电厂仿真实训平台（共5篇）
电厂仿真实训平台 篇1
随着电力系统的快速发展, 高电压、大容量的变电站以及220kV集控中心站的相继投入运行, 对变电运行人员的监盘水平、操作技能、处理事故能力的要求越来越高, 因此, 搞好运行人员的培训工作势在必行。传统的培训方式是通过讲课的形式写在纸上, 或在模拟图板上练习操作, 局限性大, 缺乏真实感, 培训效果远远不够;而变电站计算机仿真系统再现了一个全新的仿真变电站, 搭建了强有力的实训平台。
1 变电站仿真系统培训的创新
变电站仿真培训系统采用虚拟现实三维场景仿真, 对控制屏、信号屏、保护屏等采用多媒体技术仿真, 用计算机屏幕或投影屏幕显示, 所有的仿真操作均在计算机系统上进行, 操作界面逼真, 能够满足各种运行方式下设备的巡视检查、倒闸操作、事故查找、故障分析、事故处理等需要, 形象地反映了变电站设备的正常、异常、事故状态及其动作过程, 能够演示操作现场难度、深度和广度, 以及实用、典型、针对性、普遍性的题目。
仿真模拟培训软件实现了变电站设备运行、倒闸操作、事故处理等过程的全模拟, 通过人员亲自上机直观的进行设备巡视检查、倒闸操作、事故处理等实际操作演练, 使人员在很短时间内学会变电站各方面的知识, 掌握岗位操作技能, 提高分析事故、处理事故的能力, 积累宝贵的实际工作经验, 能很快的培养出一支技术全面、过硬的队伍。
2 仿真系统的模拟设备
2.1 一次设备
逼真地再现变电站现场场地、变压器、母线、隔离开关、接地刀闸、电压互感器、电流互感器、电抗器、站用变压器等一次设备;还可以模拟各种天气情况, 如大雾、下雨、下雪等。
2.2 二次系统
对盘面及盘后的所有电气元件全范围的仿真, 包括控制回路、继电保护、自动装置、中央信号、故障录波、测量仪表、直流系统、事故照明、远动装置、“微机五防”等, 并包括上述各回路中的压板、按钮、信号灯、保险、空开、电流互感器切换端子等;盘面的显示仪表、指示灯、光字信号、控制开关、控制按钮及切换开关等是多媒体画面显示, 按键功能也与实际设备相同, 功能选择开关与实际设备相对应, 并且均能进行操作。
2.3 安全工具
能仿真安全工具室及各种常用的标示牌、安全帽、绝缘手套、绝缘鞋、接地线、验电器、围栏等, 可有效检验技术人员正确使用安全工具的熟练程度。
3 仿真机上的实际操作训练
3.1 设备的巡视检查训练
变电站运行人员在值班期间, 如果对一、二次设备的巡视不认真、不到位, 设备的缺陷、异常、隐患就不能被及时的发现和消除, 设备不能安全可靠的运行, 最终导致事故的发生。通过仿真变电站巡视系统, 实现对设备的虚拟操作, 人员有直观、形象感, 有助于人员熟悉了解现场设备。仿真系统能够将运行人员巡视过的巡视点记录下来, 并诊断人员对巡视点状态的判断是否正确。在巡视操作后, 再根据对巡视点的误判、漏判情况进行巡视评分, 有效的规范了运行人员巡视设备的行为, 使运行人员认识到巡视设备工作的重要性, 促进人员从根本上重视设备的巡视管理工作。
3.2 操作票的训练
倒闸操作是变电站一项非常重要的工作, 如果不严格按照技术原则操作, 就会造成误操作事故, 将危及人身、电网和设备的安全。为了防止误操作事故的发生, 必须认真填写操作票, 保证操作票的正确性、规范性, 严格按照操作票的顺序规范操作。目前变电站使用微机五防闭锁装置开票, 计算机仿真系统能够对实际变电站的微机五防闭锁装置进行全仿真, 具备提供五防操作规则和闭锁条件的简易设置语言、通过界面上的模拟生成操作票、仿真电脑钥匙的使用过程、现场仿真图形上的操作、效验、错误操作记录等功能, 能按照五防要求和现场设备的状态打印出操作票, 使仿真操作完全符合现场的操作程序。操作结束后, 仿真机根据操作评分原则和人员的操作给出评分。通过仿真机上填写操作票的练习, 使人员很快掌握倒闸操作的技术原则, 熟悉各种运行方式下设备的操作顺序, 提高人员的操作技能。
3.3 事故处理的训练
