虚拟设备教学

2024-09-08

虚拟设备教学(精选7篇)

虚拟设备教学 篇1

设备电气安装与调试是一门培养学生专业技能、操作能力和实践应用能力的课程, 要求有大量的实践性教学环节。受经费、场地、设备及人员等诸多因素影响, 学生实际操作能力的提高受到了很大限制。笔者认为, 可以利用虚拟技术解决该课程教学中学生实际操作难的问题, “虚”“实”结合, 进一步提高教学效率。

一、虚拟技术

虚拟技术是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交换技术、网络技术、仿真技术等多种技术支持的新技术。它充分利用计算机硬件与软件资源, 生成一个实时、三维的虚拟环境, 从而实现对现实世界的虚拟再现。人们可以利用虚拟技术营造虚拟环境, 通过操作、控制环境来实现特殊的目的。虚拟技术的本质是人与计算机的通信技术, 它几乎可以支持任何人类活动, 适用于任何领域。

二、设备电气安装与调试课程教学中存在的问题

设备电气安装与调试课程是机电一体化等相关专业的主干课程。该课程是将设备电气控制和可编程序控制器原理及应用两门课程内容有机糅合后, 完全采用工作任务项目化教学的模式, 重在培养学生专业技能的操作能力和实践应用能力。这也是学生取得中 (高) 级维修电工职业资格证书、PLC程序设计师资格证书的核心课程。因此, 加大该课程的实践性教学环节势在必行。但是, 由于受诸多因素影响, 该课程在实践教学中出现了一系列问题。

1. 实验教师不足, 专业教师工作量大, 积极性不高。

笔者所在的院系属工科类专业, 电气类课程实验量非常大, 实验室使用率极高。虽然学校拥有8个电气实验实训室, 但只配备了1个非专业实验员。在高峰时期, 实验员根本没精力也没能力为专业教师准备实验工作。所有实验实训的准备、指导及实验验收工作都由专业教师一人完成, 导致专业教师工作量加大, 影响了实验的积极性。

2. 学生多, 实验场地少, 实验时间缩水。

自2008年以来, 笔者所在的院系每年都有10个专业教学班, 每个班将近50名学生, 且该课程又是所有工科类专业的必修课之一, 因此, 实验场地明显不足。在日常的设备电气安装与调试的教学中, 学生只能使用电气综合实训室和PLC实验室。尽管学校将几个专业的课程分在两个学期内完成, 但每学期仍有5个教学班的实验任务。为了完成这些实验任务, 学校把学生分组, 每组2~3人, 共用一个实验台。每次实验4 h, 只要到时间, 不管实验内容是否完成, 必须结束实验以供其他班级使用。所以, 学生人均实验时间严重缩水。

3. 投入少, 损耗大, 实验效果不明显。

由于学校实行经费包干制, 为了节省开支, 每个班每学期只能领取3卷导线。为了完成实验, 学生只能将使用过的导线接起来再次使用, 或者干脆导线不进槽架空胡拉。这样不但影响美观, 而且在实际工作中是不允许的。另外, 实验中电器损耗量较大、没有足够的电器备件和专业人员的检修。即使知道器件损坏也无法及时更换, 达不到预期效果。

三、虚拟技术在设备电气安装与调试课程教学中的应用

通过应用虚拟技术, 可以解决设备电气安装与调试课程实践性教学环节中出现的一些问题。但在具体实践操作中, 首先要注意强化虚拟技术与多媒体技术的有机结合;其次, 要根据不同实验的不同特点, 确定虚拟仿真工具, 再根据具体的实验需求加以侧重。

1. 器件拆装与维修的实验。

此类实验的侧重点在于使学生了解器件的结构、工作原理和动作过程。由于一些器件 (如热继电器和低压断路器) 必须通电而且要具备一定条件后才能运作, 所以教师在课堂上传授相关内容时, 无法提供其运作条件和演示过程, 只能通过语言描述, 使学生感觉抽象而无法理解。另外, 也有一些体积较小的器件 (如组合开关) , 教师可以在课堂上演示, 但其演示过程只能使一部分学生看清楚, 大部分学生无法近距离观看, 从而影响教学效果。笔者认为, 此类实验可以借助于制作Flash动画或3D动画解决, 不仅可以使学生清楚了解器件的工作原理, 甚至可以仿真器件的拆装。

2. 控制电路安装的实验。

此类实验的侧重点在于使学生了解控制电路的工件原理分析和安装过程的实施。当学生刚接触控制电路工作原理分析时, 由于其动作过程非常短暂, 无法正确理解和分析动作过程。对此, 最有效、最简单的办法就是制作PPT课件。

在实物接线演示中, 先将器件拍照, 然后用PHOTOSHOP软件将其抠出, 将每个器件导入到VISIO中制成元件库。实验前只需把所需器件拖出, 按其实际的位置布置, 然后再将其复制黏贴到POWERPOINT中播放。这种方法简单可行, 画面与实物不仅相符, 也不局限于导线的连接顺序, 学生容易掌握。但是唯一的缺点是连线错误时没有相应提示, 交互性差。

3. PLC程序验证的实验。

此类实验是一种验证性实验, 结果是否正确上机一试便知, 但前提条件必须是配备PLC。虽然PLC实验室并不是全天开放, 但是只要在全天开放的机房里的计算机上安装相关软件, 就可以方便学生验证实验结果。

目前, 笔者所在的院系主要是通过三菱PLC向学生传授可编程控制器知识, 为学生提供3种仿真方法, 分别是安装GX Developer8.86编程软件+GX-Simulator6仿真软件, 安装FX-TRN-BEG-C学习软件, 安装GT Simulator2 Version 1仿真软件。这3种安装方法都收到了良好的教学效果。

基于虚拟设备的虚拟交换机设计 篇2

虚拟化技术已经改变了我们的计算方式,例如,许多数据中心完全虚拟化用以提供快速配置,基于虚拟化的云计算可以更好的利用资源。通过虚拟化可以对包括基础计算机设施、计算机系统和软件等资源进行统一管理和抽象,以此来提供弹性可扩展的云服务[1]。

随着虚拟化技术的发展,一个新的网络接入层被引入用以建立虚拟机内部的网络连接,提供许多与物理层相同的功能。服务器虚拟化技术目前发展已经相对成熟,而虚拟化在网络方面的进展才刚刚开始。特别是服务器虚拟化对网络的可移动性,弹性扩展以及网络隔离的要求远远超出了目前物理网络的处理能力[2]。

