教学仿真系统操作手册(共8篇)
1.教学仿真系统操作手册 篇一
在5000编程软件中组态仿真PLC
在对应槽位中加入仿真PLC
在RSLinx Classic Gateway中找到对应网络 首先:在点击1,添加2。
在5000中按下图步骤执行(下载程序到对应模拟PLC中)
运行程序!
在RSLinx Classic GatewayPLC后点击
在下图中按步骤执行!
上位
在上位项目名上右键点击:(添加OPC)
以下图顺序点击(在2中选择RSLinx OPC Server)
点击“Launch SE client”图标
点击“New”
点击“New”、填写并点击下一步
选择并点击下一步
选择并点击下一步
选择第一个画面并点击下一步
选择并点击下一步
点击下一步„„„„„„完成!
2.教学仿真系统操作手册 篇二
目前,国内外虚拟现实技术发展十分迅速,在工程方案设计、技术培训、事故现场的模拟等各领域都有广泛的应用,并且获得了非常好的效果。虚拟现实技术能够利用计算机生成较为真实的虚拟仿真环境,使用户沉浸在虚拟环境中,并可以在此环境中通过计算机外部设备以最自然的方式与环境交互,从而产生身临其境的感觉[1]。
1 注聚站仿真系统开发的意义
采用虚拟现实技术将采油厂主要工种的安全知识和各类事故典型案例、工艺流程、井站、作业现场、变电所的各种设备的安全操作规程等技术培训知识进行计算机模拟是一种很好的选择。
注聚站是为聚驱注入系统需求建造的。它由配置站提供高浓度母液,高压注水站提供高压来水,高浓度母液由配置站输送至注入站母液储罐内,经母液汇管进入三柱塞注入泵工作腔内,升至一定高压后,通过母液流量计计量,与计量后的高压来水混合配比符合地质方案要求,在静态混合器内充分混合,变成低浓度聚合物溶液,经单井管线输送到注入井井口,再注入到地下。注聚站仿真操作系统就是为培训员工掌握注聚站操作流程而设计的。
注聚站仿真操作系统是利用虚拟现实技术,将注聚站的安全知识和各类事故典型案例、各种设备的安全操作规程等技术培训知识进行计算机模拟。其在项目定位上不同于传统的生产安全操作培训系统,主要为注聚站常见的、易发生操作事故的生产操作过程提供一套计算机虚拟的、交互的安全操作仿真平台,使员工身临其境地进入一个虚拟的世界中去,使安全操作的培训更加生动、逼真、易于接受,达到寓教于乐的效果,从而大大提高注聚站安全生产的管理水平和实践水平[2]。
2 注聚站仿真系统的设计与实现
针对不同的虚拟仿真操作系统,其开发工具有很多,本文选用了3DS MAX和Virtools,同时附以Photoshop7.0和Microsoft VisualC++6.0等工具软件。3DS MAX是非常优秀的三维建模软件,用其来完成注聚站场景和场景中各种模型的构建;Virtools是一套多功能三维开发工具,能实现注聚站的操作工序演示、交互操作及场景漫游的功能。
2.1 系统总体功能设计
注聚站操作仿真系统主要包括三柱塞泵启泵、停泵,排污螺杆泵启停泵,事故演示和设备巡检四大模块。如图1所示,前两个子系统又分为正确操作演示和操作演练两部分。用户可以先通过正确操作演示学习系统的操作流程,然后通过操作演练进一步学习和练习整个操作流程。重大事故演示是给出在演练过程中如果进行了错误操作而可能造成的事故结果演示,以加深学习人员对错误操作所能产生的严重后果印象。设备巡检系统分为自动巡检和自由巡检两部分。自动巡检按巡检路线逐个检查点巡检。自由巡检为用户提供自由漫游的功能。
2.2 构建系统三维场景
2.2.1 构建三维实体模型
对于虚拟仿真系统来说,系统场景的真实性保证要从三维实体模型的构建开始。所构建原始模型的真实与否直接影响到用户在使用最终系统时的沉浸感。
为了保证注聚站整体构成的真实性,注聚站仿真系统是在采集真实站内场景信息的基础上进行构建的。其构建过程主要包括以下几个步骤。
(1)采集真实站内场景信息。
站内的设备装置位置根据采油厂提供的图纸来获取。具体的设备尺寸根据设备说明书获取,设备外形则通过照相或摄像获取。
(2)构建原始模型。
利用3DS MAX平台,根据所获取的场景信息,利用MAX提供的各种初始模型及各种编辑工具来构建三维实体原始模型。
(3)材质和贴图。
构建完毕的模型,在3DS MAX场景中默认是灰色的,还应根据真实场景的颜色信息为三维实体模型赋予材质或贴图,从而保证仿真系统的高度仿真性。
2.2.2 三维实体模型的优化
因为整个注聚站场景实体众多,若都采用精细模型,势必会影响仿真系统渲染和运行的实时性,因此需要对模型进行优化。对模型的优化可以从两方面来进行。
(1)在构建模型时要注意在保证模型真实性的同时用最少的面。
模型构建中如果能够利用最少的面获得同样的效果,那是最成功的模型[3]。构建模型所用的面越多,则会使得模型的数据量增大,从而影响系统运行时的渲染实时性及运行速率。
(2)构建LOD(层次细节等级)模型。
因为系统场景庞大,所以一个视角中不可能同时显示场景中的所有模型。通过为场景物体构建LOD模型,当物体在观察点内时,采用高级别的LOD模型以保证场景的高度真实性;当物体距离观察点较远时,可以采用低层次的模型替换,只保留物体的大体外观相似性,从而可以保证场景的渲染实时性及运行效率。