在仿真机上进行的事故处理操作要求很严格, 除事故处理步骤清楚外, 还必须保证操作正确无误。仿真机自动生成突发事件, 运行人员根据系统发出的信息, 判断故障并处理故障, 可进行母线、变压器、断路器、隔离开关、线路、电容器等各种相关设备的故障处理训练, 之后还可以重放事故发生和处理的全过程, 供人员对事故处理过程进行分析总结。仿真系统能够将运行人员处理事故的每一个步骤记录下来, 并确定处理、操作是否正确, 给出评分。通过仿真变电站事故处理训练, 可使运行人员掌握各种事故发生的现象、原因, 积累处理事故的经验, 增强事故处理的自信, 从而提高事故情况下的应变能力, 克服以往反事故演习纸上谈兵的局限性。
3.4 现场知识问答训练
系统在计算机仿真系统题库中随机抽取一套试题, 自动生成技术问答试卷, 要求在规定的时间内答完, 仿真系统给出评分, 并纠正错误答案。通过反复的抽题训练, 使运行人员很快掌握变电站各方面知识, 更好的将理论知识与实践相结合, 有效提高运行人员的专业知识水平。
3.5 综合训练
为了检验人员经过以上各项训练后的效果, 最后要进行一次综合训练操作, 这是保证培训效果的重要一环。在仿真变电站值班现场, 给定人员2h左右的时间, 这期间设备巡视工作会设置设备突然间发生事故, 考察运行人员值班工作是否合格。仿真系统将人员在巡视设备工作期间完成的情况, 包括是否发现设置缺陷、事故处理步骤是否正确、排除和隔离故障的倒闸操作等是否正确、是否在规定的时间内完成均记录下来, 并给出评分。不合格者则应反复训练以上操作步骤, 直到合格为止。
4 结束语
运行人员通过在仿真机上一系列的实战演练、反复操作, 能够有效地促进操作、监盘标准化及规范化, 熟练掌握各种事故处理的方法, 提高判断、处理事故的能力, 提高运行人员的值班素质, 使整体技术水平在很短时间内得以提升, 满足电力系统快速发展的需要。■
电厂仿真实训平台 篇2
随着信息产业在全球迅猛发展起来, 网络技术人才需求量的不断增加。网络技术人才培养已成为职业院校一项重要的战略任务。但各职业院校在教学环节中普遍存在着重理论、轻实践的现象;主要愿因是经费少, 路由器、交换机、防火墙等高端设备有限, 学生实际操作机会少。这就使得学生在学习理论知识时感觉抽象难懂。如何改善网络实训环境、培养出合格的高级技能型人才, 已成为职业院校面临的一个严峻课题。
2、Cisco Packet Tracer软件特点
建立专用实训室时, 购置一定的实际网络设备, 辅以网络彷真软件构建网络实训平台, 仿真软件就成为一种很好的替代或辅助手段。Cisco Packet Tracer正是这样一种功能完善的仿真软件, 是一个用于设计、配置和解决复杂问题的基于CCNA层次的学习平台和仿真器, 为学生和教师建立仿真、虚拟和活动网络模型, 通过一组简化的网络设备和协议模型, 来理解真实的计算机网络和开发网络的技巧。
Cisco Packet Tracer具有如下特点:
(1) 支持多协议模型:支持常用协议HT TP, DNS, TFTP, Telnet, TCP, UDP, S ingle Area OSPF, DTP, VTP, and STP, 同时支持IP, Ethernet, ARP, wireless, C DP, Frame Relay, PPP, HDLC, interVLAN routing, and ICMP等协议模型。
(2) 支持大量的设备仿真模型:路由器, 交换机, 无线网络设备, 服务器, 各种连接电缆, 终端等, 这些设备是基于CISCO公司.还能仿真各种模块, 在实际实验设备中是无法配置整齐的, 提供图型化和终端两种配置方法, 各设备模型有可视化的外观仿真。
(3) 支持逻辑空间和物理空间的设计模式:逻辑空间模式用于进行逻辑拓扑结构的实现;物理空间模式支持构建城市, 楼宇、办公室、配线间等虚拟设置
(4) 可视化的数据报表示工具:配置有一个全局网络控测器, 可以显示仿真数据报的传送路线, 并显示各种模式, 前进后退, 或一步步执行。
(5) 数据报传输采用实时模式和仿真模式, 实时模式与实际传输过程一样, 仿真模式通过可视化模式显示数据报的传输过程, 使用户能对抽象的数据的传送具体化。
以上这些特点可方便快捷地进行网络的组建、设备的配置, 协议的测试等网络技术相关的学习。
3、仿真网络实训平台在实训教学中的应用
3.1 VLAN应用实训
分别给各台PC进行相应的网络设置, 在两台交换机上进行相应的VLAN划分。进行VLAN的测试工作。
