподавателя и рабочее место обучаемого, и демонстрационным экраном. Рабочее место преподавателя представляет собой виртуальную плавбазу, включающую систему модулей: гидрометеорологической информации, промысловой обстановки, времени промысла, расходных материалов, накопительных емкостей, финансового баланса и взаиморасположения виртуальной плавбазы и виртуальных судов-ловцов. Программная среда представляет собой базу знаний, включающую ретроспективные данные по реальным условиям поиска и облова рыбы, которые в процессе обучения выводятся в виде информационных окон одновременно либо поочередно через соответствующие модули на демонстрационный экран.

База знаний включает ретроспективные данные по реальным условиям поиска и облова рыбы двух типов: данные из курса лекции и ближняя ретроспектива - это данные на день за 1-2 дня до события лова.

В качестве расходных материалов, используемых в тренажерном комплексе для обучения поиску и облову рыбных косяков, представлена информация о наличии на борту виртуального судна-ловца (далее - ловец) и плавбазы топлива, провизии и воды на конкретный момент времени.

Система обмена данными в тренажерном комплексе обеспечивает оперативную передачу данных, регулирующих процессы поиска, лова, сдачи рыбы и обработки сырца через соответствующие модули между ловцом и виртуальной плавбазой, т.е. воссоздает обстановку, реально существующую в экспедиционных условиях при промысле рыбы, положительно реагирующей на свет.

Введение в тренажерный комплекс в качестве рабочего места обучаемого нескольких конкретных виртуальных судов-ловцов, снабженных световым оборудованием, позволяет не только обеспечить возможность одновременного обучения нескольких человек, но и вносит элемент состязательности в обучение, а также позволяет сравнить полученный обучаемым результат с данными реального судна, работающего на промысле. Все это может оказать положительное влияние на оценку действий обучаемого, повысить его заинтересованность в получении необходимых знаний для использования их в практической деятельности. Кроме того, повышается востребованность тренажерного комплекса для повышения квалификации специалистов промышленного рыболовства.

Введение в тренажерный комплекс рабочего места преподавателя позволяет значительно расширить функциональные возможности тренажера. Так, выполнение рабочего места преподавателя в виде виртуальной плавбазы, имитирующей необходимые на промысле функции реальной приемообрабатывающей плавбазы, снабженной модулями, которые предоставляют оперативную информацию и материалы, необходимые для проведения поиска и облова рыбы и морских беспозвоночных, положительно реагирующих на свет, на всех этапах промысла, позволяет воспроизвести работу рыбопромысловой экспедиции, ведя подготовку студентов в условиях, приближенных к реальным экспедиционным, а также позволяет подключать к виртуальному лову несколько судов разных типов, т.е. появляется возможность обучения одновременно нескольких студентов (специалистов). Обучение на таком тренажерном комплексе обеспечивает всестороннюю подготовку специалиста для поиска и облова рыбных косяков в реальных промысловых экспедициях. Заявляемый тренажерный комплекс может быть применен также для повышения квалификации кадрового состава судов в части приобретения навыков современного ведения поиска скоплений и облова сайровых косяков. Более того, использование виртуальной плавбазы позволяет перевести процесс обучения из разряда реализации сырца в разряд реализации товарной продукции. Обучаемый продает пойманную рыбу и покрывает свои расходы на приобретение расходных материалов, необходимых для обеспечения поиска и облова рыбы и морских беспозвоночных, положительно реагирующих на свет. Это, в свою очередь, привносит в процесс обучения элементы деловой игры и добросовестной конкуренции, поскольку на тренажерном комплексе одновременно могут обучаться несколько студентов.

Наличие модулей гидрометеорологической информации и промысловой обстановки позволяет формировать промысловые планшеты на конкретные даты облова и вести обучение в условиях, приближенных к реальным условиям промысловой экспедиции, а также способствует расширению функциональных возможностей тренажера. Промысловый планшет является сводным документом, визуализирующим разнообразную информацию:

- метеоусловия в течение истекшего промыслового цикла (ночи);

- распределение поверхностей температуры воды за последние трое суток;

- положение отечественных судов с дискретностью 1-2 ч и координаты уловов российских промысловых судов за прошедшую промысловую ночь;

- положение промысловых участков флотилий иностранных судов;

- размерный состав сайры в основных промысловых районах;

- итоги работы российского флота и иностранных флотилий.