2.3 系统三维场景的集成与美化
MAX中构建的三维实体模型,最终需要在Virtools平台下进行集成,并对其进行美化,从而形成可以在电脑终端直接运行的美观的注聚站仿真系统场景,并在其基础上进行系统操作引擎的设计与实现。具体步骤包括:
(1)系统的集成
要想将系统在Virtools中进行集成从而方便进行下一步工作,首先要将在MAX中构建的注聚站三维实体场景放入Virtools中。而在MAX中构建的场景,是不可以直接用于Virtools的,需要导出成为.nmo格式,然后再将此格式的文件导入到Virtools中。
将所有在MAX中构建的注聚站相关模型导入到Virtools中,并对其进行位置和大小的比例调整,使其符合注聚站的真实场景构建,这就完成了系统的集成。
(2)系统的美化
因为MAX中的灯光不能被直接导入到Virtools中,所以还需要在Virtools中添加灯光,并根据调整后的灯光对模型的材质贴图等进行调整,还可以对场景地面设置反光等效果,这就是系统的美化。经美化后的三维场景具有高度仿真性,能提高用户的沉浸感。
系统集成并美化后的某一场景如图2所示。
2.4 系统操作引擎的实现
本系统中的操作引擎包括操作演示、操作演练、自动漫游和自主漫游,这些功能都是在Virtools平台上利用Virtools提供的具有不同功能的Buliding Block功能模块来实现的。这些功能模块具有自己的特定属性和功能。结合vsl或者经VC++平台自行编写实现的具有特定功能的自定义BB模块,还可以解决系统的代码重用及冗余问题。由于实现过程繁琐,这里不再赘述。
2.4.1 演示与演练的实现
为了让用户熟悉并掌握注聚站的操作流程,系统的三柱塞泵和排污螺杆泵模块采用了两种展示方式:演示和演练。
(1)操作演示。
它是系统在开发时直接设置好正确的操作流程,用户只需要选择某一个模块的某一项工序,即可观看系统已经设置好的正确的操作流程。用户在观看的同时可进行操作流程的学习和记忆。
(2)操作演练。
它是用户在经过演示部分的学习之后,通过人机交互设备例如鼠标、键盘等亲自进行具体的设备工序操纵,系统会根据用户操作的对错进行操作正确与否的提示。在用户操作过程中,可以退回或前进到该工序的某个步骤,在忽略已熟练步骤的基础上,用户可以反复对不熟练步骤进行练习,从而加深对该操作步骤的熟悉和掌握。通过演练,用户可以进一步熟悉和掌握相关的操作流程,从而减少实际操作中可能引起的事故。
重大事故模块则主要采用了演示的展示方式。针对两个模块进行误操作时可能出现的事故进行事故后果展示,以提醒新用户误操作可能造成的人员伤亡和设备损害,从而让新用户对这些可能出现的错误引起重视,以避免现实操作中出现此类错误而造成人员重大伤亡及设备损耗。
2.4.2 漫游引擎的实现
系统的巡检模块主要是便于新用户对整个注聚站场景进行巡视检查,它主要是对注聚站三维场景进行浏览,在实现该模块时,充分考虑了用户的浏览需求,设计并实现了两种漫游引擎:自动漫游和自主漫游。
(1)自动漫游。
该引擎是在注聚站三维场景中设置了固定的巡检路线。这些巡游路线根据巡检目的地的不同,进行了路线序号编排。用户在使用该模块时,可根据自身的巡检目的地,选择对应的巡检路线,则系统会按照已经设定好的路线,展示沿途的注聚站设备,并最终达到目的地。该部分同时配备语音和文字展示,利于用户便捷地了解和掌握相关的巡检信息。
(2)自主漫游。
自主漫游是指用户通过鼠标、键盘等外部操纵设备自由控制自己的漫游路径,随意地在注聚站场景中自由巡检相关设备。该方式下需要提前在虚拟场景中设置一个真实用户的替身,这里是摄像机。该摄像机模拟用户的视角,展示用户看到的场景信息。当用户通过外设改变摄像机的视角时,可以看到不同位置和不同方向的注聚站场景。系统在自主漫游方式下为摄像机和物体之间设置了碰撞检测,以避免摄像机穿透物体的现象发生,从而确保系统展示的真实性,提高用户的沉浸感。
3 结束语
本文所设计与实现的注聚站仿真操作系统为即将参与注聚站作业的新用户提供了和真实环境相差无几的虚拟仿真环境,将现实中的场景搬入计算机中,避开真实环境学习操作中可能出现的各种错误及事故,通过用户熟悉的键盘鼠标等计算机外设进行反复的生产操作控制练习,以此让新用户深入学习注聚站各工序操作流程,加深对这些操作工序的了解和掌握。该系统在避免误操作损伤设备的同时也保护了新用户的人身安全,同时也节约了大量的设备折旧资金及培训资金,是一种有效且安全的虚拟仿真培训系统。
摘要:针对注聚站生产安全操作中新手员工易出现严重操作事故的情况,结合虚拟现实技术,利用3DS Max和Virtools构建用于员工安全操作培训的注聚站仿真操作系统,其主要为注聚站常见的、已发生操作事故的生产操作过程提供一套虚拟的、交互的安全操作仿真平台。该系统利于员工深入学习、了解并掌握注聚站的操作流程,大大提高了注聚站安全生产的管理水平和实践水平。
关键词:注聚站,仿真,漫游引擎,演练
参考文献
[1]李长山,刘晓明,朱丽萍,等.虚拟现实技术及其应用[M].北京:石油工业出版社,2006:18-26.
[2]杨王黎,王惠影.基于Virtools的注聚站虚拟培训系统的设计与实现[J].计算机工程与科学,2009(1):134-137.