数据中心可以负载成百上千的虚拟机,因此多租户之间的网络隔离要求变的愈加重要。

网络虚拟化还提供一些附加功能,使网络管理更容易。例如,在虚拟化环境中,虚拟化层可以提供有关虚拟主机动态迁移的相关信息。

本文的其余部分安排如下:第一节描述了虚拟机内部的网络结构;第二节描述了实际物理网络与虚拟网络环境的不同之处;第三节介绍软件实现的虚拟交换层设计;第四节是虚拟交换机的主要应用场景。

1 基于流的虚拟交换技术

基于流的网络交换技术提供了一个有效的网络交换方案[3],采取用软件定义网络的方式,使得用户可以忽略底层硬件的具体情况,直接对流量进行管理并设置数据报文以何种方式通过网络。

用软件来统一管理物理设备,借鉴网络TCP/IP协议的数据链路层桥接原理和网络层协议的设计思想,利用软件实现和硬件实现结合的方式对现有的网络结构予以重新定义,在系统上实现一个虚拟的交换层,除了具有高效的传输能力还可以为云基础网络提供智能的监控服务。

用软件实现的方式具有强壮的伸缩性,灵活性和移动性,方便系统扩展。

2 流分组交换的层次结构

流分组交换分为两层,物理设备虚拟化和网络协议层虚拟化。

2.1 物理设备虚拟化

物理设备虚拟化是指利用软件来对网卡设备进行抽象,使用用户层软件对物理网卡实现逻辑划分,划分后的设备既可以实施流量控制和负载均衡策略又能高效的利用设备资源,虚拟化后的网卡设备具有和物理网卡一样的功能,硬件实现的资源划分不易动态扩展,软件虚拟以后可以按照需求动态进行资源划分。

通过虚拟技术将一台或多台独占物理设备虚拟成至少一台逻辑设备,供多个用户进程同时使用,通常把这种经过虚拟的设备称为虚拟设备.虚拟设备一定和实际的物理设备绑定才可以使用。

2.1.1 虚拟设备模型

虚拟设备是建立在一个或者多个真实设备之上的抽象。合理使用虚拟设备可以在一个物理设备上构建多个逻辑上的虚拟设备,通过软件的配置,这些虚拟设备可以实现硬件所具有的功能。虚拟设备和真实设备可能的模型有如下几种,实际上应用可根据需求选择其中几种模式。

虚拟设备的建立和管理需要统一的虚拟软件的支持。在虚拟软件的控制下,物理设备可以根据上层需求灵活高效的配置组织出虚拟设备。这可以极大的提高硬件设备的利用率,在规模上可以化大为小又可以积少成多。

2.1.2 虚拟设备的管理

虚拟设备管理分为两个部分:

用户态虚拟平台管理,可以用来配置和查看设备的状态,用户可以在用户空间查看和修改虚拟设备的属性文件。

通过内核模块编程管理,由内核直接管理,主要负责物理设备运行和数据通信。

2.2 网络协议层虚拟化

利用软件抽象的灵活性重新定义数据链路层和网络层结构,引入一个虚拟管理层来实现数据链路层和网络层,把传统定义的OSI七层协议的网络层和物理链路层压缩为虚拟网络层。

这样就可以把数据链路层和网络层的数据整合成一个数据流,扁平化了网络结构。每个经过虚拟网络层的数据报文均被重新标记。这个数据报文既包含了链路层信息又包含了网络层信息,基本可以对每个数据报文按照逻辑链路准确分类。

网络中的数据报文就可以组织成一个一个的数据流,组织成数据流的好处在于用户可以根据需要对每个数据流进行属性定义,比如Qo S策略定制,数据报文的检测和隔离,网络负载均衡等等。

报文基于流分类,就不再需要在物理链路层运行生成树协议,减少了数据报文的转发延迟,降低了网络的流量负载。

3 流分组交换

应用基于流分组交换技术对已有的网络协议不用改动,所有的交换工作都在内核协议栈部分完成,大大增加数据交换效率,但是需要在内核协议栈数据结构上添加一些关于数据流控制相关信息用以标识当前处理的数据报文属于哪个数据流。

经过标记后的逻辑数据报文头部结构如下,逻辑报文的生存时间TTL是为了防止逻辑报文在网络中过久滞留而导致网络队列太长而溢出,同时也能保证数据帧不会在成环的链路中被无限次转发,这是实现两点之间多路径转发的基础。

虚拟机的虚拟网卡对每个发出的数据报文的控制信息进行标记,与之相连的交换节点接收到数据包后,会根据全局控制器的数据建立一张虚拟连接表,交换节点根据数据报文的控制信息查找虚拟表然后将数据报文转发到目的端口完成一次数据报文交换。

每条虚拟连接可以包含多个虚拟端口,这些虚拟端口被划分为一个逻辑组。有了这个逻辑组可以进行更复杂的交换功能,例如多路径转发,快速路由,链路集成,负载均衡,流量整形,例如图x所示,每个数据流会根据流量使用多个端口,以加快数据报文的转发,多个虚拟连接的数据流可以转发到具有同样操作需求的端口。

基于流的分组交换可以在虚拟机内部网络通信时设定较大的MTU数据包来提高数据报文的转发效率,因为在内核协议栈可以避免IP分组和重装的过程,降低了数据报文的转发延时。

对于每个虚拟端口和虚拟连接,可以自由配置匹配规则用以对数据报文进行匹配和过滤。比如某个端口限制IP地址为10.0.0.*的数据包发送,如果接收到类似的数据包,就抛弃掉。

流分组交换需要维护一张虚拟连接表,每个表项唯一标识了一条数据流、应用在经过该数据流的报文需要执行的操作和该数据流的统计信息。

虚拟连接表表项组成

匹配规则

这个域可以唯一的确定一条数据流,里面包含数据报文的物理地址,IP地址,虚拟局域网ID等等。

虚拟连接计数器

该域定义了一组计数器,用来统计该虚拟连接接收和发送数据包总数,连接的端口总数等等。

虚拟连接规定执行的操作

这个域定义了数据报文经过该虚拟连接时需要执行的操作,例如,匹配规则的修改,数据报文转发,数据报文丢弃等等,用户可以自定义。

3.1 流分组交换控制

流分组交换可以实现的重要前提就是流分组交换控制器。流分组交换控制器负责建立和移除虚拟连接表,虚拟连接表的规则设置,物理虚拟设备的参数配置,数据统计信息获取,Qo S设置,虚拟防火墙配置,VLAN划分等等。

