FluidSIM液压气动仿真软件应用研究

FluidSIM液压气动仿真软件应用研究_期刊网

时间：2012-03-05 18:33:38 作者：秩名

论文导读:：在世界各地得到广泛应用。液压气动仿真软件应用研究。

论文关键词：FluidSIM，液压气动传动，仿真软件，应用

1FluidSIM液压气动仿真软件的特点

FluidSIM软件是由德国Festo公司Didactic教学部门和Paderborn大学联合开发，专门用于液压与气压传动的教学软件，FluidSIM分两个软件，其中FluidSIM-H用于液压传动教学，而FluidSIM-P用于气压传动教学。

FluidSIM软件的主要特征是：

（1）CAD功能和仿真功能紧密联系在一起。FluidSIM软件符合DIN电气—液压（气压）回路图绘制标准，CAD功能是针对流体而专门设计的，例如在绘图过程中，FluidSIM 软件将检查各元件之间的连接是否可行。最重要的是可对基于元件物理模型的回路图进行实际仿真，并有元件的状态图显示，这样就使回路图绘制和相应液压（气压）系统仿真相一致，从而能够在设计完回路后，验证设计的正确性，并演示其动作过程。

（2）系统学习的概念。FluidSIM软件可用于自学和教学。液压（气压）元件可以通过文本说明、图形以及介绍其工作原理的动画来描述，各种练习和教学影片则讲授了重要回路和液压（气压）元件的使用方法。

（3）可设计和液压气动回路相配套的电气控制回路。弥补了以前液压与气压教学中，学生只见液压（气压）回路不见电气回路期刊网，从而不明白各种开关和阀门动作过程的弊病。电气-液压（气压）回路设计与仿真同时进行，可以提高学生对电气动图、电液压的认识和实际应用能力。

2FluidSIM液压气动仿真软件的主要功能

2.1方便快捷的绘图功能

一般绘制液压气动原理图大多采用通用计算机辅助绘图软件，由于该类软件具有一定的通用性，绘制专业图形时往往效率不高。FluidSIM软件的绘图功能是专门针对流体设计的，用户界面直观，易于学习。它的图库中有多种标准液压、气动、电气元件，绘图时可把它们直接拖到制图区，各种元件油口间油路的连接，只需在两个连接点之间按住鼠标左键移动，即可自动生成所需的油路，并且可根据需要自由调节已生成油路的位置，避免了油路之间的相互交叉。该软件的另一个优点是它的查错功能，在绘图过程中，软件将检查各元件之间的连接是否可行，避免了回路绘制过程中，各种低级错误的出现。由于该软件具备了上述优点，较大地提高了绘制原理图的工作效率。

2.2先进的回路仿真功能

可以对绘制好的回路进行仿真，通过强大的仿真功能可以实时显示和控制回路的动作，因此可以及时发现设计中存在的错误，帮助我们设计出结构简单、工作可靠、效率较高的最优路。在仿真中我们还可以观察到各元件的物理量值如油缸的运动速度、输出力、节流阀的开度、油口的压力等，这样我们就能够预先了解回路的动态特性，从而正确的估计回路实际运行时的工作状态。另外该软件在仿真时还可显示回路中关键元件的状态量，如液压缸杆的位置、换向阀的位置、压力表的压力、流量计的流量。这些参数对设计的液压气动系统是非常重要的。

2.3丰富的多媒体教学资料

FluidSIM软件包含了大量的教学资料，提供了各种液压与气动元件的符号、实物图片、工作原理剖视图和详细的功能描述。某些重要元件剖视图可以进行动画播放，逼真地模拟这些元件的工作过程及原理。该软件还具有多个教学影片，讲授了重要回路和液压气动元件的使用方法及应用场合。

FluidSIM软件用户界面直观，采用类似画图软件似的图形操作界面，拖拉图标进行设计，面向对象设置参数，易于学习，用户可以很快地学会绘制电气-液压（气压）回路图期刊网，并对其进行仿真。

3FluidSIM液压气动仿真软件多媒体教学应用

3.1设计和仿真液压（气压）回路

FluidSIM-H和FluidSIM-P用户界面完全一致，操作类似，因此以FluidSIM-P软件为例来介绍。FluidSIM界面非常直观，如图1所示。元件库在左半部分，设计界面在右半部分，左右两部分大小可根据需要进行调整。在设计时可以直接用鼠标从左边的元件库中拖拉气动元件放在右边的设计区进行设计。图1中设计界面为数字逻辑模块控制的两个气缸顺序动作的仿真截图。

3.2系统的补充液压知识

FluidSIM软件本身自带和液压气动传动有关的多媒体教学资料，用右键点击元件库的两位五通换向阀，在右键菜单中选择“图片”，则可显示此元件的图片，如图2；在右键菜单中选择“插图”，则显示此元件的插图，如图3；在右键菜单中选择“元件说明”，则显示此元件的技术说明，如图4。此软件有配套的教学录像光碟，点击“教学”菜单选择“教学影片”，就可在讲课过程中播放配有中文讲解的教学录像。应用非常简单、直观、实用。