VLAN (虚拟局域网) 技术是企业局域网络资源进行划分管理的手段.在二层或三层交换机上实现。VLAN也是学生应该掌握的网络核心技术之一, 通过虚拟平台可以有效的实现单交换VLAN, 多交换机VLAN等实验训练, 不再受设备的限制。
3.2 构建企业网络
企业网络是一个拥有多搂宇的网络结构, 一般是有一个接入点, 多建筑共享的结构模式, 在实际设备训练中很难进行实战训练, 采用仿真平台可以有效地实现企业网络的模拟。
下面为模拟两栋建筑物的企业实现网络的构建。
在Cisco Packet Tracer中, 在LOGICA L模式下先建立先建立如图1的逻辑网络拓扑结结构:
图1切换到物理工作空间, 设立两栋建筑物, 如图2所示:
分别在两栋楼建立配线间, 把路由器交换机0、交换机1置于公司办公楼, 交换2置于另一办公楼的配线间, 只要回到逻辑工作空间, 对各个设备进行相应的配置, 这样就完成了逻辑拓扑与物理拓扑的组建。
通过这个实训任务, 学生不仅在逻辑了解了网络的组建过程, 同时也了解了物理上各楼宇之间的设置方法, 在实施过程中, 城市, 楼宇, 配线间, 设备都具有实际的外观的仿真效果, 形象, 提高了学习兴趣。
4、结语
使用实际网络设备结合Cisco Packet T racer网络仿真软件, 解决职业院校在实践实训环节中资金和设备短缺的问题, 通过虚拟平台使学生能得到充分的网络技术的组网实训, 同时又能通过实际设备增加对网络的感性认识。由于PacketTracer 5.0在设备选择方面是无限性, 因此在实训室建设中采用这种模式, 将有效地提高教学效果, 节约学校的设备投入, 具有广泛推广价值。
摘要：计算机网络课程强调实践与应用能力的培养, 文章以Cisco Packet Tracer组网为例, 实现具备基本功能的网络。同时也展示了Cisco Packet Tracer软件的高度仿真性, 体现出在工程和教学领域中有较高价值的优秀实验平台。
关键词：Cisco Packet Tracer,仿真实验
参考文献
电厂仿真实训平台 篇3
1虚拟现实的概念和特征
虚拟现实 (Virtual Reality, VR) 是近些年来新兴的一种技术。VR对现实环境进行虚拟化和数字化处理, 给人身临其境的体会。将计算机图形技术 (Computer Graphics Technology) 、视觉反馈技术 (Visual feedback technology) 、力觉反馈技术 (Haptic feedback technology) 以及广角立体显示 (Wide stereo display technology) 等技术融合一起, 形成了多种现代化技术的融合体—虚拟现实技术。
虚拟现实技术可以将人在自然条件下的触觉、视觉、听觉感受几乎真实地体现出来, 并做出相应的交互行为, 虚拟现实技术有以下几个主要特征:
(1) 浸入性。人在虚拟环境中的视觉和听觉感受将取代原有现实中的感觉, 是因为在虚拟环境里会穿戴、使用虚拟设备, 而且, 虚拟设备能检测到人的反应, 从而产生一种新的完全真实的感受。
(2) 交互性。用户进入到虚拟现实环境中之后, 所有感受靠传感器可以传递给系统, 系统又将检测到的信号反馈给用户, 从而产生非常真实的体验。例如, 用户挥动手臂用虚拟环境中的球拍击打网球, 在击打的过程中用户手臂不同的挥动速度和角度, 可以产生不同的击球力量和感受。
2建构主义的概念和特征
建构主义最初由著名认知发展领域的瑞士心理学家皮亚杰 (J.Piaget) 提出。众多专家认为建构主义是有关知识、学习的一种理论, 学习者的主动性是这一理论所强调的, 学习是有学习需求的人基于原有的知识经验生成意义、建构理解的过程, 而这一过程的完成是在社会文化互动中进行的。
学习者作为中心、教师负责指导帮助是建构主义所提倡的, 在这种学习模式下, 即重视学习者作为主体的认知作用, 又重视教师的作用—从传统教学单纯的知识传输者转换身份为意义建构的协作者 (见图1) 。
随着现代多媒体技术的发展, 教育领域的信息化程度逐步深入, 越来越多的教育学家和教师重视建构主义的学习理论。建构主义的学习情境主要包括情境、协商、交流、意义建构4大特征。