3.操作系统课堂教学改革研究 篇三
摘要:操作系统是计算机专业的一门核心课程,本文总结了操作系统教学中存在的问题,并结合目前的信息技术平台和先进的教育模式,对操作系统的课堂教学提出了一些改革思路。
关键词:操作系统课程;混合式教学;分层式教学
G712;TP316.8-4
操作系统是计算机专业的一门专业基础课程。随着物联网、云计算和大数据技术的快速发展,该课程在专业知识结构中的重要性更加显著。作为一门原理性的课程,操作系统的知识点偏多,概念和算法又比较抽象,学生在学习过程中略感枯燥和难懂。
目前,信息技术的发展和教育模式的不断创新,给课堂教学的改革带来了更大的挑战和助力。反思当前操作系统的课堂教学,普遍存在一些问题:一、授课模式单一。操作系统多采用讲授式的教学方法,由教师掌握课堂,以知识传授为主要的教学目标。学生对课堂的参与度不高。二、考核方式不够完善。之前多采用单一的期末考试的方式来评定学生一学期的掌握情况。后期对考核方式进行改革,采用了过程性评价,将平时的作业、课堂表现和期中测试也放到了考核范围之内。但是考察方向还多集中在知识点的理解和掌握上,缺少对学生实践能力和创新能力的考察。 三、无法兼顾不同层次学生的学习。因为授课班级人数较多,不同层次的学生因为接受能力的差别和前期知识储备的不同,在课堂学习中存在显著的差异性。这种差异性的识别一般靠学生自己的反馈,而差异的弥补则靠老师在课堂之外的辅导来进行。为了进一步提升课堂教学质量,可借助于一些先进的信息技术和有益的教学方法,从以下几点进行教学改革探索。
一、利用网络平台搭建混合式教学环境
近几年来,MOOC的出现给传统的课堂教学带来了极大的冲击,引发了教育工作者们对传统课堂教学和现代网络教学的对比思考。MOOC的优势是能为学习者提供更为灵活、方便、丰富的学习平台,而传统课堂则可以为学生提供更为富有感染力、更容易沟通交流的学习环境。如何有机地融合课堂教学和网络教学,有效的利用两类教学的优点,规避两类教学的弊端,是目前很多教师都在做的有益尝试。
操作系统课程在引入网络平台的实践中,可以将网络平台作为传统课堂的教学延伸平台。在课前,教师将课堂中要讲的内容发布在网络平台之上,其中包括教材知识点总结、知识背景的补充材料、课堂中要讨论的案例和习题以及知识点的小测试。学生可以在上课之前通过网络平台来提前了解课堂中要学习的知识,对各个知识点做一个初期了解和难度把握。这有利于学生在课堂中更深入的、更有针对性的去参与课堂。将学生由被动的倾听者,变成主动的课堂参与者,甚至是主动的探索者和主导者。课堂中,教师可以上课过程录制下来,放在网络平台上,作为学生课后对课堂教学进行回顾和总结的参考资料。也可以作为低层次学生的第二课堂,用于补充学习。课后还可以相关练习和延展知识放在网络平台之上用做高层次学生的强化练习。网络平台中还应提供有交流区,供大家对本节课的内容进行讨论,这样有助于加深和纠正学生对知识的理解。课堂教学加网络平台的混合式教学模式能为学生提供了更为全面的学习空间。
二、引入研讨式教学模式引导学生深度参与课堂
操作系统课程多采用大班授课,但单一的讲授式教学使得学生在整个课堂教学过程中成为被动的接受者,如何在课堂上激发学生的积极性,使他们主动的参与课堂、深度参与课堂,是很多教师在教学过程中思考的比较多的问题。研讨式教学是比较好的一种教学模式,可以帮助教师达到想要的课堂效果。
在操作系统的课堂教学经验中,比较好的模式是对讲授式教学和研讨式教学进行有机结合。在重要的知识点的处理上,可采用一节课的集中讲授,再加上下次课的专题研讨。集中讲授时,以教师讲解为主,先将知识点的核心内容做一个阐述。之后将下一次课要研讨的案例或習题提前分发给学生。经过学生在课下的思考和资料整理之后,再组织第二次课的研讨。研讨课主要有学生主导课堂,教师只是做一下进度引导和关键问题的补充工作。专题研讨课通过让学生主动参与来加深学生对知识的理解和掌握。除了专题研讨课之后,在平时的课堂教学中,还可以灵活的采用讲授和讨论、互动等多种教学模式相结合的授课方式,让学生能回归课堂,深入课堂。
三、利用分层培养模式因材施教
操作系统作为一门理论性和实践性都比较强的课程,不同的学生在学习该课程中都有自己不同的追求。有的学生对理论的研究兴趣深厚,有的学生则追求系统的开发经验。再加上不同学生前导知识的掌握程度不同,学习态度不同,导致同一期学生中间存在着比较大的差异性。而在传统的操作系统课程培养体系中,强调的是对操作系统基础理论的讲解,考核也多集中在基础原理的考察上,并未对学生的差异性进行区分对待。
根据学生的不同需求和不同基础,对学生进行分层次的培养和考核,不仅是学生的需求,也是高校多层次人才培养的需要。传统的课堂教学中,对学生进行分层教学和培养较为困难,但是引入网络课堂之后。分层教学就比较容易进行。在网络课堂中,可以针对不同学生的不同学习需求,将相关材料和视频分组发放。学生可以根据自己的学习兴趣,自由选取内容进行学习。但是需要注意的是,后期在进行考核时,应该有配套的分层考核方案,能够真是全面的反应学生的学习成果。
四、完善评价方式
不管是传统的期末考试定输赢,还是基于平时成绩、期中成绩和期末成绩的过程性评价方式,都是以知识的掌握程度为考核标准,而不涉及能力的评价。而多层次的培养目标,就要求考核方式必须能综合体现知识目标和能力目标,为不同层次的学生提供更为科学合理的评价标准。全面的评价标准可以分为知识和能力两块。知识的考察可以通过平时测试、课堂表现、期中考试、期末考试等加以体现。能力考察可以分为实践能力、创新能力、综合能力等方面来进行考核。通过不同权重,把各项指标加总起来,可以得出学生的综合评价。也可以采用更为灵活的培养方式,允许学生偏好性的选择单纯知识目标或能力目标。