流分组交换控制器负责监控所有的虚拟连接表,这样虚拟机内部网络的流量状况就可以全方位的被监测,凭借以前的物理设备这是做不到的。

基于流交换的数据报文若不与外界通信,则数据报文就可以不用经过物理网卡而直接在内存中进行交换,这个机制也非常大的提高了交换的性能,提高了报文的转发速度。

传统的数据链路层需要运行生成树协议来去除回环通路,MAC地址学习也占用了数目可观的网络流量,现在可以用控制器来为所有的虚拟设备维护一个全局的转发路径,这就省去了生成树协议造成的数据帧转发的延迟以及增加的额外网络流量。

流交换分组控制器要根据配置文件生成虚拟连接表,创建或者移除虚拟连接,维护虚拟端口和虚拟连接的存储队列,为虚拟连接和虚拟端口配置数据报文处理规则。

3.2 流分组控制协议

流分组交换控制器通过Netlink套接字和内核进程通信通信,也是网络应用程序与内核通信的最常用的接口。Netlink是一种异步通信机制,在内核与用户态应用之间传递的消息保存在socket缓存队列中,发送消息只是把消息保存在接收者的socket的接收队列,而不需要等待接收者收到消息。

流分组交换控制器和流分组交换模块之间通过Netlink建立一个普通的TCP连接,是一种基于进程间通信机制。流交换控制器和交换模块之间信息交换采用自定义的一套协议。

协议头结构:

控制信息事务ID用以标识同一对流分组交换控制器和流交换模块之间的配置过程,例如本次A发送给B的控制信息,B必须要用同一个事务ID来回复A的请求,以区分A发送给B的另外的控制信息。

控制信息类型:

控制信息大致分为下列几种:

配置信息主要是通知流分组交换模块端口配置数据,端口队列配置数据等等。流分组交换控制器通过控制协议获取各个交换模块和内置的虚拟端口信息,可以对虚拟连接表进行全局性操作,又可以高效的检测网络的状态,未来的工作还会实现根据网络监控结果自动化的调节各个交换节点的配置信息。

4 结论

利用虚拟网络设备的特性以及软件抽象的灵活,构建虚拟交换机来实现可扩展的数据链路层。虚拟化技术在一般的网络基础设施本身方面还有很多工作要做。旨在获得虚拟化的优势,如隔离性,灵活性和流动性。可实现弹性、安全、自适应以及易管理的云计算基础网络。

摘要:网络虚拟化为共享在同一主机上的多个虚拟机创造了一个新的网络接入层。传统模式网络部署方式已经不能满足虚拟化部署环境对网络的要求。这个新的虚拟网络接入层合理的隔离了系统软件和实际的物理设备,虚拟网络接入层还提供了物理网络层不具有的优势,例如灵活的软件配置,弹性的功能扩展。设计虚拟网络交换机,通过采用虚拟设备引入一个软件抽象层,该抽象层将流量从物理网络元素中分离出来。通过这些虚拟设备可以合理动态的管理虚拟化网络资源,有效的整合这些虚拟网络元素。介绍虚拟交换机是如何设计的,可以用来解决虚拟环境中虚拟机跨子网的流动性和虚拟主机之间流量的逻辑隔离等问题。

关键词:计算机应用技术,网络虚拟化,虚拟交换机

参考文献

[1]《虚拟化与云计算》小组.虚拟化与云计算[J].北京:电子工业出版社,2009

[2]吴朱华.云计算核心技术剖析[J].北京:人民邮电出版社,2011-5

虚拟设备教学 篇3

推进剂加注设备是火箭发射系统的重要组成部分,操作、维修人员的业务水平对火箭发射活动具有重要影响。操作失误和维修不当轻则造成设备故障,延误发射,重则引起推进剂泄漏事故,造成人员和装备损失。利用虚拟现实技术进行加注设备装配操作训练,有助于操作和维修人员熟练地掌握加注设备的操作和维修技能,避免利用实际加注设备进行训练的种种限制。本文研究加注设备虚拟装配仿真训练系统的开发过程。

1 系统功能和技术框架

加注设备虚拟装配仿真训练系统具备以下三项主要功能:

1) 加注设备基础知识学习功能。

以帮助文档和虚拟场景相结合的形式讲解加注设备的功用、结构、原理、操作使用和维护修理等知识。设备知识包括系统级和部件级两个层级。系统级知识的学习在完整的加注设备虚拟场景中进行,用户进入场景“实地”观察系统构成、设备功用与布置、管路走向等,并可通过弹出菜单项选择进入相关帮助文档,学习系统工作流程、操作使用方法和维护修理知识。在系统级虚拟场景中可点选重要设备进入部件级学习,部件级学习在单个设备虚拟场景中进行,可观察各设备的三维实体结构和装配关系,也可选择进入相应帮助文档,学习设备的工作原理和使用维护方法。操作、维修人员通过这些知识的学习,获得加注设备工作原理和操作维护的基本知识。

2) 加注设备装配模拟训练功能。

以动画演示和虚拟交互操作相结合的形式练习加注设备的拆卸和装配工艺过程。在系统级虚拟场景中,可以选择观摩零部件更换和维护保养演示,这种演示为顺序动画形式,用户不能干预或参与装配;也可选择交互拆装操作,用户可通过鼠标、键盘对设备进行选择、旋转、拖动和释放,进行零部件更换和维护保养的操作训练,此时用户完全自主拆装。用户还可点选重要设备进入单个设备的拆装训练环境,同样可选择观摩单个设备的拆装演示或自主进行设备的交互拆装训练,此时可将设备完全拆卸成零部件。通过交互拆卸和装配训练,用户可熟悉设备拆装的工艺流程。

3) 加注设备装配工艺规划。

以装配工艺规划算法[1]为基础,提供拆装序列规划、路径规划和特定故障拆装训练平台。针对加注设备的特定故障,用户可通过此平台拟定维修方案并进行维修训练。当某设备发生故障后,维修人员初步确定拆卸的方案(通常只需拆卸少量零部件),再利用此平台规划拆卸序列和路径,得出最优的拆卸工艺方案。再以此拆卸工艺方案为基础,生成操作、维修综合实验环境,人员通过此环境,针对具体的故障和维修方案,采用最优的装配工艺进行拆装训练,有针对性地获得特定故障的维修技能,提高维修的工作效率。

