数字化仿真技术范文精选

山东电力高等专科学校以教育资源数字化虚拟仿真共享为建设目标，推进电力工程专业全领域、全流程、全业务的虚拟仿真系统覆盖，实现业务、教育、产业的深度融合，切实提升共同体核心业务价值创造能力，提高共同体运营效率，夯实共同体可持续发展能力，全力支撑学校电力工程专业建设。截至2021年，山东电力高等专科学校变电运维、电网调度运行、配电自动化相关专业课程基本建成“前台灵活、中台强大、后台稳定”的虚拟仿真运行平台，基本实现全流程、全业务的虚拟仿真覆盖，虚拟仿真教育模式不断创新，使共同体合作数字化能力显著提升。

一、建设条件与基础

建立“校校联合、资源共享”的教学实践共同体运行机制。2020年1月，以“校校联合、资源共享”为指导，成立了以山东电力高等专科学校为牵头单位、各成员单位共同参与的教学实践共同体。共同体立足电气工程相关专业人才培养，以一线岗位实际工作的需求和意见为导向，制定实施联合培养协议，建立了基于岗位典型工作任务的教学资源开发机制，联合制定实施校校联合管理办法和资源共享管理办法，共同开展学生培养管理，共同承担教学成本和管理职责，建立了教学实践共同体稳定运行机制。培养“共建共享、远程指导”教学实践共同体师资队伍。教学实践共同体以“共建共享、远程指导”为指导，制定推进各成员单位在师资队伍方面的共建共享，共同开展远程学习指导工作，促进教师在成员单位之间交流任教、共享资源，共同指导学生开展仿真实训，共建共享一支结构合理、数量充足、素质过硬、专兼结合的教学实践共同体师资队伍。建设“虚拟仿真、贴近现场”的技能训练平台。教学实践共同体以“虚拟仿真、贴近现场”为指导，按照“服务现场实际、再现工艺流程、锤炼操作技能”的原则共同设计技能训练平台，先后建设了变电运维、电网调控、配电自动化等现场型、混合仿真型、纯软仿型实训室30余个，以真实的现场设备、实际的操作系统搭建了各专业岗位的工作实境。按照岗位工作规范和培养电力一线工人标准，联合开发技能实训作业指导书，严格依据现场工作步骤，标准化开展安全风险交底、工作准备、流程操作及现场恢复等工序，通过反复练习真实任务，不断强化学生规矩意识和规范化操作习惯。形成“对接生产、任务驱动”的仿真实训教学资源库。教学实践共同体按照现场实际生产流程，重新开发学生培养所需的教学资源。首先依据岗位工作标准提炼核心知识点和关键技能项，重构课程标准的知识目标和能力目标，通过设置若干工作情境予以支撑；其次按照新编课标开发行动式教材，整合大量企业现场操作任务和案例，在各情境设计若干学习任务，以实际的操作任务为载体，将必备的知识融入现场标准化的操作流程，并据此编制整体教学设计、单元教学设计。电气工程山东电力高等专科学校以教育资源数字化虚拟仿真共享为建设目标，推进电力工程专业全领相关专业已开发情境任务式课程标准40余门、行动式教材20余本，同时编制基于岗位标准的实训作业指导书40多部，网络课件100余个，建立了突出岗位特点、对接生产过程的教学资源库。