五、结论
操作系统作为一门计算机专业的重要课程,在学科培养体系中占有一席之地。但目前课程建设中存在的问题,催生了课程改革的需求。从教学平台、教学模式、培养方式、评价方式等多角度对课程进行全面改革,可以很大程度上改变目前的课堂教学现状,提高课堂教学质量。
参考文献:
[1]《操作系统》课程教学改革探索,田玉昆,广东科技 2014.第 22 期
4.化工单元操作仿真实训总结 篇四
姓名:班级;学号:XX XX班 XXXX
目录
一、实训内容
1、精馏塔仿真
2、液位控制仿真
3、吸收解吸仿真
4、萃取仿真
5、灌区仿真
6、真空仿真
二、仿真总结
一、实训内容
1、精馏塔仿真
1.1操作原理:
精馏原理精馏操作迫使混合物的气、液两相在精馏塔体中作逆向流动,在互相接触过 程中,液相中的轻组分逐渐转入气相,而气相中的重组分则逐渐进入液相。精馏过程本质上是一种传质过程,也伴随着传热。在恒定压力下,对单组分 液体在沸腾时继续加热,其温度保持不变。但对于多组分的理想溶液来说,在恒定压力下,沸腾溶液的温度却是可变的。一般而言,在恒定压力下,溶 液气液相平衡与其组分有关。高沸点组分的浓度越高,溶液平衡温度越高。与纯物质的气液平衡相比较,溶液气液平衡的一个特点是:在平衡态下,气 相浓度与液相浓度是不相同的。一般情况下,气相中的低沸点组分的浓度高 于它在液相中的数值.对于纯组分的气液相平衡,把恒定压力下的平衡温度 称为该压力下的沸点或冷凝点。但对于处在相平衡的溶液,则把平衡温度称 为在该压力下某气相浓度的露点温度或对应的液相浓度的泡点温度。对于同 一气相和液相来说,露点温度与泡点一般是不相等的,前者比后者高。
1.2工艺流程:
进料及排放不凝气 启动再沸器 建立回流 调整至正常
1.3仿真图:
2、液位控制仿真
2.1操作原理:
缓冲罐V101仅一股来料,8Kg/cm2压力的液体通过调节产供阀FIC101向罐V101充液,此罐压力由调节阀PIC101分程控制,缓冲罐压力高于分程点(5.0Kg/cm2)时,PV101B自动打开泄压,压力低于分程点时,PV101B自动关闭,PV101A自动打开给罐充压,使V101压力控制在5Kg/cm2。缓冲罐V101液位调节器LIC101和流量调节阀FIC102串级调节,一般液位正常控制在50%左右,自V101底抽出液体通过泵P101A或P101B(备用泵)打入罐V102,该泵出口压力一般控制在9Kg/cm2,FIC102流量正常控制在20000Kg/hr。
罐V102有两股来料,一股为V101通过FIC102与LIC101串级调节后来的流量;另一股为8Kg/cm2压力的液体通过调节阀LIC102进入罐V102,一般V102液位控制在50%左右,V102底液抽出通过调节阀FIC103进入V103,正常工况时FIC103的流量控制在30000 kg/hr。
罐V103也有两股进料,一股来自于V102的底抽出量,另一股为8kg/cm2压力的液体通过FIC103与FI103比值调节进入V103,比值系数为2:1,V103底液体通过LIC103调节阀输出,正常时罐V103液位控制在50%左右。
2.2工艺流程:
缓冲罐V-101充压及液位建立 中间罐V-102液位建立 产品罐V-103建立液位
2.3、仿真图:
3、吸收解吸仿真
3.1操作原理:
吸收过程是利用气体混合物中各个组分在液体(吸收剂)中的溶解度不同,来分离气体混合物。被溶解的组分称为溶质或吸收质,含有溶质的气体称为富气,不被溶解的气体称为贫气或惰性气体。
溶解在吸收剂中的溶质和在气相中的溶质存在溶解平衡,当溶质在吸收剂中达到溶解平衡时,溶质在气相中的分压称为该组分在该吸收剂中的饱和蒸汽压。当溶质在气相中的分压大于该组分的饱和蒸汽压时,溶质就从气相溶入溶质中,称为吸收过程。当溶质在气相中的分压小于该组分的饱和蒸汽压时,溶质就从液相逸出到气相中,称为解吸过程。
3.2工艺流程:
充压:
吸收塔进吸收油: 解吸塔进吸收油: C6油冷循环:
向D—103进C4物料: T—102再沸器投入使用: T—102回流建立: 进富气:
3.3仿真图:
4.萃取仿真
4.1操作原理: 将一定量萃取剂加入原料液中,然后加以搅拌使原料液与萃取剂充分混合,溶质通过相界面由原料液向萃取剂中扩散,所以萃取操作与精馏、吸收等过程一样,也属于两相间的传质过程。搅拌停止后,两液相因密度不同而分层:一层以溶剂S为主,并溶有较多的溶质,称为萃取相,以E表示;另一层以原溶剂(稀释剂)B为主,且含有未被萃取完的溶质,称为萃余相,以R表示。若溶剂S和B为部分互溶,则萃取相中还含有少量的B,萃余相中亦含有少量的S。
4.2工艺流程:
灌水
启动换热器 引反应液 引溶剂
引C421萃取液 调至平衡
5.灌区仿真
5.1操作原理:
产品从上一生产单元中被送到产品罐,经过换热器冷却后用离心泵打入产品罐中,进行进一步冷却,再用离心泵打入包装设备。
5.2工艺流程:
日罐进料 日罐建立回流 冷却日罐物料 产品罐进料 产品罐建立回流 冷却产品罐物料 产品罐出料
5.3仿真图: 6.真空仿真
6.1操作原理:
在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时,水被叶轮抛向四周,由于离心力的作用,水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切,水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间,而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点,那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大,且与端面上的吸气口相通,此时气体被吸入,当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝;当叶轮继续旋转时,小腔由大变小,使气体被压缩;当小腔与排气口相通时,气体便被排出泵外。