图1所示是推进剂加注设备虚拟装配仿真训练系统的技术框架,分为界面层、应用层和支撑层三部分。界面层是对仿真应用的集成和调度,实现用户功能,并为用户提供友好的操作界面。应用层是面向特定需求的仿真实现,通过设备知识的搜索和综合、装配过程仿真和装配工艺规划三部分实现加注设备知识学习、拆装过程演示和交互操作、拆装工艺方案规划和训练环境生成等核心功能。支撑层包括仿真应用所需的三维模型和数据库、系统开发和运行所需的支撑软件等。

2 建立三维实体模型

为实现装配仿真训练系统,首先要建立加注设备的几何模型,模型必须真实地表达设备的结构,即模型尺寸要准确,配合间隙要精确,装配关系要与实际相符,而且外观必须逼真。本文选用Autodesk Inventor建立加注设备的几何模型,它基于特征进行参数化的实体造型,建立的模型既有直观的外形,又有精确的尺寸配合。

加注设备包括各种管道、阀门、泵、推进剂贮罐和操纵台等,使用Inventor建模[2],首先根据零件的尺寸参数,画出零件的特征草图,然后使用特征操作,如拉伸、旋转、扫掠、阵列等构建出零件的几何特征。当建好设备的所有零件几何模型以后,通过各种约束,如配合约束、角度约束、相切约束等约束零件间的相互位置关系,组成设备的整体模型。如图2所示是的安全阀的几何建模过程。

建立好各种分离设备的几何模型后,根据加注设备真实连接关系组合成系统模型,利用Multigen Creator[3]进行渲染,构建加注系统各工作区域场景,如图3所示为泵房和罐室场景。

3 加注设备的装配仿真

装配仿真是加注设备虚拟装配训练的核心功能,本文采用VP[4]进行仿真开发,在VP中通过对场景(scene)、观察者(observer)、观察通道(channel)、环境变量(environment)、运动方式(motion)等参数进行设置,构建推进剂加注设备装配仿真的虚拟环境。利用VP所提供的功能模块和程序开发接口,实现加注设备的装配过程演示和交互装配操作。

给模型设定一系列的路径控制点,通过路径控制点控制模型在通过此路径控制点时的位置、姿态,然后利用导航器Navigatror连接路线中的各个散布控制点,形成一条完整的运动路径,模型可以自动地按照指定的运动路径在场景中运动。通过对PathNavigator中的setStartDelayTime,setKinematicstate等参数的设定,确定零件拆卸的先后顺序和拆卸动作的快慢。对点的位置或拆卸时间等参数进行修改,可以改变拆卸过程演示方案。图4(a)所示是电磁阀的拆卸演示过程。

通过鼠标的拖动改变零件在场景中的位置,来实现装配的交互操作。首先获取鼠标在计算机屏幕上的位置坐标(x,y)和零件的三维空间位置坐标(x',y',z'),并通过设置观察者坐标和姿态,获得装配场景的正视图,用鼠标的(x,y)坐标来改变零件的(x',y')坐标值,然后切换到装配场景的侧视图,固定零件的x',y'的值,利用鼠标的x坐标信息来改变零件的z'坐标值,实现零件的拖动。如图4(b)所示是球阀的虚拟交互装配的过程。

4 装配工艺规划

装配工艺规划针对特定的加注设备出现的特定故障,分析修理过程中的拆卸和装配方案,并通过对不同装配方案的比较,得出最优的装配方案,为维修工作提供指导。装配工艺规划分为装配序列规划和装配路径规划。

4.1 装配序列规划

装配序列规划[6]即产生一个装配顺序,在经济最优化的前提下,把分离的零件装配在一起,形成目标产品。

本文采用的装配序列规划原理为:采用联结图法建立加注设备的装配模型,表达零件的装配信息。采用子装配体的概念对装配模型进行简化。然后利用零件间的优先约束关系分析拆卸模型,建立设备的优先关系矩阵。通过对设备装配模型和优先约束关系矩阵的分析,生成设备可行的拆卸序列。采用遗传算法对设备的拆卸序列进行优化,优选出最佳的装配序列。

对图5所示的闸阀进行装配序列规划,得到一组最佳拆卸序列为:1,6,2,3,7,9,10,8,4,5,11。

4.2 装配路径规划

装配路径规划[5]就是寻求一条装配零件从装配起点到装配目标点的空间运动无碰路径。本文采用粒子群优化算法进行装配路径规划。图6是在有三个障碍物的空间中,采用粒子群优化算法从起点S到终点T寻找的一条最短无碰路径,路径长度为205.945。

5 系统开发

本文利用VC++2003.net编程实现仿真训练系统界面程序[6],通过进程调用的方式对各功能模块进行调度和集成,形成加注设备虚拟装配仿真训练系统。图7(a)所示是设备知识学习界面,图7(b)所示是设备拆装演示界面。

6 结论

本文设计了推进剂加注设备虚拟装配仿真训练系统的功能和技术框架,建立了设备的几何建模,开发了加注设备的装配演示、交互操作仿真以及工艺规划模块,并对系统进行了集成。开发的虚拟装配仿真训练系统对加注设备操作和维修人员的业务学习和技能训练有重要帮助。

摘要:设计了火箭推进剂加注设备虚拟装配仿真训练系统的功能和技术框架,建立了加注设备的三维实体模型,开发了加注设备的拆装演示、交互装配操作和装配工艺规划模块,并编制了功能模块调度与管理界面程序。设计的系统对加注设备操作和维修人员的业务学习和技能训练有重要帮助。

关键词:加注设备,虚拟装配,训练系统,设计

参考文献

[1]谢慧清.虚拟装配系统技术的研究与实现[D].兰州:兰州大学,2007.

[2]董永进.Inventor机械设计精彩实例与进阶教程[M].北京:化学工业出版社,2007.23-29.

[3]王乘,周均清,李利军.CREATOR可视化仿真建模技术[M].武汉:华中科技大学出版社,2005.35-41.

[4]周玉清.城市仿真应用工具/VEGA软件教程[M].上海:同济大学出版社,67-72.

[5]张中位.基于混合遗传算法的路径规划研究[D].西安:第二炮兵工程学院,2008.