二、建设方案

通过虚拟仿真技术的应用，带动学校整体的数字化转型，系统整体规划，统筹分步实施。通过虚拟仿真技术应用，推动电气工程相关专业教育教学模式、业态和方式的“三个转变”，打造线上线下相融合的教学新业态、新模式。具体包括如下四方面内容：一是加强数字基础设施建设，推动虚拟仿真技术进一步深化落地。扩容网络链路带宽，实现万兆进楼宇、千兆到桌面。加强5G关键技术研究和网络建设，深化5G在培训教学、学生管理等核心业务领域的试点应用。建设物联管理平台，实现全部智能业务终端统一接入和管控，打造全面感知、高效处理、应用灵活的智慧物联体系。二是集成各专业虚拟仿真系统，建成公用仿真中心，打造虚拟仿真实训云平台。建设基于云端技术的电网运行虚拟仿真培训支撑平台，为各仿真应用提供网络化协同仿真运行环境，为远程网络化仿真培训学习提供技术支撑；部署电网运行人员学习自适应培训子系统，采用统一规范XAPI的学习行为采集技术，实现仿真学习行为数据的采集、存储与分析；构建电网运行专业自适应培训系统模型，研发自适应学习引擎，针对用户知识掌握情况和培训目标进行个性化精准化培训内容推荐，帮助用户快速提升专业技能；部署仿真培训智能引导和自动评价子系统，综合考虑操作仿真行为及电网运行状况指标，实现对网络化仿真学习行为的智能引导和自动量化评价；研发进阶化虚拟仿真学习功能，在仿真系统中增加闯关、多人对抗积分排行、道具、等级提升等元素，提高仿真系统学习趣味性。部署电气工程相关专业的线上虚拟仿真系统，实现传统实训资源的数字化、线上化转型。三是推动电气工程相关专业教育教学的数字化建设。落实学校“双高”建设方案，围绕“一体双育四化”职业教育新模式，主动适应“互联网+职业教育”发展需求。运用培训教学云服务平台及外网公用数字化平台，部署虚拟仿真云系统，探索应用线上教学、远程辅导等教学新方式。推进线上教学方式常态化，实现核心课程线上直播授课、在线测验。全面实施线上线下相结合，推进课堂授课与线上课前自学、在线学习，在线测试、课余辅导等灵活结合。四是强化基于虚拟化技术的培训教学数字资源建设。以职业能力为核心，加快涵盖课程、微课、课件、案例、试题库等教学资源的转化和建设。制定建模标准，构建电力设备模型标准库、电力行业标准运营框架，试点建设涵盖设计施工、运行检修、供电服务、品牌传媒的分布式虚拟仿真实训系统。深化系统集成和开发，推动虚拟仿真培训与生产环境密切结合，营造“时时能学、处处可练”的实训环境。

三、预期成效和考核指标

摘要：数字化设计技术是一种计算机辅助设计技术，目前已广泛应用于各种领域。数字化设计技术应用于农业机械设计，设计周期短，效益更显著，可节省成本，优化产品质量，能够给农业机械设计提供更好的设计条件。基于此，笔者结合数字化设计技术内涵，系统论述了该项技术应用于农业机械设计的实施策略，仅供参考。

关键词：数字化设计；农业机械设计；设计需求；实物模型

农业生产机械对于我国的农业生产产值有着重要影响，只有使用更为先进的机械来完成农业生产任务，才能保证农业生产任务高效率地完成。为了保证机械产业发展的合理性，可以借助数字化设计技术来实现生产机械设备的基础设计。现阶段，社会已经进入信息化时代，信息化技术在各个领域呈现出稳定的发展态势。尤其在农业机械领域内，各项技术都正在逐步渗入，积极创新，信息化技术也得到了广泛应用。特别是数字化设计技术，在农业机械设计过程中发挥了重要作用，可以有效地实现设计理念的创新，进一步提高设计效果。

1数字化设计技术

数字化设计技术在各行各业得到了广泛应用，如设计行业在进行项目设计的过程中经常应用CAD软件。同时，随着科学技术的高速发展，计算机技术和设计技术都有着不同程度的发展，在对产品进行设计过程中，设计技术内涵有着较高的提升。在现阶段设计过程中，需要进行数字化平台搭建，进而可以在计算机技术支持下建立数字化产品模型，并在进行产品开发过程中起到重要作用。这种数字化技术方式能够有效地节省实物模型制造时间，以此达到较高的设计效率。

1.1基本概念

为了进一步提高我市城市规划管理水平，弥补传统的规划管理方法和手段的不足之处，我局拟在城市规划管理工作中引进城市仿真技术。现就开展城市仿真工作提出以下意见：

一、充分认识城市仿真在城市规划管理中的现实意义

（一）实现对城市建筑的可视化管理，辅助城市规划管理。通过城市规划部门城市仿真技术建立的城市建筑虚拟模型，可以了解城市建筑的名称、属性、坐标等信息，并可对相关信息进行查询、修改、存储、分类、统计，总体把握辖区内城市建筑信息。例如在进行规划设计方案评审时，城市仿真系统可以显示方案与周边建筑群体的相互关系，真实再现规划建筑和现状建筑的空间关系，使评审专家和决策者可以从多个角度直观对比多个方案，合理作出评价和选择。

（二）实现对城市规划的可量化管理，促进城市和谐发展。运用城市仿真技术建立的数据库系统，包含大量的基础地理信息、遥感影像、测绘数据、电力电讯给排水等大量基础信息，在城市规划建设与运营管理中，利用数字化信息处理技术对数字信息资源加以整合，进行量化，综合分析。通过对城市规划的可量化管理，进一步提高城市规划管理工作水平，促进城市和谐发展。