6.2工艺流程:
液环真空和喷射真空泵灌水
开液环泵
开喷射泵
检查D425左右室液位 开阀V427,防止右室液位过高.二、实训总结
本次实训,由两周上机操作组成,通过此次两周的仿真实训,能让我了解化工单元设备的结构特点、工艺过程的组成、控制系统的组成、管道的走向、阀门的大小和位置以及相关控制,让我对吸收解析,液位操作,精馏塔,萃取等有了更加深刻的了解和认识。本次的仿真实习让我对工厂的相关设备的开关车流程有个大致的了解,在仿真模拟训练中总结生产操作的经验,吸取失败的教训,为以后走上生产岗位打下基础。
仿真实习,让我们了解到,在化工生产中,如何有序高效的进行组织安排,模拟了整个企业的运作操作流程。而本身是遵循着由出现问题,分析问题,解决问题一个循环的过程。在这个过程中,我用心学习,发现问题,并解决问题,确实学到了很多。
通过此次仿真实习,我悟出了几个要点:
1.在进行手动开车前一定要进行预习,要熟悉工艺流程、熟悉操作设备、熟悉控制系统、熟悉开车规程。以免进行错误操作,浪费时间,使自己不能很好的掌握所学习的内容。
2.在操作时切忌大起大落,为了加快操作速度,减少操作时间,如果贪快贸然加大控制量,很可能会由于系统的惯性,使得生产情况超出基本限度,发生报警,最后生产出不合格产品,甚至导致设备故障,以致发生危险。因此在操作生产中一定要按照要求来,不能贪功冒进,要有耐心,不能急于求成。
3.在进行开车前,我们要仔细的把开车前的准备工作做好,不能怕麻烦而忽略准备工作。这很可能是产品是否合格,甚至生产过程是否安全的要点,决不能忽略。
5.铁路综合调度控制仿真教学系统 篇五
系统概述
本系统集合了现代通信和信息、计算机、电子及信号联锁等现代技术手段,实现了行车调度指挥与实物沙盘列车控制相结合,具备区间运行调度模拟、车站作业模拟及驼峰作业模拟等功能,并实现了多人多机网络协同制定列车运行调整计划。系统可自动集中控制沙盘车站进路、信号联锁设备及列车运行过程,自动信息采集,能够完成各种列车控制模式下的铁路行车调度指挥的演练。
系统网络
主要功能模块
铁路系统沙盘
铁路模拟沙盘能在实验室环境下模拟建立轨道交通系统运行的实物模型,包括道岔、信号机和列车等,并可通过系列教学实验系统软件对平台进行控制,实现对铁路运输生产作业过程的控制,可完成各类调度指挥操作,并可直观的展示车站的各种信号、道岔等设备及其相关联锁闭塞关系,表现各种铁路运输设备和各类作业过程,可满足车站值班员、信号员、调度员、调车长等相关运输作业人员的认知学习和综合演练要求。基本功能
1)可直观演示轨道交通运输作业过程,并与铁路综合调度与列车运行控制仿真教学系统联动,同步仿真演示,实现调度系统的模拟实训功能;
2)可模拟各种铁路站场设备,在仿真联锁系统及控制电路的控制下,能仿真道岔的转换、轨道电路、信号显示等;
3)可根据信号及列控系统要求控制列车运行,列车可前进、后退、鸣笛等,并能够按要求速度运行;
4)沙盘车站的接发车进路可根据教学仿真系统下达计划自动储存、排序、执行、回馈;
5)可进行库内调车模拟、信号故障演示等操作。
沙盘参数及特点
1)元器件及设备的接口统一接到单独接口转换箱(或控制箱)里,要求开放数据接口(包含接口硬件格式及软件接口),以便于采用其他控制器调试和实现故障的检测。
2)具备良好的模块化特性,易于维护更换;
3)选用材料满足室内环境应用标准,且安全可靠;
4)沙盘尺寸和车站个数均可定制;
6.《操作系统》教学大纲2011 篇六
学时:85学时
学分:3+2学分 理论学时:51学时
实验学时:34学时 适用专业:计算机科学与技术
大纲执笔人:章昭辉
大纲审核人:
一、教学大纲说明
1、课程的性质、地位和任务
操作系统(Operating System)是当代计算机软件系统的核心,是计算机系统的基础和支撑,它管理和控制着计算机系统中的所有软、硬件资源,可以说操作系统是计算机系统的灵魂。操作系统课程是计算机专业学生必须学习和掌握的基础课程, 是计算机应用人员深入了解和使用计算机的必备知识, 是进行系统软件开发的理论基础,也是计算机科学与技术专业的一门理论性和实践性并重的核心主干课程。
2、课程教学的基本要求
本课程的目标是使学生掌握现代计算机操作系统的基本原理、基本设计方法及实现技术,具有分析现行操作系统和设计、开发实际操作系统的基本能力。本课程主要讲述操作系统的基本概念、基本原理及其实现技术,包括处理器管理、存储器管理、设备管理和文件管理等内容。
3、课程教学改革
通过剖析某个实用的操作系统(如UNIX或 Linux)的内核,使学生了解这种操作系统是如何对计算机资源进行管理的,以及操作系统的发展趋势。
二、教学内容
(一)本课程理论教学内容
第一章 操作系统引论
主要内容:操作系统的目标、作用和模型、操作系统的发展过程、操作系统的特征和服务、操作系统的功能、操作系统的进一步发展。重点:操作系统的概念、特征和服务、操作系统的功能。
第二章 进程管理
主要内容:前驱图和程序执行、进程的描述、进程控制、线程的基本概念。进程同步的基本概念、信号量机制、经典进程同步问题、进程通信。重点:进程的描述、进程控制。临界资源、临界区、软件解决互斥、硬件解决互斥、信号量机制、进程通信。难点:进程控制。进程同步问题。
第三章 处理机调度与死锁