(1) 情境。
情境是指在建构主义的学习理论中所创设的真实情境, 且必须有利于学习者学习知识
的意义建构。而创设情境非常有效的工具则是多媒体技术与计算机工具的结合。
(2) 协商、交流。
建构主义特征中的协商和交流可视为一体。交流与协商都在过程学习中产生, 双方相互交换想法, 使全部学习者的想法都能被共同的学习群体所共享, 从而进一步推进学习者在的进程学习。
(3) 意义建构。
情境化学习的最终目标就是意义建构, 它的意义在于将学生从原来的被动学习中解放出来, 鼓励学生主动学习、积极探索。
3国内外虚拟仿真教学系统研究现状
3.1国外研究现状
国外虚拟仿真实验教学应用较多的技术手段主要包括以下10种:多媒体技术, 可视化技术, 人机交互技术, 仿真技术, 虚拟现实技术, 虚拟仿真技术, 增强现实技术, 虚拟世界, 3D打印技术, 遥现技术。
国外高校的虚拟实验教学主要以表1所示的形式进行开发设计:
英国Open University的开放科学实验室可以开放所有在线实验室的实验功能, 还可以通过遥控仪器实现远程实验。而且, 该实验室还架设了一批集网络应用和虚拟现实为一体的实验室, 可以实现虚拟仪器设备的在线共享等功能。例如, 地球科学实验室的虚拟显微镜, 可以提供现今世界各地博物馆和研究机构存放的地质标本, 避免了购买昂贵显微镜的费用、切片标本制作费用, 还可以实现设备的共享。
美国耶鲁大学则注重发展实验室的可移动性和即时性。该校在分子生物学、发育生物学和细胞生物学等专业上利用PAD产品完成实验。教师和学生通过PAD上的移动应用程序对实验室的数字显微镜记录、分析, 同时还可以将获得的图像和资料存档。
加拿大的维多利亚大学则更重视3D打印技术的发展。该校通过3D打印机和扫描仪、激光切割机以及动作捕捉传感器建成了创客实验室, 鼓励学生积极创新、勇于探索。
西班牙IE学院注重发展教育游戏类软件。该校研究教育游戏类软件, 学生在该软件中可以担任英国各重要部门领导, 甚至是英国首相, 虚拟制定和国家经济、政治相关的重要议题, 甚至可以组成“议会”讨论政策的制定。该项目通过游戏积分的形式培养学生的领导力, 使学生充分领悟决策的复杂性和重要性。
3.2国内研究现状
随着互联网技术及虚拟仿真技术的飞速发展, 虚拟仿真实训平台这一教育资源也逐渐受到了教育界人士的青睐。目前国内投入运营的虚拟仿真实训平台屈指可数。
以西南交通大学龙绪明教授为例, 其率领团队开发的SMT虚拟实践平台已于2015年初完成, 目前被西南交通大学、北京理工学院使用。
厦门大学的机电类虚拟仿真实验中心可以实现远程教学资源共享, 可以虚拟教学资源, 也能够在数控专业、电气专业、模具专业实现虚拟实验, 该校15个专业的学生受益于虚拟仿真实验中心。
杭州电子科技大学则成立了物联网虚拟实验平台, 该平台从物联网行业人才需求着手, 设计了无线通信系统仿真实验和无线串口点对点通信实验, 以及物联网智能家居实验。
北京化工大学成立了化工安全与装备中心, 中心主要为面向过程、化工安全、以及材料加工过程方向的虚拟仿真实验教学中心。中心在虚拟仿真实践平台上开设了超过100个实践项目, 惠及20多个专业的学生。
这些虚拟教学手段的使用在教学过程中改善了教学效果, 但在具体的应用过程中也体现出一些问题, 具体问题如下:
(1) 推广速度、覆盖院校范围不尽如人意。
(2) 部分学校计算机设备老旧、网络资源匮乏, 虚拟平台运行速度较慢。
(3) 虚拟仿真实训平台使用频率较低, 平台资源没有得到充分利用。
(4) 虚拟仿真实训平台在实践教学中的应用还处在起步阶段, 还需要探索出一条充分发挥其作用的路来。
4系统相关技术
虚拟仿真实训平台的实现需要三维建模软件、数据库和系统设计软件3大类。
4.1建模软件简介
常用的三维建模软件主要有以下3种:3 D M A X, Sketch Up, 以及Maya。下面对3种软件的特点和优势进行详细介绍。
(1) 3D MAX。它功能非常强大, 广泛应用于游戏模型制作, 2016年在建筑设计领域也得到了广泛的应用。该软件中文版本和英文版本同样具备, 操作便捷简单, 发展的已经非常成熟了。