图2 两位五通阀实物图

3.3设计电气控制回路

FuidSIM软件有丰富的电控元件供选择，如：24V电源正负极、各种主令开关、接近开关、继电器线圈、各种触点等，能够设计和液压传动回路配套的电气控制回路，并能同时进行电气和液压的回路仿真。

4FluidSIM液压气动仿真

软件气动回路设计仿真实例

4.1设计要求

设计由两个气缸组成的气

动回路，要求工作开始一缸首先

伸出，三秒钟后二缸接着伸出，

然后一缸、二缸依次返回，并且

一直循环下去。

4.2气动回路设计

图3 两位五通阀插图

本设计选取两个双作用气缸，为调节气缸行程，每个气缸设置了两个行程开关S1和S2；气路控制元件选取两个由电磁控制的两位五通阀，控制电磁铁分别为1Y1、1Y2、2Y1、2Y2。具体见图5。

4.3控制电路设计

本气动回路电气控制部分可用继电器和逻辑控制。

4.3.1继电器控制电路设计

图5 两缸顺序控制气动回路图

图4 两位五通阀机能描述图

图1 气动回路图

在继电器控制回路中，K为总控制开关，按下后系统开始工作。四个行程开关1S1、1S2、2S1、2S2分别作为气缸换向的传感器，分别控制继电器四个电磁线圈1K1、1K2、2K1、2K2，两个两位五通阀的控制电磁铁1Y1、1Y2、2Y1、2Y2分别由继电器的常开触头1K1、1K2、2K1、2K2控制。为了达到延时的目的，在电磁铁2Y1前设置了延时继电器3K,完成延时三秒的任务。如图6所示。

图6 继电器控制电路图

4.3.2逻辑控制电路设计

在逻辑控制的电气回路中期刊网，K

仍为总控制开关，按下后系统开始工作。

四个行程开关1S1、1S2、2S1、2S2

分别作为气缸换向的传感器，分别作为

逻辑控制模块的四个输入端口I0、I1、

I2、I3,逻辑控制模块的四个输出端口

Q0、Q1、Q2、Q3分别控制两个两位

五通阀的四个控制电磁铁1K1、1K2、

2K1、2K2，如图7所示。在逻辑控制

模块logic module内部完全由数字逻

辑关系构成输入输出之间的关系，如图8

所示。

4.4气动回路仿真

气动回路和电气控制回路设计完成

就可以进行仿真，如果设计、连接存在

问题，启动仿真以后系统会指出，必须

加以修改，否则仿真无法进行。仿真可

以连续进行，也可以单步进行。继电器控制仿真过程截图如图9所示，逻辑控制仿真过程截图如图1所示。

5结论

FluidSIM是一款功能非常强大的液压气动传动多媒体教学、设计和仿真软件。它从基本元件认识、基本回路连接,到复杂回路联动，从液压（气动）回路的设计，到控制电路的设计，以及液(气)电联合仿真，每个环节可以反复练习、设计、修改和仿真，使用起来非常简单、方便和实用，是一款非常优秀的教学软件。

Fluid-SIM仿真软件是各种知识的综合应用,必须掌握气液压传动技术、继电器控制技术、传感器技术、软件的使用操作技术、机械传动技术、自动控制技术、PLC控制技术等多学科的专业知识,才能熟练地操作和使用它。

参考文献

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虚拟仿真实验教学中心平台建设方案

湖北警官学院虚拟仿真实验教学建设方案 一、方案背景 虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。为贯彻落实《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高〔2012〕4号）精神，根据《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》，教育部决定于2013年启动开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作。其中虚拟仿真实验教学的管理和共享平台是中心建设的重要内容之一。 目前，大多数高校都有针对课程使用实验教学软件，但由于每个专业或课程的情况不同，购买的软件所采用的工作环境、体系结构、编程语言、开发方法等也各不相同。由于学校管理工作的复杂性，各校乃至校内各专业的实验教学建设大都自成体系，各自为政，形成了“信息孤岛”。主要面临如下问题：? 管理混乱，各种实验教学软件缺乏统一的集中管理。 ? 使用不规范，缺乏统一的操作模式和管理方式； ? 可扩展性差，无法支持课程和相应实验的扩展； ? 各系统的数据无法共享，容易形成“信息孤岛”； ? 缺乏足够的开放性； ? 软件部署复杂，不同的软件不能运行在同一台服务器上； 二、方案目标 该方案的目标就是高效管理实验教学资源，实现校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享，满足多地区、多学校和多学科专业的虚拟仿真实验教学的需求。平台要实现学校购置的所有实验软件统一接入和学生在平台下进行统一实验的目的，通过系统间的无缝连接，使之达到一个整体的实验效果，学校通过该平台的部署，不仅可以促进系统的耦合度，解决信息孤岛的问题，还可以使学校能够迅速实施第三方的实验教学软件。 平台提供了全方位的虚拟实验教学辅助功能，包括：门户网站、实验前的理论学习、实验的开课管理、典型实验库的维护、实验教学安排、实验过程的智能指导、实验结果的自动批改、实验成绩统计查询、在线答疑、实验教学效