网络设备虚拟技术的探讨 篇4

一、常用的四种虚拟化方法

实现虚拟化的方法不止一种, 有几种方法都可以通过不同层次的抽象来实现相同的结果, 以下介绍Linux系统下常用的四种虚拟化方法及其特点, 其中宿主机表示真实计算机, 客户机表示虚拟计算机。

1. 硬件虚拟化

最复杂的虚拟化实现技术无疑是硬件虚拟化, 在这种方法中, 可以在宿主机系统上创建一个硬件虚拟机来仿真所想要的硬件。硬件虚拟化分为硬件指令虚拟化和硬件资源虚拟化, 硬件指令虚拟化目的是将客户机发出的指令翻译成所在主机平台的指令, 从而实现对客户机指令的模拟执行。硬件资源虚拟化将虚拟资源映射到物理资源, 并在虚拟机计算中使用本地硬件。硬件虚拟化技术的优点是可以仿真一个与宿主机指令不同的系统。例如可以在X86的宿主机上可以虚拟仿真出MIPS或者Power PC架构的系统来, 而且X86宿主机不需要任何修改;其缺点是由于对指令的虚拟仿真, 使得虚拟机的运行速度大大降低, Dynamips就是这个技术的代表产品。

2. 完全虚拟化

这种方法使用一个Hypervisor或者VMM在客户机操作系统和宿主机的裸硬件之间提供一种协调。宿主机的特定受保护指令必须被分离出来并在Hypervisor中进行处理, 底层硬件也通过Hypervisor共享被其客户机使用。虽然完全虚拟化的运行速度比硬件虚拟化的速度要快, 但是由于中间经过了Hypervisor的协调过程, 故其性能要低于硬件虚拟化。完全虚拟化的优点是对宿主机的操作系统无需修改就可以直接运行客户机, 唯一的限制是客户机必须要受到宿主机硬件的支持。

3. 超虚拟化

超虚拟化不仅使用了一个Hypervisor来实现对宿主机硬件的共享, 而且将与虚拟化有关的代码都集成到了客户机的操作系统中, 这样不再需要分离或重新编译特权指令, 因为宿主机和客户机的操作系统在虚拟化进程中会相互协作。超虚拟化技术缺点是要为Hypervisor来改客户机操作系统, 但优点是提供了与未经虚拟化的系统相接近的性能。与完全虚拟化相类似地, 超虚拟化技术也可以同时支持多个不同的操作系统, Xen是一个超虚拟化的免费开源解决方案。

4. 操作系统级别的虚拟化

这种技术在操作系统本身之上实现服务器的虚拟化。这种方法支持单个操作系统, 并可以将独立的服务器相互简单地隔离开来。操作系统级的虚拟化要求对操作系统的内核进行一些修改, 但是其优点是可以获得原始性能, Linux-VServer是一个操作系统级虚拟化解决方案。

二、模拟和仿真

对于虚拟化技术, 不能不提到模拟仿真的概念, 这两个词分别是由Simulation或者Emulation翻译过来的, 关于Simulation和Emulation的定义在计算机科学里有很多的争议, 一般认为Simulation是指在计算机上用软件的方式去模拟系统的一个功能, 并不要求系统功能的实现细节等问题, 只要保证在同样的输入下, 软件的输出和所模拟部分的真实输出保持一致相似, 而对具体实现过程并不注重。Emulation一般是指在计算机上用软件或者少量硬件去模拟仿真出系统的各个部件, 真实的体现出所仿真系统的运行机制, 这就要求开发者先建立真实系统的模型, 即真正了解真实系统的内部结构, 这样才能用编程等方法实现各个部件的模型。相比Simulation、Emulation方法更注重了实现过程, 而且其输入输出结果更能真实反映真实系统的输人输出, 因此Emulation、Emulation更接近真实系统。而我们中文的模拟的含义大多数指的是用在一个平台上用软件其实现另一个平台程序运行, 这个含义同时包含了Simulation和Emulation的概念, 仿真的含义大多数指结合硬件来实现另一个平台上程序的运行。

三、三种虚拟计算机网络设备比较

按照对于虚拟技术—Simulation和Emulation的分析, 我们对虚拟计算机网络设备三种软件进行分类:Boson Net Sim和Packet Tracer是从软件结果上模拟了CISCO设备的功能, 即给出部分相关的输人能得到相应的输出, 但中间如何实现和原真实设备无关, 属于Simulation的范畴;而Dynamips是从真实设备各个部件的模型出发实现了虚拟设备, 输入输出和真实设备运行过程相关, 属于Emulation的范畴。因此从网络设备的虚拟效果来看, Dynamips更能真实的反映实验效果。另外路由器、交换机等网络设备主要采用MIPS或者Power-PC架构, 而我们的宿主机一般是X86架构, 因此对这些网络设备的虚拟化技术一般才用硬件虚拟化技术实现, 而Dynamips正是硬件虚拟化技术的一个代表产品, 因此仿真度高的网络设备虚拟化技术主要采用Dynamips仿真器来实现。

摘要:随着虚拟化技术的发展, 各种硬件都已用软件仿真来实现。本文对仿真和模拟技术进行了分析, 阐述了虚拟化技术常用的四种虚拟化方法, 并对常用的虚拟计算机网络设备进行了分类和比较研究, 对高校建设虚拟计算机网络实验室有一定的指导意义。

关键词:虚拟化,网络设备,仿真

参考文献

[1]刘艳, 程景清, 朱恒民, 丁可柯, 孙科学.一种虚拟AAA服务器实现方法的研究与实现[J].计算机技术与发展, 2014 (05) .

[2]郑勇.计算机虚拟机的应用领域分析[J].计算机光盘软件与应用, 2013 (23) .

虚拟人是可穿戴设备的眼睛 篇5

任何舞者或医生都透彻的了解, 人类的身体是一台有着多么令人难以置信表现力的机器!300个关节、600块肌肉、以及百分百的自由度!下次你做早餐的时候, 注意自己打开橱柜、倒牛奶时的精巧复杂的动作编排, 注意你的肢体在空间里的移动, 你是如何毫不费力的使用自身重量与平衡的。每天早上你的头脑没有被你那让人敬畏的芭蕾舞似的动作弄得飘飘然的唯一原因就是, 世界上其他人也可以做到这一点。

整个身体大脑命令下灵活自如, 这绝对不像看上去那样简单。——Bret Victor

未来将属于虚拟化和可穿戴

南加州大学 (USC) 创新技术研究院 (ICT) 是虚拟人 (VH) 技术之先驱。ICT的虚拟人工作组创建了虚拟人, 并使虚拟化的看、听、说以及肢体表达都像真正的人类。其中, 人脸的研究是一个特别复杂的过程。人脸包含43块肌肉, 显示我们是否快乐、悲伤、害怕、愤怒、厌恶或惊讶, 这些表情的完成至少需要5块肌肉参与, 但理解和感知真正人类的情感是虚拟角色变得更为真实的关键所在。

虚拟人 (VH) 技术目前被用来帮助改善临床医生与患者的交流互动。

虚拟人:Multi Sense和Sim Sensei

2014年, ICT开发了Multi Sense, 作为面部表情、身体姿势和说话方式的一种量化方法。该算法结合了这些数据, 来创建一个实时情绪状态的完整画面, 以及随着时间而改变的剖面简况。Multi Sense正在开发Sim Sensei——下一代虚拟人平台, 旨在提高医疗决策和患者治疗。

虚拟人, 让患者放下伪装

虚拟人技术可用于角色扮演、培训, 帮助医生改善与患者的互动。但是ICT新的研究获得了一些令人吃惊的结果。新的研究发现患者与虚拟人交谈时, 更有可能诚实的回答个人问题。

最初, ICT通过让临床医生与虚拟人患者交流来开始训练他们。在新的研究中, 交流双方角色互换——患者与虚拟医生进行交流, 由虚拟医生进行常规问诊。从基本情况问起, 逐渐过渡到更加私密的问题, 如“你与自己家人的关系怎样?”