Модуль времени в составе плавбазы расширяет функциональные возможности тренажера. Он обеспечивает контроль всего процесса промысла и фиксирует время, затраченное обучаемыми на все этапы лова рыбы: переход к месту лова, облов косяков рыбы, переход к месту сдачи выловленной рыбы, сдачу рыбы на виртуальную плавбазу, получение расходных материалов и др. Время является одним из основных критериев, положенных в основу расчета финансового баланса, который является одним из показателей успешной подготовки специалиста промыслового флота.

Включение в виртуальную плавбазу модуля накопительных емкостей позволяет использовать факт заполнения накопительных емкостей в качестве основного сигнала завершения этапа промысла и перехода к оценке результатов поиска и облова рыбы виртуальными судами.

Снабжение виртуальной плавбазы модулем расходных материалов, количество которых условно не ограничено, позволяет обеспечить этими материалами все виртуальные суда, находящиеся на промысле. Это позволяет приблизить затраты на проведение виртуального процесса лова к реальным затратам, т.е. приближает условия обучения к реальным условиям работы рыболовных судов в промысловой экспедиции. Расход на снабжение виртуального судна необходимыми материалами возрастает в зависимости от ошибочных действий обучаемого (его компетентности).

Наличие модуля взаиморасположения виртуальной плавбазы и ловцов в тренажере позволяет обучаемым наглядно видеть реальную ситуацию, происходящую при сдаче рыбы, оперативно принимать решение по улучшению показателей своей работы, а выведение этой информации в виде одного из окон на демонстрационном экране привносит в процесс обучения элемент состязательности, соревнования, что способствует заинтересованности обучаемыми в получении знаний.

Включение в состав виртуальной плавбазы финансового модуля позволяет контролировать весь процесс обучения, выдавать конечный результат в виде финансового баланса, который может выводиться на демонстрационный экран в виде таблицы итогов промысла. Таблица дополняет сведения, представленные на промысловом планшете, и включает данные за истекшие сутки по каждому судну, координаты их работы и результаты промысловой деятельности за сутки. Это также приближает обучение на тренажере к реальным условиям работы рыболовных судов.

Включение в базу знаний ретроспективных данных из курса лекций позволяет использовать тренажерный комплекс в качестве обучающего материала при чтении лекционного курса с целью формирования у обучаемых знаний по стратегии и тактике поиска и облова рыбных косяков. Включение данных по ближней ретроспективе, представляющей информацию непосредственно за 1-2 дня до события лова, обеспечивает возможность получать данные на определенную дату лова (сегодня). Кроме того, позволяет не только использовать тренажер для тестирования, сдачи экзамена, но и подготовить обучаемого к оперативному решению задач по поиску и облову косяков рыбы в реальной промысловой обстановке. Более того, ретроспективные данные позволяют максимально приблизить уровень виртуального промысла к условиям экспедиции, обеспечивая тем самым возможность принятия верного оперативного решения.

Введение в тренажерный комплекс демонстрационного экрана, на котором в виде информационных окон представляется информация с модулей, входящих в состав виртуальной плавбазы, позволяет оперативно и наглядно вести процесс обучения и наблюдать за изменением основных ситуационных характеристик в условиях промысла в экспедиции, которые в значительной степени приближены к реальной промысловой обстановке. Кроме того, каждый из обучаемых имеет возможность в процессе обучения сравнивать свой результат не только с результатом реального судна, работавшего ранее в этих условиях, но и с результатами других обучаемых, работающих с ним одновременно.

На фиг.1 приведена общая схема тренажерного комплекса, на фиг.2 - окно виртуального ловца, готового к промыслу с промысловым планшетом предыдущих суток, на фиг.3 - окно виртуального ловца в процессе промысла с промысловым планшетом текущих суток, на фиг.4 - окно виртуальной плавбазы с параметрами и результатами деятельности ловцов в составе экспедиции.