（三）统一平台，提高公众在城市规划中的参与度。城市仿真应用系统打破了专业人士和非专业人士之间的沟通障碍，使城市规划管理部门、项目开发商、工程人员与公众能在一个统一的平台下进行交流，通过从任意角度，实时互动真实地看到规划效果，参与到城市规划中的相关环节。比如对于公众关心的大型规划项目，在项目方案设计过程中，城市仿真应用系统可以将现有的方案导出为视频文件来制作多媒体资料予以一定程度的公示，让公众真正地参与到项目中来。

（四）展示城市规划，提升城市形象。城市仿真应用系统根据城市的当前状况和对城市的未来规划，将城市的过去、现在和将来任意时间的情况展示在社会各届人士面前，有助于城市的特色宣传和对外形象，也有利于城市的招商引资。

1应用实例

1．1方案设计

运用3D虚拟仿真技术来对某矿工伤事故现场以及虚拟矿工等进行三维建模，对工伤事故进行分析，使该事故案例还原出逼真的事故场景，提高了仿真效果。方案设计思路如图1。方案设计思路过程:首先是案例资料搜集与整理，理清事故发生的地点、事故经过等;其次是预想摄像机镜头的摆放，包括场景的转换等，以便出现好的镜头效果;在电脑中进行仿真模型构建，包括人物、设备及环境等进行建模;进行静态、动态仿真环境设计，重点是照明、及光能传递设计;随后进行场景优化、渲染，碰撞检测后修改等三维动画开发;最终进行效果展示。

1．2事故案例整理

1)事故经过。某矿运输工区班长带领3名工人，从采区甩道向208外横管运送4辆装溜槽的平板车。约17:00，当车辆运至回风巷2道风门外车场时，某矿工将4辆车1次挂上(按规定1次应挂2辆)，4辆车的总长度大于2道风门之间的距离。某矿工和另1人将第1道风门打开后，前3辆车进入风门之间，某矿工和工友又去推第2道风门，推风门过程中，车辆向下移动，某矿工躲闪不及被挤伤。2)事故主要原因。风门之间轨道存在向下的坡度，车辆下滑;矿工违章作业，违反措施规定1次挂4辆车;现场运输环境复杂，电绞钢丝绳过风门;违章同时推开第2道风门。

1．3仿真模型的构建

摘要：可视化仿真技术是计算机可视化技术和系统仿真技术相结合形成的一种新型的仿真技术。可视化仿真的理论和方法包括全过程动态仿真理论、图形辅助仿真建模方法、基于GIS的三维动态数字模型构造及其可视化方法、基于GIS的三维动态演示方法及基于GIS的交互式可视化仿真系统结构等。

关键词：可视化仿真GIS地下洞室群施工导截流大坝施工总布置

一、研究背景

水利水电工程往往规模大、投资多、施工难度大，因而在工程设计和管理过程中，确定合理的施工方法，优化选择施工机械及配套组合，制订切合实际的施工进度计划，高效简便地对施工信息进行管理，直观形象地反映复杂施工过程，对于确保工程建设如期完成和降低工程造价都是至关重要的。为达到上述目的，除了在施工组织设计中要充分考虑工程特点和具体施工各种条件外，若能在事先对工程施工的运行发展过程和施工中各项活动的协调关系等状况进行预测和评价，将对工程施工组织计划的正确决策提供可靠的依据。可视化仿真技术的产生与发展正好适应了这种客观需要，它为解决施工中上述问题开辟了新的途径。

国外从20世纪70年代开始提出循环网络仿真技术（CYCLONE），至今已发展了一系列的工程仿真应用软件，但这些研究成果及仿真软件主要应用于土木工程施工如高层建筑施工、土石方工程等。20世纪80年代初，天津大学率先在全国开展水利水电工程施工过程仿真方法研究，在近20年的发展中取得了大量开拓性的成果和社会效益。近年来，又在推动水利水电工程设计和管理向可视化、数字化方向发展方面做了大量研究工作。借助于计算机科学、系统科学和工程科学与技术的迅速发展，重点研究了三维动态可视化仿真理论与方法及其在水利水电工程中的应用，获得了一系列富有创新性的理论方法与应用研究成果。

在开展可视化仿真及其在水利水电工程中的应用研究工作中，存在以下三个关键技术问题：