(2) Sketch Up。它是GOOGLE (谷歌) 公司所开发的三维建模软件。它具备自动捕捉功能, 能将模拟使用铅笔绘制的图形线条自动捕捉。同时, GOOGLE公司的3D模型库中具有很多既定的Sketch Up格式的模型。因此, 采用Sketch Up软件可以避免很多繁重的、重复的模型建立工作。
(3) Maya。它是Auto Desk公司研发的一款应用广泛、功能强大的建模软件, 它的功能与3D MAX类似, 但更适用于动画和特效的制作。
4.2数据库软件
伴随着现代技术的发展, 数据管理已经从以往简单的数据存储和数据管理逐步转变成按照数据的结构来组织数据、管理数据、存储数据的大型仓库, 而这种大仓库就是常用的数据库。
SQL server是微软公司开发的关系数据库管理系统, 它作为平台兼容性能良好, 是WINDOWS操作系统中最为方便的数据库平台。并且界面友好, 容易操作, 编程接口丰富。
4.3系统设计软件
虚拟仿真实训平台可以采用第一视角虚拟漫游, 其模式与游戏有很多相似之处, 采用游戏引擎完成平台系统的设计可以说是一个非常好的选择。
Unity是一款全面整合了三维场景、动画效果和三维视频的专业游戏引擎。作为系统开发平台, 主要具备以下几个突出优点:操作简便、容易上手。可以从外部导入FBX格式模型文件, 只要在Unity中编辑地面信息资料, 基本的虚拟漫游操作就可以被实现;Unity 3D程序的封装性能非常好, 有丰富的插件资源可以选用;发布范围广, 通用性良好。采用Unity3D制作的系统可以发布在个人电脑、网页、安卓手机系统、游戏盒子以及Windows电话等当今主流平台上, 只需要修改非常少量的代码, 就可以实现平台的移植。对于日后移动端推广虚拟仿真平台系统具有非常重要的意义。
5系统设计难点
虚拟仿真系统在设计过程中模型的建立非常重要, 但在模型的加载会占用内存, 场景内如果模型数量较多, 则系统很可能存在卡顿现象, 无法流畅运行。这是模型建立时亟待解决的一个问题。
建模的标准之一就是重视简模模型的使用, 模型的面数尽量不要超过5000, 将模型的面数尽可能地控制。
(1) 巧用贴图替代模型的建立。例如需要表现一些细长状的物体, 如窗栏、扶手等物体时, 就可以采用这种技巧, 减少模型的数量, 避免渲染时出现的锯齿和闪烁等现象。
(2) 控制场景中模型数量, 模型的分布要均匀, 尽量转化多边形物体或使用塌陷命令。
(3) 合并场景中距离较近的同样材质的模型, 巧妙利用附加方式。
(4) 严格控制模型不同面之间的距离, 以免彼此距离过近出现闪烁现象。确实距离过近时, 可以通过面的嵌套完成制作。
(5) 删减底面、高处边沿等看不见或不被注意的面, 从而减少面的总数。
综上, 本文对虚拟仿真实训的理论支撑、研究现状、发展前景和主要技术方法进行了全面的论述, 希望对虚拟仿真实训的建设和推广贡献一份力量, 最终实现“理、虚、实”一体化的新型教学模式, 切实提高实践教学的效果。
摘要：文章主要就虚拟仿真实训平台建设的概念和特征、国内外虚拟仿真实训平台建设的成果和现状进行分析, 并对虚拟仿真实训平台建设的主要技术手段和技术难点进行论述。
电厂仿真实训平台 篇4
目前, 我院汽车电子技术专业有一门《汽车综合控制系统应用与调试》课程, 该课程的实训教学条件不足, 特别是缺少汽车单片机技术应用实训所需要教学资源, 主要是指汽车单片机应用系统的硬件电路和控制程序。因此, 我们急需开发出一套适合《汽车综合控制系统应用与调试》课程实训教学需要的汽车车身电器系统仿真控制实训平台。汽车车身电器系统仿真控制实训平台设计完成后, 我们可以在本平台上开展转向灯控制、大灯随动调节、雨刮器控制、汽车数字音响控制、汽车防撞倒车雷达测距、汽车平衡测控、GPS汽车定位/测速/防盗、酒驾测量和断电保护等实训项目, 较好地培养学生设计汽车单片机应用系统的能力。同时, 该平台还可用作教师开展单片机应用技术研究的平台, 提升教师的科研能力。
2 汽车车身电器系统仿真控制实训平台电路分析
2.1 硬件系统组成。