国家级虚拟仿真实验教学中心入选名单

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远程虚拟仿真实验室教学系统

电力电子虚拟仿真教学实验平台 实验室建设背景 目前的高等教育中，越来越强调对学生实践能力的培养，实验教育成为理工科教育的一个至关重要的环节。然而，随着各学科实验项目和学生人数的增多，传统的电气实验室和实验仪器数量很难满足学生的需求，在教学和学生使用上的不便之处也慢慢凸现出来。如何解决传统实验教学资源分配不足、实验方式过于刻板、实验器材维护费时费力、实验内容固定难以拓展等问题，是目前新工科建设、课程改革内容中一个讨论的热点。 在对创新型实验建设的需求日益明确之际，仿真实验教学的概念开始成为学校关注的重点。仿真教学实验是一种基于软件技术构建的虚拟实验教学系统，是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化，为开设各种专业实验课程提供了全新的教学与科研环境。因此建设仿真实验室可以与实物实验室互补，它除了可以辅助高校的科研工作，在实验教学方面也具有如利用率高,易维护等诸多优点。近年来，国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些高科技的仿真实验室。 远宽解决方案 远宽能源除了将仿真技术应用于科研与工业测试，也率先将该技术引入到了教学实验室建设中。对于不同的实验内容与实验类型，远宽能源提出了如下的仿真实验建设的解决方案：实时仿真实验和远程虚拟仿真实验。

1. 实时仿真实验 远宽能源将先进的FPGA小步长实时仿真技术应用到教学实验室建设中，小步长实时仿真技术使它能够覆盖电力电子、电机驱动、新能源等多个电力电子相关应用的创新教学实验以及研究的需求。基于图形化系统建模，模型一键下载，无需FPGA编程编译，大大增强了产品的易用性；同时实验平台还配置了硬件控制器（TI的DSP或者NI的GPIC），和仿真器构成完整的闭环系统。实时仿真实验系统如下图所示：

2013年国家级虚拟仿真实验教学中心

国家级虚拟仿真实验教学中心入选名单 申报学校中心名称学校所属北京大学地球科学虚拟仿真实验教学中心教育部中国人民大学基于大数据文科综合训练虚拟仿真实验教学中心教育部清华大学材料科学与工程虚拟仿真实验教学中心教育部北京交通大学交通运输国家级虚拟仿真实验教学中心教育部北京化工大学化工过程虚拟仿真实验教学中心教育部北京邮电大学电子信息虚拟仿真实验教学中心教育部中国农业大学机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心教育部中央美术学院艺术、设计与建筑虚拟仿真实验教学中心教育部华北电力大学电力工业全过程仿真实验教学中心教育部南开大学经济虚拟仿真实验教学中心教育部天津大学化学化工虚拟仿真实验教学中心教育部大连理工大学化学虚拟仿真实验教学中心教育部东北大学机械装备虚拟仿真实验教学中心教育部吉林大学地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心教育部东北师范大学生物学虚拟仿真实验教学中心教育部东北林业大学森林工程虚拟仿真实验教学中心教育部同济大学力学虚拟仿真实验教学中心教育部上海交通大学机电学科虚拟仿真实验教学中心教育部华东理工大学石油和化工过程控制工程虚拟仿真实验教学中心教育部东华大学管理决策虚拟仿真实验教学中心教育部南京大学社会经济环境系统虚拟仿真实验教学中心教育部东南大学机电综合虚拟仿真实验教学中心教育部河海大学力学与水工程虚拟仿真实验教学中心教育部南京农业大学农业生物学虚拟仿真实验教学中心教育部中国药科大学药学虚拟仿真实验教学中心教育部浙江大学化工类虚拟仿真实验中心教育部厦门大学机电类虚拟仿真实验教学中心教育部山东大学医学虚拟仿真实验教学中心教育部武汉大学电力生产过程虚拟仿真实验教学中心教育部武汉理工大学水路交通虚拟仿真实验教学中心教育部华中师范大学心理与行为虚拟实验教学中心教育部

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●物理仿真实验

●生物仿真实验

功能及优势 ●高度仿真 改变传统仿真实验用鼠标操作的不真实感，全过程用手操作，仿佛学生老师在用自己的双手在做实验一样逼真 ●寓教于乐 动漫的表现形式，配合各种特效声效，寓教于乐，极大的提高了学生兴趣 ●对应新课程标准 内容涵盖新课改后教材及大纲要求的全部实验。必修选修一网打尽 ●数字化优势 使一些难开展的实验、耗时长的时间、反应不明显的实验得到呈现。并且可以突破时间及空间的束缚，灵活地放大或缩小场景，对实验进行细微的观察 ●重点突出 根据大纲要求，再精选出重点实验。有限节约学生时间 ●实验测评 完成实验操作后有专门针对章节的理论测评，有效考察章节掌握情况 ●重复性强 根据预习、学习、复习的不同需要，可有目的针对性学习和操作而不需消耗耗材使用示范 ●使用示范1