Тренажерный комплекс для автоматизированного обучения навыкам поиска и облова рыбы и морских беспозвоночных, положительно реагирующих на свет, включает, по меньшей мере, одно рабочее место обучаемого 1 (РМО) на базе ПК с ОС Windows, представляющее собой виртуальное судно-ловец 2 (далее - ловец 2), снабженное световым оборудованием 3; рабочее место преподавателя-руководителя экспедиции (РМП) 4 на базе ПК с ОС Windows, представляющее собой виртуальную плавбазу 5, включающую модуль гидрометеорологической информации 6, модуль промысловой обстановки 7, модуль времени промысла 8, модуль расходных материалов 9, модуль накопительных емкостей 10, модуль финансового баланса 11, модуль взаиморасположения 12 виртуальной плавбазы 5 и ловцов 2 и демонстрационный экран 13; программную среду (не показана), представляющую собой базу знаний с ретроспективными данными реальных условий поиска и облова рыбы, в процессе обучения выводимыми в виде информационных окон одновременно либо поочередно через соответствующие модули на демонстрационный экран 13. РМО и РМП соединены между собой системой обмена данными 14.

Тренажерный комплекс работает следующим образом.

Преподаватель (руководитель экспедиции) 4 формирует группу обучаемых 1 из виртуальных судов 2, снабженных световым оборудованием 3. Группа обучаемых 1 получает единое задание к началу промысла.

Руководством к действию обучаемого является промысловый планшет на окне ловца (фиг.2а), поставляемый модулями промысловой обстановки 7 и гидрометеорологической информации 6 через систему обмена данными 14.

Промысловый планшет включает карту района лова, систему изотерм, направление и силу ветра, фазу луны и координаты успешных постановок судов, находившихся на промысле в предшествующие сутки.

После выдачи задания преподаватель 4 запускает модуль времени промысла 8, определяющий единое время отсчета для всех ловцов 2 и для плавбазы 5. Дневное и ночное время идут в разных масштабах, ночное - х5…х20 от реального, дневное - х50…х200, что позволяет успевать ловить «ночью» и не тратить лишнего учебного времени на ожидание завершения перехода судна «днем».

Преподаватель 4 может приостановить, продолжить или завершить промысел в произвольный момент.

Перед началом промысла обучаемый 1 получает через модуль расходных материалов 9 полный комплект расходных материалов (судовых ресурсов): воду, топливо, провизию, что отражается на фиг.2б. Получение судовых ресурсов фиксируется через модуль финансового баланса 11 в виде аванса.

Промысел начинается в дневное время суток, комплектование расходными материалами виртуальных судов 2 производится для всех обучаемых 1 одновременно.

Получив в управление заправленное виртуальное судно 2, обучаемый 1 изучает промысловый планшет (фиг.2) и принимает решение о месте проведения лова, указателем мыши отмечая его на промысловом планшете (фиг.2а), после чего кнопкой «Перейти к точке» (фиг.2в) дает команду на переход судна.

Время перехода к месту лова виртуального судна 2, а также расход топлива, воды и провизии фиксируются модулем финансового баланса 11 автоматически.

Виртуальное судно 2 должно подойти к месту лова в темное время суток (условно 20:00-08:00), иначе обучаемый 1 будет вынужден ждать темноты для начала лова.

При смене даты (в 00:00) обучаемый 1 получает новый промысловый планшет (фиг.3), в котором уже отражены изменения промысловой обстановки за предыдущие сутки и расход судовых ресурсов на переход виртуального судна 2 к месту лова.

Обучаемый 1 может, если желает, изменить местоположение своего виртуального судна 2, затратив судовые ресурсы (расходные материалы) и потеряв ночное время на переход; либо произвести сбор и облов рыбного скопления, используя световое и промысловое оборудование 3.

Расход судовых ресурсов идет из их наличия на борту виртуального судна 2 и постоянно отслеживается модулем финансового баланса 11.

Успешная работа зависит от навыков обучаемого 1 по сбору и облову виртуальных скоплений рыбы. Однако поскольку скопления рыбы в районе промысла распределены неравномерно и непостоянны во времени, в процессе облова обучаемый 1 может и должен менять место лова.

Все результаты деятельности обучаемого 1 и его виртуального судна 2 фиксируются автоматически модулем финансового баланса 11.

Перед обучаемым 1 встают вопросы правильности выбора места лова и использования светового оборудования. В режиме тренировки обучаемый 1 может получить устную консультацию преподавателя, в режиме тестирования такая консультация недопустима.

Обучаемый 1 может в любой момент начать переход к базе для сдачи пойманной рыбы кнопкой «Перейти к базе» (фиг.2в). При этом, если обучаемый 1 принял на борт виртуального судна 2 рыбы больше положенного (перегрузка), то может быть наказан в виде штрафа или дисквалификации.

В случае гибели или аварии судна обучаемый 1 прекращает участие в экспедиции с неудовлетворительной оценкой.