主要内容:调度类型、调度算法、死锁的概念、原因、产生的必要条件、处理死锁的基本方法、安全状态、银行家算法、死锁的检测与解除。
重点:调度类型、调度算法、死锁的概念、产生的必要条件、处理死锁的基本方法、安全状态、银行家算法、死锁的预防和避免。难点:银行家算法、死锁的预防和避免。
第四章 存储器管理
主要内容:程序的装入和链接、连续分配存储管理方式、分页存储管理方式、分段存储管理。虚拟存储器的基本概念、请求分页存储管理方式、页面置换、请求分页系统的性能分析、请求分段存储管理方式。
重点:动态分区分配、分页存储管理方式、分段存储管理。虚拟存储器的基本概念、请求分页存储管理方式、页面置换、请求分段存储管理方式。
难点:分页存储管理方式。页面置换算法。
第五章 设备管理
主要内容:I/O系统的组成、控制方式、缓冲管理、设备分配、SPOOLING技术、设备处理。磁盘I/O、外存分配方法、空闲存储空间的管理、磁盘容错技术、文件系统性能的改善、数据一致性控制。重点:I/O控制方式、缓冲管理、SPOOLING 原理、设备分配。磁盘调度算法。难点:设备分配。
第六章 文件系统
主要内容:文件和文件系统、文件逻辑结构、目录管理、文件共享、文件保护。重点:文件逻辑结构、目录管理、文件共享、文件保护。外存分配方法、空闲存储空间的管理。
难点:目录管理、文件保护。外存分配方法、空闲存储空间的管理。
第七章 操作系统接口
主要内容:联机用户接口、shell命令、系统调用、图形接口 重点:用户接口、程序接口 难点:用户接口、程序接口
(二)本课程实验内容
实验一:写一个程序描述进程状态迁移过程。目标:理解进程概念、状态转换及其控制。
要求:提供导致进程状态变化的调用接口,包括创建、删除、调度、阻塞、时间到、挂起、激活等。实现进程列表显示的接口。注:这里设计的进程是一个假设的对象实体,是由程序自己创建和删除,不是系统维护的进程。
实验二:编程实现生产者消费者或读写者的同步问题 目标:掌握信号量实现进程同步及其应用
要求:利用线程模拟进程;可视化显示模拟同步
实验三:设计一个程序,实现四种调度算法:1。先来先服务算法2。短作业优先算法3。优先权算法4。基于时间片的多级反馈队列算法 目标:掌握四种算法的原理
要求:通过若干个实例实现各种算法的优劣性对比;结果要求可视化展示
实验四:编程实现银行家算法
目标:掌握银行家算法实现死锁预防的原理
要求:输入实例,能够使用银行家算法判断资源分配后是否存在安全序列。
实验五:模拟基本分页式的地址变换机构及其变换方法 目标:掌握页表概念、基本分页式的地址变换
要求:要有页表,通过页表等实现地址变换;图示化变换过程
实验六:实现LRU算法和FIFO算法
目标:理解页面置换算法
要求:给出任意的输入流,计算缺页率。输入流长度、cache尺寸可定制。图示化置换过程。
测试:Cache=5,从0-9可数字的任意排序,长度为30。例如:12568,36536,56892,70495,36745,87345
实验七:实现缓冲池的管理(重点是getbuff和putbuff的操作)目标:掌握缓冲池的管理方法,进一步理解进程同步信号量的使用
要求:定义输入、输出和空缓冲3个队列,以及4种缓冲区;图示化表示缓冲区的管理及其相关的操作。
实验八:实现SSTF算法和SCAN算法
目标:掌握SSTF算法和SCAN算法的原理
要求:给出任意的输入流、计算平均寻道长度。输入流长度、磁头移动方向可定制。测试:设有100个磁道,访问序列如下:
23,5,98,14,66,25,78,34,66,74,56,87,12,39,71,49,58。当前磁头在50道,上次访问的磁道是18道。
实验九:模拟FAT和FDT,实现文件的物理块分配与回收,以及通过文件目录实现文件的访问,如文件copy(可自己定义一个文件访问命令)。要求能表示FAT的分配信息和FDT的管理信息。
目标:掌握FAT的分配原理;掌握FDT实现文件管理的原理。要求:可视化实现文件管理
(三)课程考核方式、方法
理论教学内容的考核:闭卷笔试。实验教学内容的考核:实验报告。
三、参考书目
汤小丹,梁红兵,哲凤屏,汤子瀛编著,《计算机操作系统》(第三版),西安电子科技大学出版社
7.教学仿真系统操作手册 篇七
一、虚拟仿真教学平台
虚拟仿真 (Virtual Reality, VR) 是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统, 具有交互性、真实性以及多感知性等特点。其以计算机软件及硬件为基础, 相关的技术手段为辅助, 通过对己知或未知世界的仿真, 使人获得真实感受的一种先进的计算机应用技术。虚拟仿真技术可以依靠计算机的图形处理进行图像再现, 与传统的图像再现手段, 如电影、电视以及DV等相比, 有着本质的飞跃。虚拟仿真技术对于图像的再现不仅仅局限在对实物的再现, 它更多地被应用在超现实画面的再现上。随着计算机硬件技术发展的突飞猛进, 虚拟仿真技术已普遍应用于各个领域, 如训练、教学、仿真、娱乐、遥控操作以及模拟预测等方面。[4]现阶段, 尽管虚拟仿真技术优点诸多, 越来越受教育界所青睐, 但是虚拟仿真教学平台在医学教育领域的应用还处于起步阶段。如果能将虚拟仿真技术成功地运用到医学教育领域, 势必会具有广阔的发展前景。
二、现代医学教育引入虚拟仿真教学平台的迫切性