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虚拟现实开发平台： 一个完整的虚拟现实系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台，一般包括两个部分，一是硬件开发平台，即高性能图像生成及处理系统，一般为高性能的图形计算机或虚拟现实工作站；另一部分为软件开发平台，即面向应用对象的虚拟现实应用软件开发平台。开发平台部分是整个虚拟现实系统的核心部分，负责整个VR场景的开发、运算、生成,是整个虚拟现实系统最基本的物理平台，同时连接和协调整个系统的其它各个子系统的工作和运转，与她们共同组成一个完整的虚拟现实系统。因此，虚拟现实系统开发平台部分在任何一个虚拟现实系统中都不可缺少，而且至关重要。 虚拟现实显示系统： ·高性能图像生成及处理系统 ·具有沉浸感的虚拟三维显示系统 在虚拟现实应用系统中，一般有多种显示系统或设备，比如：大屏幕监视器、头盔显示器、立体显示器和虚拟三维投影显示

虚拟仿真实验教学系统通用模型研究

一ＩＳＳＮ１６７２－４３０５ＣＮ１２－１３５２／Ｎ实一一验一一室一一科一一学ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ一ＳＣＩＥＮＣＥ第２０卷一第１期一２０１７年２月Ｖｏｌ ２０一Ｎｏ １一Ｆｅｂ ２０１７ 虚拟仿真实验教学系统通用模型研究 王一艳１，刘一昕１，丁雪梅２，曹一晨３ （吉林大学一１．药学院；２．动物学院；３．计算机科学与技术学院，吉林长春１３００１２） 摘一要：为解决虚拟仿真实验教学系统重复设计和资源利用率低的问题，提出了一种基于统一平台与插件技术相结合的系统通用模型设计方法三首先，采用统一建模语言对系统通用性功能需求进行了分析与描述三然后，构建了基于云存储的系统统一平台框架结构三最后，给出了基于 模型－视图－控制器 设计模式的实验插件技术开发方案三该方法可以有效地提升系统的可扩展性与可维护性，对实验教学资源的开放共享与用户间的协同创新也能够起到一定的推动作用三 关键词：虚拟仿真；实验教学；通用模型 中图分类号：ＴＰ３９１一一文献标识码：Ａ一一ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－４３０５．２０１７．０１．０１９Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅａｃｈｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ＷＡＮＧＹａｎ１，ＬＩＵＸｉｎ１，ＤＩＮＧＸｕｅ－ｍｅｉ２，ＣＡＯＣｈｅｎ３（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈａｒｍａｃｙ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅ；３．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌ?ｏｇｙ，ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００１２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅａｃｈｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｖｉｒｔｕａｌｓｉｍ?ｕｌａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｉｎｇｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｄｅｓｉｇｎａｎｄａｌｏｗｒｅｓｏｕｒｃｅｓｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｉｏ，ａｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｓｙｓ?ｔｅｍｇｅｎｅｒａｌｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｕｎｉｆｉｅｄｐｌａｔｆｏｒｍａｎｄｐｌｕｇ－ｉｎｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗａｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｄｅｓｃｒｉｂｅｄｂａｓｅｄｕｎｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌｉｎｇｌａｎ?ｇｕａｇｅ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｕｎｉｆｉｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｆｒａｍｅｗｏｒｋａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｓｙｓｔｅｍｗａｓｂｕｉｌｄｂａｓｅｄｃｌｏｕｄｓｔｏｒａｇｅ．Ｆｉ?ｎａｌｌｙ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｇｒａｍｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌｕｇ－ｉｎｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂａｓｅｄｍｏｄｅｌ－ｖｉｅｗ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｏｆｓｙｓｔｅｍｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｐｒｏ?ｍｏｔｉｎｇｔｈｅｏｐｅｎｓｈａｒｉｎｇｏｆｔｅａｃｈｉｎｇｒｅｓｏｕｒｃｅａｎｄｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｕｓｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅａｃｈｉｎｇ；ｇｅｎｅｒａｌｍｏｄｅｌ 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一 一一一基金项目：吉林省科技发展计划资助项目（项目编号：２０１５０３０９００２ＧＸ）三一一虚拟仿真实验教学依托虚拟现实二多媒体二人机交互二数据库和网络通讯等技术，构建高度仿真的虚 拟实验教学环境，参与者可以在虚拟环境中开展相 关实验活动［１－２］三目前大多虚拟仿真实验教学系统都是基于某一门课程或者某一个实验室的设计与实 现，系统开发技术种类繁多且趋于成熟［３－５］三如何设计针对某一学科专业的通用虚拟仿真实验教学系 统模型，实现基于此模型的二次开发与资源共享二避 免重复性劳动并提高工作效率，对于现阶段虚拟仿 真实验教学的建设与发展显得尤为重要［６－７］三本文通过对虚拟仿真实验教学系统业务需求的分析，提出了一种基于统一平台与插件技术相结合的系统通用模型设计方法，构建了基于 模型－视图－控制器（ＭｏｄｅｌＶｉｅｗＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＭＶＣ） 设计模式的虚拟仿真实验建模云平台，给出了基于该平台的Ｆｌｅｘ插件技术开发实现方案，为用户提供了一个资源开放共享二协作创新研究的实验环境三１一系统功能需求分析为了满足虚拟仿真实验教学系统业务需求，同时保证系统资源信息可维护性及系统功能的可扩展性，将系统用户角色划分为教师二学生二系统管理员 和插件管理员四类参与者三不同的角色有不同的操