该实训平台电路是以汽车单片机系统为核心的仿真汽车车身电器系统的电路。其包含的主要电路功能模块有:单片机扩展单元, 可使用兼容51系列的所有单片机, 引出P0、P1、P2、P3四个口线;8位电平开关输入, 8位发光管输出指示;128×64的带字库蓝光液晶显示, 方便用户在开发中作显示;汽车转向灯仿真控制单元;汽车大灯仿真控制单元、汽车大灯水平位置手动控制模块;汽车大灯随动控制模块;灯光系统自动控制模块;汽车数字音响系统和汽车数字功放系统;带语音播报功能倒车雷达;AD/DA集成开发模块;高精度酒精浓度测量及酒驾控制模块;无线遥控门锁模块;野外温度及海拔高度测量单元;汽车车身平衡测控;汽车雨刮器仿真系统及其仿真控制单元;汽车火灾烟雾报警单元;汽车后视镜电动调节;汽车空调仿真控制测量;汽车GPS定位测量模块;汽车胎压仿真测量;汽车振动防盗模块;汽车尾气CO浓度测量模块等。有了这些可以开展的实训项目的支撑, 学生就能够将学习到的理论知识与教学实践紧密结合起来, 教学过程不再显得空洞, 能切实提高学生的专业技术水平。
2.2 软件系统组成。
汽车车身电器系统仿真控制实训平台的软件系统主要包括汽车转向灯仿真控制、汽车大灯随动控制、汽车数字音响系统与汽车数字功放系统控制、高精度酒精浓度测量与酒驾控制等15个功能模块的控制程序。每个功能模块的控制程序单独设计, 相互之间不出现相互调用问题。本软件系统采用KEILC51开发完成, 包括C语言控制程序和汇编语言控制程序, 即每功能模块的控制程序都有两种编程语言编制而成。在编制程序时, 可以先编制C语言控制程序, 再通过KEILC51工具转换为汇编语言 (往往需要人工修改与调试) 。KEILC51工具支持C语言和汇编源代码调试, 仿真器采用USB接口, 能进行单片机应用软件开发、仿真, 无需另配编程器。在汽车车身电器系统仿真控制实训平台开发过程中, 项目组将陆续开发DJ汽车野外气压与高度检测、GPS定位、大灯自动调节、蜂鸣器播放音乐、蜂鸣器发警车声音、蜂鸣器发救护车声音、蜂鸣器发消防车声音、酒精浓度测量、空调测控、汽车防撞及倒车雷达测距、汽车平衡监测、汽车音响数字收音机、雨量检测及自动雨刮器控制、转向灯控制等的C语言控制程序。后续, 在整机系统开发完成后, 还要将C语言程序转换为汇编语言程序, 以便于学生学习编制汇编语言程序。
3 实训平台技术要求
3.1 电源。
该电源采用高性能大功率电源, 能满足汽车大灯、雨刮器等大功率器件的功率要求, 具有自动控制温度功能, 有效保护电源不受损坏。该电源可以提供+12V、+5V直流电压。
3.2 机箱。
机箱规格为:800×270×420 (单位mm) , 后盖为可拆卸式。机箱采用环保、不易燃的材料加工而成。
3.3 可开展的实训项目。
开发完成后的汽车车身电器系统仿真控制实训平台应能够实现预定的功能目标, 并且性能稳定。本实训平台可以实现实训项目主要包括: (1) 前照大灯亮暗自动控制; (2) 转向灯控制; (3) 大灯随动手动与自动调节; (4) 雨刮器的手动与自动控制; (5) 汽车数字音响控制调节; (6) 汽车防撞倒车雷达测距语音播报; (7) 汽车平衡测控; (8) GPS汽车定位、测速及防盗; (9) 无线遥控门锁; (10) 汽车仿真无钥匙一键启动; (11) 汽车空调仿真控制; (12) 汽车胎压监测; (13) 汽车海拔高度测量; (14) 酒驾测量和酒驾断电保护; (15) 汽车上的多种报警; (16) 汽车后视镜调节。
3.4 功能电路模块化设计。
该实训平台上的16个功能模块电路相互独立, 每个模块电路位于整机电路板的不同区域, 操作方便、易于维修。有些功能电路可以是独立的、可插拔的电路模块, 更换方便。汽车单片机系统单元模块可以很方便地与其他功能模块连接。
3.5 编制实训指导书。
为了更好地适应《汽车综合控制系统应用与调试》课程教学的需要, 在实训平台开发完成后, 编制汽车车身电器系统仿真控制实训指导书。指导书的内容包括3.4部分所述的16个实训项目。每个实训项目包含实训目的、实训原理 (实训电路、电路连接、电路基本工作原理分析) 、实训内容与步骤、实训总结与作业等内容。
结语