“部分参与者被告知, 他们的谈话完全由是电脑驱动, 而且不会被观察。其他人则被告知, 只有一个在另一房间的操作员监视整个过程。不论哪种情况, 他们的面部表情都会被视频记录, 随后用来分析以及衡量其情感表达水平。”Tom Jacobs介绍, 参与者说“这些, 我永远不会对我的医生承认”。

令人惊讶的是, 虚拟医生能够获得更好的患者数据。在与计算机生成的实体讨论私事时, 患者能够披露更多的信息。为什么?ICT部门内此研究的发起人Gale Lucas称, 参与者并没有觉得他们被观察或判断。他们还报告说这种方式“显着降低了对自我表露的恐惧。”

虚拟人, 病情预测

在该领域里, 英国的研究人员使用虚拟生理人来“模拟人的身体可以与现实中的人类身体非常近似, 任何数据都可能被输入用来创建个性化的健康计划, 并对任何患者病情发展进行预测。”

谢菲尔德大学Insigneo研究所主任Marco Viceconti称:“如果我现在给我的模拟人输入某特定个体的相关数据, 这个模拟人将对该个体的状况作出健康预测。这并不是个体化用药, 这是个性化医疗, 我们能最终对你做出些判断, 并不是因为你与另外几千人具有相同的年龄、性别和疾病, 而是因为你有自己的状况和历史。”

虚拟人是可穿戴设备的眼睛

此前, Brian Eastwood曾写道:可穿戴技术的困境在于数据太多, 而缺乏足够的洞察力。他解释说, 尽管他一直为医疗IT撰文, 但他自己仍然没有使用一个健身追踪器。

我开始思考虚拟人技术如何与可穿戴设备相结合。尽管谷歌眼镜已经使用了语音识别技术, 但并未能达到虚拟人的成熟水平。想象一下, 你自己的虚拟私人教练了解你的情绪和行为, 以及你个人的弱点和激励因素。通过语音识别技术你可以跟虚拟私人教练进行互动, 它能够在方寸小屏幕上显示大量数据。你的可穿戴式虚拟装置能够给出健康改良计划并通过词组表示出了, 最大限度的优化个人健康。

虚拟网络设备实验室的设计与实现 篇6

实验是教学活动中必不可少的过程, 很多学科都是以实验课程为基础, 尤其是对于一些实践性较强的学科。实验对于培养学生的实际操作能力和解决问题的能力是至关重要的, 学生的大部分实践能力都是通过实验得到的。但由于一些实验设备价格不菲, 一些学校无力购置, 致使实验室设备不足, 严重影响了实验教学的开展

迅速崛起的现代教育技术把虚拟实验引入到了实验教学中。虚拟实验的应用改变了传统的教育模式, 使得教与学的方式发生了革命性的变化。当前, 丰富的软件资源为虚拟实验的开设提供了必要的基础条件。通过网络虚拟实验室, 能够利用计算机在网络中模拟一些实验现象或是实验设备, 它不仅能够提高实验教学效果, 更加重要的是对一些缺乏实验条件的学校, 通过运用虚拟技术同样能使学生如身临其境。

虚拟网络设备实验室的发展及特点

虚拟技术为实验室提供了一个独特而又经济的方式来产生真实的实验室环境。它可以产生一个定制的并装配有诸如路由器、交换机、安全设备和工作站等设备的虚拟环境。虚拟实验室主要是基于软件技术, 从工作性质来看, 有三类这样的软件, 分别是模拟硬件、模拟实验过程和设备共享。从架构上来分, 可以分为基于C/S (或B/S) 架构和独立软件。

设备共享模拟软件接受用户界面发送的实验请求和实验参数, 使用实验参数配置与之连接的硬件设备, 由硬件设备进行实验, 并将实验结果返回服务端, 最后返回到用户端, 实现了设备的共享与实验数据的共享。该项技术主要采用真实的物理设备, 虚拟多个终端实现实验设备共享, 典型的应用如打印共享、超级终端等。

模拟过程模拟软件接受用户界面发送的实验请求, 分析和处理实验参数, 经过计算模拟最终将结果返回客户端。整个系统不涉及具体的实验硬件设备, 只是利用软件模拟实验的过程。这种模拟实验过程的模拟器一般功能比较单一, 仅能实现有限的实验。也就是模拟软件具备了什么功能, 就只能实现什么样的实验, 可扩展性较差。典型的应用有Boson公司推出的Boson Net Sim模拟程序, Gambit软件包中的Gambit Mimic Simulator Suite软件, 还有一些用Flash做的模拟器。

硬件模拟这是虚拟设备中最真实的一种虚拟技术, 它模拟的是硬件环境, 包括CPU内核、存储器、存储器管理单元、缓存单元、串口、网络芯片、时钟等。在此虚拟设备的基础上可以安装运行相关的软件。典型的应用有Sky Eye、VMWare、Qemu、Dynamips、Pemu等软件。

从以上分析的三种虚拟技术来看, “模拟过程”最容易实现, 但局限性最大, 不可扩展是其最大的弊端;“设备共享”的实验结果最为真实, 但往往有其他方面的限制, 如Linux的远程服务, 如果各个终端用普通用户登录, 则不能使用超级用户的命令, 如果用超级用户登录, 则各个登录的用户之间会相互干扰;“硬件模拟”是完全模拟硬件的执行指令, 各种指令和硬件执行一样, 这样, 就拥有了一台“软设备”, 只不过在性能上大打折扣, 但已能够满足学校建立虚拟网络设备实验室的要求。本文将基于“硬件模拟”技术对网络设备实验室的设计与实现加以论述。