采矿工程虚拟仿真实验教学体系建设与实践

采矿工程虚拟仿真实验教学体系建设与实践 摘要：随着我国教育改革不断深化，我国关于采矿工程的教育紧跟改革的脚步，在虚拟仿真实验教学这一方面不断进取，取得了有目共睹的成绩。他们不断优化 升级自身资源的，建立了一支教学理念先进、科研水平一流、教学能力强大的高 质量、高素养的教学团队。同时，他们也推动着采矿工程虚拟仿真教学体系向模 块化、层次化、多元化发展。以往，学生的实验时间及教学内容都是由学校统一 安排，制定详细的计划，学生和老师按计划进行教学环节，实验仪器也是由实验 老师在实验课上统一发放，这样做给采矿工程的教学带来极大的限制，而采矿工 程虚拟仿真实验教学体系的建设，优化了教学资源的共享，使学生能够灵活选择 相关的教学实验活动，教学和实验不在局限于课堂，提高资源的利用率，同时也 提高了教学的针对性，从而加强锻炼学生的实践能力，培养学生的创新能力。 关键词：采矿工程；教学体系；虚拟仿真实验教学 随着社会的发展，我们对能源的需求越来越大，而煤矿行业在其中占了很大 一部分比重，随着许多问题的暴露，现在的煤矿行业在注重效益的同时，坚持科 学发展观，使得煤矿行业得以长期平稳的发展，而这一成果离不开大量的从事采 矿行业的优秀人才，为了保持采矿行业的活力，对于相关专业的大学生的培养尤 为重要。 一、简述采矿工程虚拟仿真实验教学体系建设的必要性 目前，我国高校对采矿相关专业的教学环节与实践环节严重脱离，造成这现 象的主要原因有以下三点，第一，煤矿企业生产任务重，生产风险大，无暇与学 校合作；第二，对于学校来说，煤矿行业中进行生产的设备过于昂贵，教学成本 太高，学校无力承担；第三，煤矿行业的生产风险大，容易出现安全事故，在矿 地进行实验时，学生的人身安全无法得到有效保证。以上的种种原因使得采矿工 程专业的传统实验方式受到极大的限制，在这种情况下，采矿工程虚拟仿真实验 教学体系的建设可以解决高额的实验成本、危险的实验环境等问题，能有效促进 采矿相关专业的教学。 二、虚拟仿真实验教学平台的具体建设 采矿工程虚拟仿真教学实验平台由实验教学资源开放平台，数值模拟与仿真 实验平台和工程实训与安全培训平台构成，这种合理的模块化设置对推动整个平 台的综合效果具有重大意义。 2．1简述采矿工程实验教学资源开放平台 在采矿工程实验教学资源开发平台中，学生们可以在线观看“采矿概论”、“矿 山岩石力学”等专业相关的教学录像和其他教学资源，以多媒体的方式，便于学生学习。同时，该平台模拟仿真了矿井生产系统及装备、矿井开采方法及工艺、设 备工作原理及使用过程，灾害演变过程、矿压观测原理与测试技术。平台上丰富 的教学资源面向全体师生，可供同学们自由学习。在学生学习的同时，他们可以 手动配置、连接、调节和使用这些虚拟仿真设备，模拟真实的采矿环境，将知识 与实践相结合。该平台在校园网面向所有用户开放，学生可以自由灵活的利用平 台上丰富的资源自行开展相关学习及实验。除此之外，此虚拟仿真平台还具有相 关专业信息发布、实验数据收集整合、学生成果展示交流、成绩评定等功能。该 平台设有专人进行日常的管理及维护，确保该平台正常运行。 2．2采矿工程数值模拟与仿真实验平台 数据能向我们反映所需要信息，对于采矿工程专业，数值模拟与仿真是重要