在前期调研以及后续开发过程中, 我课题组未发现国内外有与本实训平台功能相同或相近的、在市场上应用的实训教学平台。本实训平台具有较强的实用性和一定的创新性, 是依托电子技术、单片机技术及汽车技术, 实现单片机应用技术开发、仿真及实训功能于一体的教学设备, 是一套利用自己设计的硬件和软件系统来仿真实现汽车车身电器系统的工作过程和控制过程的教学设备。本实训平台将使学生既能开发以单片机为核心的汽车技术类相关实验, 又能动手操作汽车实训类的相关演示, 为学生进行毕业设计、课程设计及工作应用打下良好的基础。
参考文献
电厂仿真实训平台 篇5
1.1 三网融合技术发展现状
“三网融合”是当代热门技术及热门话题之一,意指电话网、有线电视网和计算机通信网的相互渗透、相互兼容并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。“三网融合”是为了实现网络资源的共享,避免低水平的重复建设,形成适应性广、容易维护、费用低的高速宽带多媒体基础平台。
三网融合在概念上从不同角度和层次上分析,可以涉及技术融合、业务融合、行业融合、终端融合及网络融合。目前更主要的是应用层次上互相使用统一的TCP/IP通信协议,使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网上实现互通。
1.2 三网融合技术发展对通信技术专业课程建设的影响
三网融合技术的发展使传统意义上只用于计算机通信网的TCP/IP通信协议开始应用于电话网络和电视网络,未来将进一步应用于物联网。掌握IP网络的组网、网络协议配置、融合业务开通已成为通信行业人才必须掌握的基本技能。
然而传统的通信专业在这方面的课程设置显得较为薄弱,在专业核心课程讲述的相关技术已经过时,不能适应通信技术的发展趋势。在专业课程教学中引入三网融合等通信新技术是大势所趋,可以使学生掌握三网融合的平台构建、业务开通、平台维护管理等方面的技能,为未来的职业生涯做准备。
2 三网融合实训平台仿真软件的选择
2.1 使用网络仿真软件的必要性
在三网融合技术的教学中,平台构建、业务开通等内容需要有相应的实验平台作为支撑,然而构建这样一个完整的平台,需要大量的路由器、交换机、终端PC、服务器和电话软交换等网络设备才能完全实现,成本非常高。在硬件设备有限的情况下,为了使学生更好地掌握相关技能,使用仿真软件构建实训平台是一个很好的选择。三网融合技术基于IP网络,这样就可以使用模拟IP通信网络的仿真软件来实现。
2.2 网络仿真软件的选择
现在应用于IP网络仿真的相关软件非常多,大多数基于Cisco系列交换机和路由器,在三网融合平台的构建中,考虑使用GNS3这款仿真软件,该软件的主要优点体现在3个方面:
(1)该软件直接运行Cisco网络设备的IOS,这种类型的仿真相当于整体模拟了整个硬件设备的系统,这样就可以实现三网融合业务开通所需的各种配置。
(2)该软件中模拟的网络设备可以实现与系统中运行的各虚拟机之间的通信,这样就可以部署服务器实现各种网络应用。
(3)GNS3具有完善的图形化界面设计网络拓扑结构,更具有操作性,比较容易部署设计复杂的网络拓扑结构。
综上所述,GNS3仿真软件应该是三网融合实验平台最佳的选择,GNS3的工作界面如图1所示。
2.3 虚拟机软件的选择
为了模拟整个网络系统中的终端和服务器,需要一款虚拟机软件,目前比较流行的虚拟机软件有Virtual PC,Vmware和Virtual Box等,在本实验平台中,使用Vmware Workstation 6.0,其操作界面简单,功能强大,易于进行各种仿真。
3 基于GNS3网络仿真软件构建三网融合仿真实训平台
3.1 三网融合仿真实训平台搭建
三网融合仿真实训平台的构建,由于其目的是让学生掌握三网融合业务的网络构建、设备配置、业务开通、性能维护管理等方面的技能,故仿真平台的搭建要尽可能按照商用网络的架构体系来设计。
根据电信网络的一般结构,三网融合平台网络架构可以分为接入层、分布层、核心层3个部分。接入层的作用是使各种业务终端可以接入到网络中,使用二层交换设备连接,3种业务终端使用3个运行Windows XP的虚拟机实例模拟,其中模拟电话终端安装了SIP电话模拟软件,模拟视频终端安装了组播软件。汇聚层连接接入层和核心层,作用是各种业务分配到不同的VLAN,提高网络的可用性,使用三层交换设备。核心层是网络的骨干,提供到达应用服务器的路由,提供最高级别的网络可用性,主要使用高性能的路由交换设备及服务器,3台服务器使用3个运行Windows 2003的虚拟机实例模拟,分别安装SIP服务端软件、Web服务器组件和组播软件。