医学是一门实践性非常强的学科, 实验室操作和临床实习贯穿着整个教学的过程。实验教学环境的优良与否直接关系到学生们能否掌握好该门课程。心理学家瑞特拉研究表明, 同样的知识采用不同的教学方式呈现时, 其效果有着显著的差异, 采取对不同感官进行多方面的刺激, 所达到的记忆效果会有所不同。因此, 现代教育技术有必要把多媒体技术、虚拟仿真技术、网络技术以及控制技术等进行综合运用并引入课堂, 虚拟各种实验设备和实训环境;充分发挥现代信息技术的集成性、交互性和控制性, 生动形象地展示教学内容, 综合处理超文本、图形、图像、动画、视频、声音等多媒体信息, 展现那些在传统的教学模式中无法实现的教学过程。现代医学教育也是如此, 虚拟仿真教学平台正是在现代教育思想的指导下, 使用新技术改进教学方法的尝试。在现代医学教育课程中, 医学生只有通过足够的实验室训练操作才能获得必要的综合技能, 并初步具备一定的临床实际工作能力。在虚拟仿真技术平台中, 教师能够采用“做中学”的教学模式, 多种媒介的信息同时作用于学生的各个感官, 有助于提高学生的理解能力和实践能力, 直到形成合适的行为模式以及行为系统。同时, 循序渐进的教学过程也符合学生的认知规律。三维虚拟仿真教学平台的引入, 可对现代医学教育起到很大的促进和推动作用。虚拟仿真教学平台和虚拟课堂系统相结合, 能够突破课堂实验教学的制约, 打破时间和空间的局限性, 充分发挥学生的自觉性, 利用其各自适合的时间在本地计算机上完成实验过程, 为学生提供真正“开放性”的教学环境。但是, 由于虚拟仿真技术是20世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术。[7]同时, 医学领域又有着极强的专业性, 其专业技术的要求比较高;另一方面, 人体是一个非常复杂的系统, 即使超大型的计算机虚拟仿真系统也与医学的模拟要求有相当的差距。现阶段, 虚拟仿真技术在医学教育中的应用仍处于比较早期的纯画面展示类型, 仅仅是将传统的图片、图谱变成了3D动画, 缺乏应有的交互性。在少量有一定交互性的使用中, 也局限于多角度的观看。因此, 有必要在现代医学教学中引入虚拟仿真教学平台, 充分发挥虚拟仿真技术的优势。
三、虚拟仿真教学平台在医学教育中的优势
医学虚拟仿真教学平台环境是虚拟仿真技术与医学教学实践高级复杂的结合, 是信息化教学的高级应用。随着现代信息技术的飞速发展、软硬件性价比的大幅度提高, 医学虚拟仿真技术正逐渐从科研院所、实验室走向实际的临床教学应用中, 有着传统教学手段所没有的众多优势。
1.虚拟仿真教学平台运用计算机全面仿真临床中现实的世界, 为医学生提供生动、逼真的学习环境, 在虚拟环境中模拟给患者进行操作。例如在口腔医学实践教学中, 由于口腔视野狭窄、结构复杂、与颅颌面又是一个整体, 学生掌握实验操作技能比较困难。然而医学虚拟仿真技术可以充分发挥其优势, 利用仿真软件进行现场模拟构建, 使教学活动更加生动形象、直观易懂, 以此激发学生学习的兴趣和提高教学的效率。
2.虚拟仿真教学系统能够使学生们主动成为虚拟教学环境中的一名参与者, 不仅仅成为教学“教”的工具, 也起到与“学”的互动作用。这对调动其学习积极性、突破教学的重点难点、培养学生的临床操作技能都将起到积极的作用。同时, 虚拟仿真教学平台可以解决许多真实实验中实现不了的困难, 使学生在虚拟环境中接受多感官的刺激, 并进行具体操作、感受和体验, 更容易调动学生的情感参与, 将抽象的内容具体化、形象化, 留下深刻的记忆, 以提高学习效率。
3.虚拟仿真教学平台提供开放性的实验平台, 能够解除课堂实验教学时间、地点的限制, 打破时间和空间的局限性, 充分发挥学生的自觉性, 利用其各自适合的时间在本地计算机上完成实验过程, 为学生提供真正“开放性”的教学环境。在课堂上没能按要求通过实验的学生可以在课余时间利用网上虚拟仿真系统进行模拟实验, 随时随地进行实践操作训练。
4.虚拟仿真教学平台为学生提供平等的实践操作资源。实验室操作与实践教学在整个教学过程中起着举足轻重的作用, 能够促使学生将所学知识进行灵活运用, 引导学生掌握规范操作的技能技巧, 培养学生观察、分析和动手操作的能力。由于医学院校教学条件依然存在其多变性、复杂性等客观原因, 各个学校实验环境存在一定的差异, 虚拟仿真教学系统能够充分发挥网络的优势, 使教学实验资源共享, 以弥补实验室资源的不足。
5.虚拟仿真教学系统的应用还能在实验教学中节约相当的成本。在虚拟系统中训练可以为学生在实验室的实践操作奠定一定的基础, 能在实践中收获更多, 体会更加深刻。其次, 虚拟仿真教学系统也可以代替传统实验条件下无法完成的实验操作, 或由于实验设备昂贵而难以实现的实验训练。因此, 虚拟教学和实验室相结合也是合理地利用、开发教育资源的一种途径。尽管计算机虚拟仿真系统与临床医学中的模拟要求还有相当的差距, 但是也可以作为医学实验室操作训练的另一种补充。通过运用形象、直观、生动的现代教育技术手段为学生们创设学习情境, 开拓教育信息交流的新渠道, 使课堂教学具有交互性, 其组织形式更加丰富和完善, 可以充分调动学生的学习兴趣, 发挥其主观能动性、独立性和创造性, 让他们尽快熟练掌握临床操作技能。
四、虚拟仿真教学平台在医学教育中的前景
随着现代信息技术的发展, 应用于医学实验室操作与实践教学的系统也将不断推陈出新, 给教育的发展和改革带来了机遇、动力和挑战。虚拟仿真教学平台为学习者提供了一个既先进又灵活的环境, 可以锻炼学生的独立构思和设计能力, 激发其学习的兴趣, 对提高教育技术水平、改善教学及实验实训环境、优化教学过程、提高教学效率、节约教学成本、加速培养现代化的医学专业技术人才产生深远的影响, 并将推动学科研究, 促进教学改革。
参考文献
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[3]熊光楞, 等, 协同仿真与虚拟样机技术[M].清华大学出版社, 2004.