虚拟仿真实训室建设方案详细

一、概述 （一）建设意义 1、现有实训条件分析 机电技术应用专业现有基础实验室、专业实训室共计9个，可开设《维修电工》、《电工电子技术与技能》、《电气及PLC控制技术》、《车工工艺》等课程的相关实训项目。为满足机电专业人才培养目标和社会培训的需要，需进一步加强专业建设，拓展专业领域，增加实训开出项目，提升实习实训教学环境条件。 2、必要性和可行性 （1）必要性 通过对多家电气自动化企业及IT企业进行了职业群与岗位群调研，确定其培养目标：从事机电一体化产品及自动生产系统的设计制造与开发，从事处理重要数据、熟练应用各种专业设计软件。并根据对机电技术专业岗位群的职业能力和知识技能要求的分析，构建了“阶梯递进式工学交替”的人才培养模式，搭建了基于工作过程导向的“模块化”专业课程体系，增加《虚拟仿真》课程。这就需要新建虚拟仿真实训室，使其具备在虚拟终端对自动化设备及生产线调试与维护、维修电工等虚拟实训项目的条件，所以需采购虚拟化服务器1台，虚拟化桌面终端48台，虚拟化软件Citrix48套，满足一个班的实训需求。 （2）可行性 天津市基础能力建设校实训基地投资中的部分资金将用于虚拟仿真实训室的建设，建设后的实训室集教、学、做为一体，新增虚拟

仿真终端实训设备，可以满足56人的《虚拟仿真》课程的实训教学的需求。实现了学生专业基本能力、专业核心能力和职业行为能力的提升。 3、建设依据 依据确定的“阶梯递进式工学交替”的人才培养模式，校实训应贴近企业的实际生产，有助于提升学生的专业基本能力、专业核心能力和职业行为能力，便于学生在校学习与企业岗位实践能够顺利衔接。 （二）建设思路和建设目标 1、建设思路 虚拟仿真实训室的建设本着建成集“教、学、做”为一体的教学环境和专业综合性实训基地的理念，从演示实践教学、基本技能实训教学和项目综合实训教学三个层面，为《虚拟仿真》课程的实践教学提供保障。 虚拟仿真实训室需要符合以下要求： （1）满足于综合性实践教学的要求 建成后的实训室可以实现四种形式的教学与培训方式，极大丰 富了教学容和教法。“实物模拟仿真设备培训方式”，“实物虚拟操 作培训方式”，“软件及仿真软件培训方法”和“新产品新技术展示 与介绍的培训方式”，这四种培训方式的综合应用，为社会培养高 素质的技术人才奠定了基础。 本实训室采用模拟仿真的实训手段，实现由单一基础技术的虚 拟仿真实训训练到各种技术综合应用的虚拟仿真实训训练。力求体 现虚拟化、仿真化、机电一体化方面的技术特色和行业应用及发展 的趋势，力求体现先进性、前瞻性、实用性、可操作性及示性。切

虚拟仿真实验教学中心建设与实践

虚拟仿真实验教学中心建设与实践 摘要：利用虚拟实验室开展实验教学能有效降低实验成本、扩大受益面、解决优质实验资源共享等问题。文章从分析建设虚拟仿真实验教学中心的背景和意义入手，阐释建设虚拟仿真实验教学中心的目标、平台、内容等；结合电子科技大学信息与网络安全虚拟仿真实验教学中心的建设经验，对目前虚拟仿真实验教学中心网络架构、系统功能、建设中存在的相关问题进行探讨。 关键词：虚拟仿真；实践教学；虚拟仿真实验教学中心；信息与网络安全 0 引言 实验教学一直是高校本科人才培养工作中不可或缺的重要组成部分，关系着培养人才的工程实践能力和工程创新能力。在传统的实验教学模式下，受限于各种条件的约束，学生只能在限定的时间和地点，利用限定的实验设备，完成特定的实验内容。因此，传统实验是完成具有“代表性”和“普适性”的“规定动作”，极大地制约了对学生动手能力及工程创新能力的培养。此外，传统实验室的建设经费投入不可小觑，不论是实验仪器设备的购置与维护，还是实验场地的建设与管理，都需要花费大量的人力、物力和财力。因此，在传统实验教学模式下，“投入产出比”往往受到质疑。为此，改革传统实践教学模式，探索适应新时代发展的实践教学新模式，是摆在高校实验教学改革面前的重要课题。 自1989年虚拟仿真实验的概念被首次提出以后，国内外若干高校都陆续开始建设虚拟环境下的实验平台。究其本质而言，虚拟仿真实验是借助于计算机、通信、多媒体、虚拟现实等现代技术于段，实现对传统实验资源的远程访问和高效共享。随着教育技术的进步，尤其是近年来大规模开放在线课程（MOOC）的出现，远程开放式虚拟仿真实践教学模式越来越得到关注和重视，而建设虚拟仿真实验教学中心为解决上述若干问题提供了统一的平台和方法，为实践教学改革提供了新思路。 1 虚拟仿真实验教学中心产生的背景 1.1 如何满足新型教育手段对实验教学的要求？ 首先，从现代教育的发展趋势来看，新型的实践教学手段应该能引导学生自主学习。学生可以根据个人的学习情况和学习习惯自丰选择实践项目内容及其难度。通过学生自主实验，在教师的辅导下做到理论与实践相结合，从而在实验教学领域达到因材施教的教学目的。 其次，新型实践教学手段应该支持将专业培养计划里的理论课程和实验课程面向不同专业背景的学生开放。通过实验开放，学生可以跨学科、跨专业自由选择感兴趣的课程及其棚心的实践项目，进行工程实践实训，从而有利于促进学生知识面的拓展和知识应用能力的提高。