虚拟网络设备实验室相关软件介绍

VMWare是被广泛应用于虚拟PC机的系统软件, 它可以提供基于CPU的虚拟PC机系统环境, 包括CPU、BIOS、硬盘和其他外围硬件设备, 使用户可以在一台PC机上同时运行多个操作系统。它甚至可以虚拟出不同型号的网卡来实现相应的功能。例如, 它默认虚拟的是AMD PCNet AM79C970A网卡, 但也可以改变网卡配置, 虚拟出Intel (R) PRO/1000和VMware PCI Ethernet Adapter网卡。

Dynamips是一种模拟各种思科路由设备的一款模拟器, 通过运行不同的IOS来模拟不同型号的路由器。它目前可以模拟Cisco2691, 3620, 3640, 3725, 3745和7206硬件平台, 在虚拟的模块化路由器中, 可以通过配置文件为不同的插槽插入不同的模块, 如NM-4T、NM-4E、C7200-IO-FE等。通过加载NM-16ESW交换模块还可以做交换的部分实验。此外, 通过和本地网卡桥接, Dynamips模拟器还可以直接和外部网络进行通信, 外部机器可以用Telnet、SSH、SNMP等多种有效的方法来配置和管理虚拟的路由器设备。

Qemu是一套模拟主机的自由软件。它能模拟整个电脑系统, 包括中央处理器及其他周边设备。它最大的优点在于它是开源的, 可以通过修改相关代码来虚拟其他硬件, 在构建虚拟网络实验室构建中, 可以用它虚拟Cisco的ASA和PIX设备。

Pemu是基于Qemu软件开发出来的一个思科PIX防火墙模拟器。由于该模拟器是模拟思科PIX防火墙的硬件, 所以, 在此硬件基础上的PIX OS软件都可以支持, 并可以通过在虚拟的PIX硬件上安装相应的ASDM版本来通过WEB界面进行配置。Pemu模拟器虚拟的PIX防火墙支持TAP、PCAP和LCAP接口, 通过这些接口可以与本机真实网络或虚拟网卡通讯, 并且最多可以支持8个网络接口, 可以完成大多数网络教学实验。

构建虚拟网络设备实验室

虚拟网络设备实验室实现的基础是计算机软件技术、网络技术与设备技术的结合。虚拟设备技术与认知模拟方法的结合也赋予虚拟实验室智能化特征, 无论是学生还是教师, 都可以自由地进入虚拟实验室操作设备, 进行各种实验。不但为实验类课程的教学改革及远程教育提供了条件和技术支持, 还可以随时为学生提供更多、更新、更好的设备。

VMWare软件可以在一台计算机中虚拟另一台或多台从硬件配置到操作系统完全相同或完全不同的计算机。这些虚拟计算机可以像真正的计算机一样设置BIOS、分区和格式化硬盘、安装操作系统和应用程序、设置网络参数、配置网络服务等。虚拟机作为重要的实验或实验工具被广泛应用于实现单机实验、对等网实验、服务器/客户端网络实验, 也可以用来实现局域网络、广域网络实验。Dynamips模拟器可以虚拟一台或多台互联的路由/交换设备, Pemu和Qemu软件可以虚拟一台或多台PIX/ASA安全设备。把这些虚拟的计算机、路由器、交换机、防火墙互联, 就构成了一个完整的网络设备实验台。该实验平台结构如图2所示。

从图2可知, 要搭建一个虚拟网络设备实验平台, 关键是需要一台高性能的宿主机, 在此基础上可以虚拟出所需的网络服务器、路由交换机设备、防火墙设备。修改VMWare软件的一些配置, 甚至可以虚拟出Cisco模拟器的IDS、IPS、NAC、MARS、CCM等设备。网络设备在使用时, 通常都不是孤立的, 而是互联的。以上平台的构建是基于VMWare、Dynamips、Pemu和Qemu等软件, 各个软件是孤立的, 要把它们虚拟的网络设备互联起来, 这个连接的桥梁就是虚拟HUB。虚拟HUB可以是VMnet、TUN/TAP, 也可以是微软回环适配器 (Microsoft Loopback Adapter) 。假设有如下网络拓扑图:

在该实验拓扑中, 用VMWare软件虚拟PC机, Pemu软件虚拟PIX防火墙, Dynmamips软件虚拟路由和交换机设备。要将各个设备互联, 则只需将PC机的网卡用自定义的方法连接到VMWare的VMnet1上, 同时在虚拟交换机连接配置文件中, 用虚拟交换机的以太网接口 (如F0/0) 连接到VMware的VMnet1上去。例如, 连接语句F0/0=NIO_gen_eth:DeviceNPF_{BA68CE2E-1ACE-4DCB-AF5D-92179DD5F49C}, 其中BA68CE2E-1ACE-4DCB-AF5D-92179DD5F49C为VMnet1的传输名称, 表示PC机的网卡连接到VMnet1, 交换机机的F0/0也连接到VMnet1, 这样虚拟的PC机就可以与虚拟的交换机通讯了。同样, PIX和交换机之间通过VMnet2连接, PIX和路由器之间用VMnet3连接。在这里, VMnet的功能形同一个HUB, 这样, 就构成了多个虚拟设备之间的互联。

在一般的教学过程中, 一台PC机只能搭建一个设备互联平台, 但如果某个实验拓扑比较复杂, 涉及几十台路由器、交换机设备和网络服务器, 由于内存和CPU的限制, 一台PC机难以完成, 这就需要用到分布式的试验环境, 也就是有多台PC机共同完成这一试验。Dynamips软件支持分布式的试验环境, 特殊的通讯配置方式也为远程试验提供了基础。

结论与展望

虚拟网络设备为实践教学与培训提供了一个交互式的、以实践为主导的、独特而经济的实验环境。独特的实验环境也为远程实验提供了可能, 网上实验已成为远程教学研究的重要方向。虚拟网络设备实验室的优点是经济实惠、部署简单、操作灵活, 实验过程中不会出现诸如物理连接故障、线缆故障等意外, 可大大缩减实验时间, 从而提高实验效率。缺点是所有虚拟设备全部依赖于宿主机, 一旦宿主机不稳定, 实验将难以保证。此外, 虚拟设备之间的连接需要手写配置文件, 这个过程容易出错, 造成虚拟设备之间无法连通。这也是该实验室需要改进的地方, 经过改进后, 将通过一个可视化图形界面, 用鼠标的点击以及拖曳操作进行虚拟实验。

参考文献

[1]王建新, 凌亮, 王伟平.基于WWW的“计算机网络”虚拟实验室的设计与实现[J].计算机工程, 2005, (6) .