使用GNS3可以完整地模拟整个网络体系,使用Vmware虚拟机软件可以模拟所有的网络终端和服务器,网络结构如图2所示:
3.2 网络系统开局配置
系统开局配置是为了构建运行通信3种业务IP数据网络,为此需要在接入层交换机、汇聚层交换机、局端路由器和核心层路由器上完成相应配置。
3.2.1 接入层交换机
接入层需要隔离不同的业务到不同的VLAN中,配置3个业务VLAN,将3个业务终端分别加入到不同的VLAN中,设置到汇聚层交换机的TRUNK链路,并允许3个VLAN的通过。
3.2.2 汇聚层交换机
需要配置3个业务VLAN的IP地址,实现VLAN的三层路由功能;设定汇聚层到核心网的默认路由;并在汇聚层交换机上启用QOS管理;配置汇聚层交换机启用组播协议IGMP,设定组播地址,以传输视频业务。由于各种业务自身的特点,需要QOS管理以给予不同的服务质量,其中话音业务的优先级最高,其次是视频业务,数据业务优先级最低。
3.2.3 局端路由器和核心层路由器
配置启用路由协议(如OSPF),使汇聚层网络有到达核心层网络的路由;同时配置路由器启用组播协议IGMP,设定组播代理RP。
通过以上的配置,使网络终端设备均有到达核心网络服务器的路由,这样就可以进一步开通各种业务了。
3.3 三网融合业务开通
在实现了网络系统的开局配置之后,即可以在服务器和终端配置开通各项业务。
3.3.1 数据业务开通
在这里以Web网站的访问作为代表,在Web服务器上安装IIS6.0组件,即可部署一个Web网站,在网络终端打开浏览器并输入Web服务器的IP地址,即可以访问Web网站。
3.3.2 语音业务开通
基本IP网络的语音软交换协议有SIP,H.248等多种协议,这里以SIP协议为例部署语音软交换业务。在服务器端,安装SIP服务器软件模拟真实的软交换服务器;在客户端,安装SIP电话终端软件的终端PC机模拟软交换终端IAD。本实验使用的SIP服务器模拟软件为mini Sip Server 2.0,使用界面如图3所示,使用的SIP电话终端软件为3CX Phone,使用界面如图4所示。
在服务端mini Sip Server2.0上部署SIP用户账号(点击“系统配置”)和电话号码(点击“分机”),而客户端3CX Phone上需要部署到SIP服务器的认证注册(点击“Set accounts”),即可分配到SIP用户账号和分机号码。
为了验证语音业务的开通,可以在服务端也安装3CX Phone电话终端软件,并注册分配到一个分机号码,这样就可以从客户端软件拨打服务端软件的分机号,验证语音通话的有效性。
3.3.3 视频业务开通
整个视频业务采用IP组播方式,在VLC多媒体播放器实现。服务器安装了VLC播放器并播放视频后,选择串流到一个设定的组播地址(假定为224.1.1.1),模拟一个频道的节目播出。在路由器和汇聚层上部署允许该组播地址对应的串流通过。在终端仍以一台安装了VLC多媒体播放器的PC机模拟IPTV机顶盒,在VLC软件中选择接收设定组播地址对应的组播串流,即可接收到对应的视频信号(如图5所示)。
4 结束语
使用GNS3和Vmware构建的三网融合仿真平台,基本能够模拟数据、语音、视频3种业务在IP数据网络的部署开通,建设方案成本低,效果好。在实验室硬件设备有限的情况下,有效地创造了培养学生动手能力和创造能力的平台,使学生掌握了平台搭建、系统配置、业务开通等使用技能。
摘要：介绍了三网融合技术的发展现状,GNS3网络仿真软件在三网融合实训平台搭建中的优势,对三网融合技术实训平台建设提出新的要求。以GNS3软件为基础构建三网融合仿真实训平台,开通并实现各项业务,阐述其在三网融合技术教学中的具体应用。
关键词：GNS3,计算机网络,仿真,实训平台
参考文献
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[2]李佳,江涛.计算机网络专业实践教学环节仿真软件的应用[J].中国现代教育装备,2010,9:59-61.