虚拟仿真实验室硬件设备搭建整体解决方案

虚拟仿真实验室硬件设备搭建整体 解决方案

虚拟现实实验室是虚拟现实技术应用研究就的重要载体。 随着虚拟实验技术的成熟，人们开始认识到虚拟实验室在教育领域的应用价值，它除了可以辅助高校的科研工作,在实验教学方面也具有如利用率高,易维护等诸多优点.近年来,国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些虚拟实验室。**图像拥有多名虚拟现实软硬件工程师，在虚拟现实实验室建设方面有着无与伦比的优越性！ 下面请跟随**图像一起，让我们从头开始认识虚拟现实实验室。【虚拟现实实验室系统组成】： 建立一个完整的虚拟现实系统是成功进行虚拟现实应用的关键，而要建立一个完整的虚拟现实系统，首先要做的工作是选择确实可行的虚拟现实系统解决方案。 **图像根据虚拟现实技术的内在含义和技术特征，并结合多年的虚拟现实实验室建设经验，最新推出的虚拟现实实验室系统提供以下组成：

虚拟现实开发平台： 一个完整的虚拟现实系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台，一般包括两个部分，一是硬件开发平台，即高性能图像生成及处理系统，通常为高性能的图形计算机或虚拟现实工作站；另一部分为软件开发平台，即面向应用对象的虚拟现实应用软件开发平台。开发平台部分是整个虚拟现实系统的核心部分，负责整个VR场景的开发、运算、生成,是整个虚拟现实系统最基本的物理平台，同时连接和协调整个系统的其它各个子系统的工作和运转，与他们共同组成一个完整的虚拟现实系统。因此，虚拟现实系统开发平台部分在任何一个虚拟现实系统中都不可缺少，而且至关重要。 虚拟现实显示系统：

·高性能图像生成及处理系统 ·具有沉浸感的虚拟三维显示系统 在虚拟现实应用系统中，通常有多种显示系统或设备，比如：大屏幕监视器、头盔显示器、立体显示器和虚拟三维投影显示系统，而虚拟三维投影显示系统则是目前应用最为广泛的系统，因为虚拟现实技术要求应用系统具备沉浸性，而在这些所有的显示系统或设备中，虚拟三维投影显示系统是最能满足这项功能要求的系统，因此，该种系统也最受广大专业仿真用户的欢迎。虚拟三维投影显示系统是目前国际上普遍采用的虚拟现实和视景仿真实现手段和方式，也是一种最典型、最实用、最高级别的投入型虚拟现实显示系统。这些高度逼真三维显示系统的高度临场感和高度参与性最终使参与者真正实现与虚拟空间的信息交流与现实构想。

国家级虚拟仿真实验中心——仿真软件资源建设典型案例

虚拟实验实训中心整体解决方案（面向工科类本科院校）国家级虚拟仿真实验中心——仿真软件资源建设典型案例 东方仿真最新解决方案

典型实习教学环节中对仿真软件的应用方式： 1）首先是老师使用3D认识实习软件进行工艺及设备的讲解，学生使用3D认识实习软件进行对工厂装置的感性了解和学习。（在这之前，建议额外安排时间让学生先使用化工基本过程单元软件熟悉单元操作。） 2）学生使用2D的工艺仿真软件，熟悉大型化工装置的开停车，单机培训模式。 3）学生使用3D的操作实习仿真软件，进一步熟悉大型化工装置的开停车，单机培训模式。4）学生使用3D的操作实习仿真软件，熟悉大型化工装置的事故处理和班组团队操作，配合培训模式。 5）学生使用3D的操作实习仿真软件，进行安全方面的应急预案训练，单人/班组团队模式。东方仿真最新解决方案——网络精品课+ 在线仿真系统SIMNET的整合应用 （在线理论培训）（在线交互操作的虚拟实训中心）

1）下载统一客户端，实现仿真软件的在线应用。 2）老师可以在线组织培训和考核。 3）东方仿真的在线仿真系统从2004年起就已经上线投用，支持了多次全国级技能大赛和超过100家学校/企业的在线仿真软件应用服务。 4）在线仿真软件的内容形式包括：虚拟仪器仿真、实验装置仿真、单元级装置仿真、大型工艺流程仿真。 6）在线体验网址：https://www.sodocs.net/doc/b22076488.html, 典型应用方式： 1）和精品课程整合，形成包括应知理论内容+应会操作内容的完整在线学习体系，建立学校自己的在线交互操作虚拟实验/实训仿真中心。 2）满足学校教学改革学生自学的需要：也课程相关的仿真软件网络化部署，可以方便学生在教室、图书馆、宿舍、家里等其它地点方便的访问应用，并自行或根据教学计划要求安排学习内容。服务器自动统计学员的登录学习信息和培训/自测成绩信息。 3）满足学校临时承办面向企业和社会的培训或技能鉴定任务。学校在没有购买东方仿真某个具体仿真软件产品的情况下，如果有了面向工业企业或社会的临时性培训任务，可以方便地在线租用东方仿真的SIMNET仿真软件。东方仿真还可以协助学校组织相关在线培训任务/在线考核任务。