В случае просрочки доставки продукции к виртуальной плавбазе (пойманная рыба хранится на палубе не более суток) обучаемый лишается улова и штрафуется.

В случае успешной и своевременной транспортировки рыбы к виртуальной плавбазе 5 модуль взаиморасположения 12 виртуальной плавбазы и ловцов ставит ловца в очередь на сдачу рыбы на виртуальную плавбазу 5 и отображает эту информацию в информационном окне базы (фиг.4) на демонстрационном экране 13.

Модуль накопительных емкостей 10 фиксирует прием сырца с учетом его размерного ряда, переводит его в товарную продукцию и передает эту информацию на модуль финансового баланса 11.

Действия по сдаче сырца происходят со всеми обучаемыми 1, пришедшими на сдачу рыбы, независимо от объема выловленной рыбы. Сдача сырца может происходить в любое время суток и зависит только от наличия очереди конкурентов, виртуальных судов 2 у борта виртуальной плавбазы 5. При сдаче сырца учитывается:

- время на перегрузку сырца с виртуального судна 2 в накопительные емкости модуля накопительных емкостей 10 виртуальной плавбазы 5;

- в случае необходимости, время на бункеровку судовыми ресурсами: топливом, водой, продуктами.

Пополнение запаса расходных материалов тренажера ловца 2 происходит с модуля расходных материалов 9 виртуальной плавбазы 5 автоматически.

Обучаемый 1 может отказаться от получения дополнительных расходных материалов, однако если в процессе промысла его судно окажется вдали от виртуальной плавбазы с нулевыми ресурсами - топливом и водой, промысел для данного обучаемого прекращается с неудовлетворительной оценкой.

Промысловая экспедиция продолжается до заполнения модуля накопительных емкостей 10 виртуальной плавбазы 5 либо по окончании контрольного времени промысла (3-5 суток), устанавливаемого преподавателем 4 и объявляемого обучаемым 1 до начала промысла.

Результаты работы обучаемых 1 на промысле выводятся через модуль финансового баланса 11 на демонстрационный экран 13 (фиг.4) в информационном окне в таблицу промысловых результатов и финансового баланса.

Работа обучаемого 1 оценивается следующим образом: наличие положительного финансового баланса - сдача зачета или экзамена; отрицательный финансовый баланс - несдача зачета или экзамена; нулевой финансовый баланс - оценка удовлетворительно; авария или гибель судна - неудовлетворительная оценка.

В процессе обучения на демонстрационном экране 13 может одновременно или последовательно представляться информация, по меньшей мере, в виде четырех информационных окон: промыслового планшета, карты взаимного расположения тренажеров ловцов и плавбазы, таблицы промысловых результатов и справочного окна. При чтении лекций преподаватель может расширять любое окно на всю площадь демонстрационного экрана.

На заявляемом тренажерном комплексе можно выполнять лабораторные работы, использовать его для сдачи зачетов, экзаменов; использовать его при чтении лекций.

1. Тренажерный комплекс для автоматизированного обучения навыкам поиска и облова рыбы и морских беспозвоночных, положительно реагирующих на свет, на основе ЭВМ, включающий, по крайней мере, одно рабочее место обучаемого, представляющее собой виртуальное судно-ловец со световым оборудованием, и программную среду, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен рабочим местом преподавателя, системой обмена данными, соединяющей рабочее место преподавателя с рабочим местом обучаемого, и демонстрационным экраном, при этом рабочее место преподавателя выполнено в виде виртуальной плавбазы, включающей систему модулей: гидрометеорологической информации, промысловой обстановки, времени промысла, расходных материалов, накопительных емкостей, финансового баланса и взаиморасположения виртуальной плавбазы и виртуальных судов-ловцов; программная среда представляет собой базу знаний, включающую ретроспективные данные по реальным условиям поиска и лова рыбы, которые в процессе обучения выводятся в виде информационных окон одновременно либо поочередно через соответствующие модули на демонстрационном экране.

2. Тренажерный комплекс по п.1, отличающийся тем, что база знаний представлена ретроспективными данными по реальным условиям поиска и облова рыбы двух типов: данные из курса лекций и ближняя ретроспектива -данные за 1-2 дня до события лова.

3. Тренажерный комплекс по п.1, отличающийся тем, что в качестве расходных материалов представлена информация о наличии на борту виртуального судна и виртуальной плавбазы топлива, провизии и воды на конкретный момент времени.