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[9]万宁, 黄堂红.探析实验教学中虚拟仿真系统的设计与开发[J].成都大学学报 (教育科学版) , 2007, 21 (2) :56-58.-
8.汽车仿真实训教学系统开发及应用 篇八
关键词 汽车实训;虚拟仿真;教学系统
中图分类号:TP391.9 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2012)33-0044-02
1 引言
汽车工业的飞速发展使社会对汽车专业人才的需求不断增长,越来越多的各类高校开设了车辆工程专业。职业教育强调以就业为导向的“就业教育”,担负着为社会培养具有较强实践能力的应用型、技能型、工艺型人才的重任[1]。然而,高校培养出的应用型车辆工程专业人才与社会实际需要并不相符,其主要原因在于现有的教育体系不适应社会发展需要,过分强调理论知识的灌输,缺乏实践技能训练方面的培养。因此,只有革新现有教学体系,突出实践教学,才能培养出理论和实践层面均出色的应用型人才。但是由于受到教育资金投入、场地、师资等诸多因素的影响,多数院校在实践教学环节上并无太大的改善,教育教学设施、实训手段的不足制约着高职教育的发展。在汽车制造技术日新月异的时代,必须在汽车教学中根据学生的实际学习情况,紧跟现代汽车工业发展的步伐,不断探索新的教学方法,寻找新的亮点,不断进行汽车实训教学改革,使学生更快、更好地掌握新的知识点,才能培养出社会所需要的高技能、应用型人才。
仿真教学是计算机技术、虚拟现实技术、人机交互技术、多媒体技术结合的产物,也是教育领域应用信息技术的一种创新。仿真教学模式的应用,不仅可以解决以上问题,还能充分体现“学生为主体,能力为本位”的指导思想,为学生提供大量实践性和操作性的现场教学情境,可有效提高教学质量。本文对汽车专业课程和实践特点进行分析后,在Visual C++ 6.0平台下,结合多种软件技术开发了汽车仿真实训教学系统。
2 系统设计思路与功能
2.1 系统功能设计思路
汽车专业的课程和实践有不同的特点,本文分别针对这些特点对汽车仿真实训教学系统进行模块化构建。
1)汽车专业理论课程体系。汽车专业的理论课程体系中有很多课程(如汽车构造、自动变速器结构原理等)具有很强的实践性,在传统的理论教学过程中,汽车的某些结构部件在教学过程中不易展示,特别是一些内部构造,只能通过教师板书或静态图片演示。这种教学方式缺点在于:很难直观地体现汽车构造部件的运动方式及原理;讲解过程中非常耗时耗力,效率非常低;缺乏生动和立体感,对学生来说难于理解、不易接受,学生虽然学习了理论课,但对汽车的内部结构和原理、故障诊断还是模糊不清。本文设计的教学系统通过大量的立体动画(3D建模)、平面图像与动画等视频或虚拟仿真技术来演示汽车原理及结构,使原本枯燥、机械的教学模式得以丰富和生动化,对学生而言就变得更加容易理解与接受。
2)汽车专业实践教学。各高职院校汽车专业的实训内容普遍采用“发动机总成拆装实训”“底盘拆装实训”“电喷发动机故障排除实训”“车身电器实训”“维修实训”等,但是由于受设备、场地、师资等的限制,在有限的实训期间不可能把这些实训内容都学深学透。现在的汽车修理模式已由传统的拆卸修理型转变为诊断型,知识密集性和技能综合性已成为现代汽车维修职业技能的重要特点[2]。所以应该转变传统的教学观念,将汽车校内实训基地作为一个系统来建设,将实训室与教室、仿真装置与实际装置、理论与实践相结合,体现教、学、做一体化,建立基础技能实训平台、专项技能实训平台和具有真实工厂氛围的综合技能平台,形成完整的汽车专业职业技能培养链[3]。
例如,“发动机总成拆装实训”教学应该是在特定的实训环境中,以真实的汽车或汽车零部件为载体,同时以仿真软件为辅助手段,利用汽车仿真技术,让学生先熟悉各拆装步骤及拆装工具,然后在仿真模块里进行模拟拆装,使学生在规范的汽车拆装过程中真正理解汽车的结构原理,用汽车专业理论知识及检测设备去分析汽车故障产生的原因,正确使用维修设备及工具去排除故障,并进一步拓展和深化汽车专业知识的运用,使学生的汽车维修技能更加熟练化。
汽车专业的课程大多数实践性很强,很多内容学生难以理解消化,学生学习起来也比较枯燥。为了培养学生的学习兴趣,在本文开发的汽车仿真实训教学系统中还增加一个汽车文化模块,让学生理解汽车的发展、汽车的新技术,同时把往届学生参加各类创新大赛的作品以视频方式收录进来,激发学生对汽车的热爱和创新精神。
2.2 系统具有的功能
如图1所示,根据汽车专业课程和实践的特点和设计思想,将汽车仿真实训教学系统总体分为三大模块:理论课程体系、实训仿真教学、汽车文化。各模块对应相应的功能:理论课程体系主要以立体动画(3D建模)、平面图像与动画等视频或虚拟仿真技术来演示汽车原理及内部结构;实训仿真教学又细分为实践教学和汽车仿真两部分,以经验丰富的专业教师现场指导视频动画,让学生熟悉实践教学内容,并利用汽车仿真技术使学生模拟操作,让学生产生一定的现场教学情境;汽车文化模块中收纳大量汽车新技术、汽车车展、汽车奇闻趣事及本校学生各类创新大赛的视频作品。
3 汽车仿真实训教学系统的技术实现
3.1 开发平台所需的软件
软件包括Visual C++ 6.0、DirectX9.0 SDK、Vega、CATIA、3Dmax等。
3.2 软件特点
1)系统采用基于对话框技术,大部分操作通过鼠标进行,用户操作方便。
2)以VC++6.0作为开发语言,应用CATIA、3Dmax作为三维建模工具,DirectX作为图形音效等多媒体引擎[4],Vega作为动态仿真渲染工具,使该教学系统具有视频演示、仿真等实践教学功能。同时,该教学系统具有一定的移植性和可扩展性,能随着后期技术的提高进一步开发与完善。
3)系统分为理论课程体系、实训仿真教学、汽车文化等多个模块,可以从多方面加强学生对学习内容的理解,激发学生的学习兴趣。
3.3 软件实现界面
本文所提汽车仿真实训教学系统部分主要界面如图2、图3所示。通过这套汽车仿真实训教学系统,能以动画、视频播放、仿真等多种方式使学生更深入理解汽车专业的理论课程及实践教学内容,培养学生的学习兴趣,取得较好的教学效果。但是也应该让学生明白,仿真技术只是一种辅助教学手段,仿真与实际操作有较大的差别,以避免学生过分依赖仿真系统。
4 结束语
仿真技术已成为当前先进的手段,本文在VC++平台下开发的汽车仿真教学系统具有多个功能模块,能应用于汽车专业的理论和实践教学环节,对培养学生的学习兴趣、提高教学质量有较明显的作用。但是汽车专业教学涉及的内容比较庞大,对汽车专业仿真教学的研究是个长期的过程,拟在后期对该汽车仿真实训教学系统进行进一步改进,将内容细化,增加故障检测、维修及诊断仿真,同时增强操作界面的美观及便捷度。
参考文献
[1]边兴利.仿真教学在职业学校汽车实训课程中的实现[J].晋城职业技术学院学报,2010(3):36-38.
[2]展国民.高职院校汽车实训教学探讨[J].南通航运职业技术学院学报,2010(3):120-123.
[3]李亮亮.以就业为导向构建汽车专业实践教学体系[J].长江工程职业技术学院学报,2011,28(2):50-53.
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