虚拟仿真实验室硬件设备搭建和内容制作整体解决方案

图像提供虚拟仿真教学硬件设备搭建和容制作整体解决案 【虚拟现实教学系统组成】： 建立一个完整的虚拟现实系统是成功进行虚拟现实应用的关键，而要建立一个完整的虚拟现实系统，首先要做的工作是选择确实可行的虚拟现实系统解决案。 图像根据虚拟现实技术的在含义和技术特征，并结合多年的虚拟现实教学建设经验，最新推出的虚拟现实教学系统提供以下组成： 虚拟现实开发平台： 一个完整的虚拟现实系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台，一般包括两个部分，一是硬件开发平台，即高性能图像生成及处理系统，通常为高性能的图形计算机或虚拟现实工作站；另一部分为软件开发平台，即面向应用对象的虚拟现实应用软件开发平台。开发平台部分是整个虚拟现实系统的核心部分，负责整个VR场景的开发、运算、生成,是整个虚拟现实系统最基本的物理平台，同时连接和协调整个系统的其它各个子系统的工作和运转，与他们共同组成一个完整的虚拟现实系统。因此，虚拟现实系统开发平台部分在任一个虚拟现实系统中都不可缺少，而且至关重要。 虚拟现实显示系统： ·高性能图像生成及处理系统

·具有沉浸感的虚拟三维显示系统 在虚拟现实应用系统中，通常有多种显示系统或设备，比如：大屏幕监视器、头盔显示器、立体显示器和虚拟三维投影显示系统，而虚拟三维投影显示系统则是目前应用最为广泛的系统，因为虚拟现实技术要求应用系统具备沉浸性，而在这些所有的显示系统或设备中，虚拟三维投影显示系统是最能满足这项功能要求的系统，因此，该种系统也最受广大专业仿真用户的欢迎。虚拟三维投影显示系统是目前国际上普遍采用的虚拟现实和视景仿真实现手段和式，也是一种最典型、最实用、最高级别的投入型虚拟现实显示系统。这些高度逼真三维显示系统的高度临场感和高度参与性最终使参与者真正实现与虚拟空间的信息交流与现实构想。 虚拟现实交互系统 多自由度实时交互是虚拟现实技术最本质的特征和要求之一，也是虚拟现实技术的精髓，离开实时交互，虚拟现实应用将失去其存在的价值和意义，这也是虚拟现实技术与三维动画和多媒体应用的最根

2018年度省级虚拟仿真实验教学项目拟认定汇总表

序号学校名称实验教学项目名称负责人备注1哈尔滨工业大学紫丁香卫星对地观测任务虚拟仿真实验曹喜滨 2哈尔滨工业大学钢结构单层厂房设计与建造虚拟仿真实验武岳 3哈尔滨工业大学燃气涡轮三维弯扭叶片性能仿真实验帅永 4哈尔滨工业大学化学实验室安全虚拟仿真实验项目李欣 5哈尔滨工业大学流域水环境决策支持系统虚拟仿真实验教学项目南军 6哈尔滨工程大学复杂海洋环境中的声纳探测性能分析实验殷敬伟 7哈尔滨工程大学压水堆虚拟拆解仿真实验项目薛若军 8哈尔滨工程大学电力传输特性与传输稳定极限虚拟实验刘宏达 9哈尔滨工程大学燃气轮机动力装置虚拟性能仿真实验王志涛 10哈尔滨工程大学机械电子线路工程实践虚拟仿真平台王革思 11哈尔滨工程大学机电系统控制实验王岚 12东北林业大学催化反再3D实训工厂虚拟仿真实验施连旭 13东北林业大学道路桥梁工程实训虚拟仿真实验王立峰 14东北林业大学驾驶特性与行驶安全仿真实验裴玉龙 15东北林业大学植物景观设计实验与虚拟仿真岳莉然 16东北林业大学森林燃烧蔓延模拟及灭火机具仿真实验杨光 17东北林业大学苯胺生产装置3D综合实训仿真项目任世学 18东北农业大学作物育种杂交过程虚拟仿真实验教学项目宁海龙 19东北农业大学基于HPLC-MS-NMR技术对土壤中农药噻吩磺隆残 留检测分析的虚拟仿真实验项目 付颖 20东北农业大学奶牛人工授精虚拟仿真实习张忠远21黑龙江大学硬胶囊剂生产3D虚拟仿真实验教学项目秦川丽22哈尔滨医科大学基于模拟腹腔镜下胆囊切除手术训练项目吴德全23哈尔滨医科大学宫腔镜手术模拟系统在妇科手术教学中的应用卢美松2018年度省级虚拟仿真实验教学项目拟认定汇总表 第 1 页，共 2 页