[2]杨永华, 应海盛, 卢畅.高校网络实验室的建设[J].浙江海洋学院学报 (自然科学版) , 2005, (2) .

[3]孙智勇.计算机组网虚拟实验系统的研究与实现[D].重庆:重庆大学, 2006.

[4]郭绪坤.虚拟网络工程实验室设计和关键问题研究[D].广州:华南师范大学, 2007.

虚拟设备教学 篇7

变电站虚拟场景主要由虚拟的变电站设备组成, 这些虚拟设备可以被虚拟的操作, 可视化的反映电力仿真的结果, 然而基于传统虚拟现实技术 (如VRML、Cult3D) 实现的变电站虚拟设备, 逐渐暴露出了真实感不高, 速度缓慢及交互性不强等问题, 很大程度上削弱了仿真的功能, 不同程度上降低了技能培训的效果。

为了解决基于传统虚拟现实技术实现变电站虚拟设备所存在的问题, 提出了基于3D引擎实现变电站虚拟设备的思想, 对引擎实现变电站虚拟设备概括出了“几何特性+行为特性+交互特性”的实现方法。

2、变电站虚拟设备实现方法

基于3D引擎的变电站虚拟设备实现是指以3D引擎的虚拟现实技术为基础展现出逼真、动态、实时、可交互的变电站设备。变电站虚拟设备实现方法基本思想是设计基于3D引擎实现变电站虚拟设备的实现框架, 该框架用于实现相关的VR技术的协调和集成。并以此为基础, 通过建模技术及引擎脚本技术实现变电站虚拟设备, 变电站虚拟设备的实现这里主要体现在, 实现变电站虚拟设备的几何特性、行为特性及交互特性。

3、变电站虚拟设备实现过程

变电站虚拟设备实现过程利用建模工具构建变电站设备外观, 在将建模工具生成的模型数据转换为引擎定义的数据结构。通过3D引擎使引擎各相关VR技术协调工作, 形成一个多技术联动的引擎框架, 虚拟模型管理器存储静态及运动变电站设备模型, 是虚拟现实的数据来源。引擎内核与操作系统进行通信交互, 负责虚拟设备的初始化、更新。脚本控制模块定义及调用3D引擎中的各个函数库来完成虚拟设备的信息模型及信息交互。变电站虚拟模型展示界面结合3D引擎渲染技术实现变电站设备虚拟显示, 最终展示出具有“几何特性+行为特性+交互特性”的变电站虚拟设备。

4、变电站虚拟设备几何特性实现

变电站虚拟设备几何特性的实现是将真实的变电站中使用的主要设备进行几何建模。

针对变电站设备多数外形不规则, 结构相对复杂的特点, 这里采用分割重组法来生成设备模型, 即将复杂的设备分解为许多相对独立子部分, 实现各个子部分的建模, 然后再集成为整体设备。

在实际几何建模过程中, 结合变电站设备的特点, 利用3Ds Max高级建模技术分类实现变电站设备的几何模型, 具体的4类分别为: (1) 对变压器等设备的外壳进行物理建模时, 采用拉伸建模技术, 通过为二维截面增加厚度, 从而生成三维模型。 (2) 对断路器的开槽和缺口建模时, 采用布尔运算建模技术, 通过几何形体间的布尔运算来构造更为复杂的三维几何模型。 (3) 对绝缘子串建模时, 采用旋转建模技术, 选一条曲线为母线, 绕旋转轴旋转形成一个三维模型。 (4) 对变电架构建模时, 采用放样建模技术, 创建模型截面和路径, 把路径作为一个主干把不同截面图形连接在一起而形成三维模型。

5、变电站虚拟设备行为特性实现

实现变电站虚拟设备行为特性的核心是结合引擎的脚本, 采用面向对象语言建模技术对变电站设备进行抽象定义。使用引擎脚本语言对变电站设备进行抽象的一个基本思路是通过触发设备内部的活动事件, 以及设备对这些活动的反应, 调用相应的行为动画。这首先需要定义设备的属性, 本文将设备属性分为以下几类:

(1) 几何属性:包含了设备形体的几何信息和拓扑信息

(2) 管理属性:包含了设备的管理信息, 如设备的名称、编号等。

(3) 技术属性:用于描述设备在线路中的约束关联, 它反映变电站设备的“五防”操作, 或设备所处线路的位置约束或设备的操作行为模式。

(4) 状态属性:用于描述设备在操作前后的状态, 如隔离开关的“断开”、“闭合”等。

6、变电站虚拟设备交互特性实现

交互算法是提高虚拟设备交互特性的核心, 针对目前3D引擎的包围盒树交互方法作为一种整体交互方法, 交互性不强、不适于应用在变电站虚拟设备的问题, 本文提出了基于变电站虚拟设备的交互算法。

当视点处于变电站设备节点网格外时, 如果有处于设备包围盒以内的零件 (叶子节点或子树) , 则在包围盒碰撞检测前将叶子节点或子树从遍历过程中删除, 遍历完成后恢复为保留的树型结构。当视点位于当视点处于变电站设备节点网格内时, 则在包围盒碰撞检测前将设备从遍历过程中删除但保留设备的叶子节点和子树, 并将设备节点用一个空节点, 空节点不含任何几何实体, 遍历完成后恢复为保留的树型结构。修改后的算法可以只处理视点相关的设备或零件, 减少了求交的实体数, 有效的提高了变电站碰撞检测的效率, 同时基于设备的碰撞检测技术, 可以根据视点对设备作出多种处理, 有效的增加了模型的交互性。

7、结束语

本文提出了基于3D引擎技术生成变电站虚拟设备的方案, 概括出了“物理特性+行为特性+交换特性”的实现方法, 进一步提高了变电站虚拟模型的真实感和交互性, 解决了传统培训软件变电站设备虚拟展示的弊端, 有效的提高了培训效率。

参考文献

[1]张照彦, 段新会, 王兴武等.虚拟现实在变电站仿真中的应用.计算机仿真, 2008, 25 (2) :252-256

[2]张炳达, 张瀑.虚拟现实开发平台在变电站仿真系统中的应用.高电压技术, 2008, 34 (2) :338-341

[3]贺庆, 龚庆武.变电站仿真中虚拟现实场景与实时监控的连接.系统仿真学报, 2006, 18 (5) :1406-1410

[4]单业才, 朱传柏, 郭创新等.城市电网空间三维可视化信息平台技术构架.电网技术, 2007, 31 (3) :29-34

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