山東電力高等?？茖W(xué)校以教育資源數(shù)字化虛擬仿真共享為建設(shè)目標(biāo)，推進電力工程專業(yè)全領(lǐng)域、全流程、全業(yè)務(wù)的虛擬仿真系統(tǒng)覆蓋，實現(xiàn)業(yè)務(wù)、教育、產(chǎn)業(yè)的深度融合，切實提升共同體核心業(yè)務(wù)價值創(chuàng)造能力，提高共同體運營效率，夯實共同體可持續(xù)發(fā)展能力，全力支撐學(xué)校電力工程專業(yè)建設(shè)。截至2021年，山東電力高等?？茖W(xué)校變電運維、電網(wǎng)調(diào)度運行、配電自動化相關(guān)專業(yè)課程基本建成“前臺靈活、中臺強大、后臺穩(wěn)定”的虛擬仿真運行平臺，基本實現(xiàn)全流程、全業(yè)務(wù)的虛擬仿真覆蓋，虛擬仿真教育模式不斷創(chuàng)新，使共同體合作數(shù)字化能力顯著提升。

一、建設(shè)條件與基礎(chǔ)

建立“校校聯(lián)合、資源共享”的教學(xué)實踐共同體運行機制。2020年1月，以“校校聯(lián)合、資源共享”為指導(dǎo)，成立了以山東電力高等?？茖W(xué)校為牽頭單位、各成員單位共同參與的教學(xué)實踐共同體。共同體立足電氣工程相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)，以一線崗位實際工作的需求和意見為導(dǎo)向，制定實施聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議，建立了基于崗位典型工作任務(wù)的教學(xué)資源開發(fā)機制，聯(lián)合制定實施校校聯(lián)合管理辦法和資源共享管理辦法，共同開展學(xué)生培養(yǎng)管理，共同承擔(dān)教學(xué)成本和管理職責(zé)，建立了教學(xué)實踐共同體穩(wěn)定運行機制。培養(yǎng)“共建共享、遠程指導(dǎo)”教學(xué)實踐共同體師資隊伍。教學(xué)實踐共同體以“共建共享、遠程指導(dǎo)”為指導(dǎo)，制定推進各成員單位在師資隊伍方面的共建共享，共同開展遠程學(xué)習(xí)指導(dǎo)工作，促進教師在成員單位之間交流任教、共享資源，共同指導(dǎo)學(xué)生開展仿真實訓(xùn)，共建共享一支結(jié)構(gòu)合理、數(shù)量充足、素質(zhì)過硬、專兼結(jié)合的教學(xué)實踐共同體師資隊伍。建設(shè)“虛擬仿真、貼近現(xiàn)場”的技能訓(xùn)練平臺。教學(xué)實踐共同體以“虛擬仿真、貼近現(xiàn)場”為指導(dǎo)，按照“服務(wù)現(xiàn)場實際、再現(xiàn)工藝流程、錘煉操作技能”的原則共同設(shè)計技能訓(xùn)練平臺，先后建設(shè)了變電運維、電網(wǎng)調(diào)控、配電自動化等現(xiàn)場型、混合仿真型、純軟仿型實訓(xùn)室30余個，以真實的現(xiàn)場設(shè)備、實際的操作系統(tǒng)搭建了各專業(yè)崗位的工作實境。按照崗位工作規(guī)范和培養(yǎng)電力一線工人標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)合開發(fā)技能實訓(xùn)作業(yè)指導(dǎo)書，嚴格依據(jù)現(xiàn)場工作步驟，標(biāo)準(zhǔn)化開展安全風(fēng)險交底、工作準(zhǔn)備、流程操作及現(xiàn)場恢復(fù)等工序，通過反復(fù)練習(xí)真實任務(wù)，不斷強化學(xué)生規(guī)矩意識和規(guī)范化操作習(xí)慣。形成“對接生產(chǎn)、任務(wù)驅(qū)動”的仿真實訓(xùn)教學(xué)資源庫。教學(xué)實踐共同體按照現(xiàn)場實際生產(chǎn)流程，重新開發(fā)學(xué)生培養(yǎng)所需的教學(xué)資源。首先依據(jù)崗位工作標(biāo)準(zhǔn)提煉核心知識點和關(guān)鍵技能項，重構(gòu)課程標(biāo)準(zhǔn)的知識目標(biāo)和能力目標(biāo)，通過設(shè)置若干工作情境予以支撐；其次按照新編課標(biāo)開發(fā)行動式教材，整合大量企業(yè)現(xiàn)場操作任務(wù)和案例，在各情境設(shè)計若干學(xué)習(xí)任務(wù)，以實際的操作任務(wù)為載體，將必備的知識融入現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程，并據(jù)此編制整體教學(xué)設(shè)計、單元教學(xué)設(shè)計。電氣工程山東電力高等專科學(xué)校以教育資源數(shù)字化虛擬仿真共享為建設(shè)目標(biāo)，推進電力工程專業(yè)全領(lǐng)相關(guān)專業(yè)已開發(fā)情境任務(wù)式課程標(biāo)準(zhǔn)40余門、行動式教材20余本，同時編制基于崗位標(biāo)準(zhǔn)的實訓(xùn)作業(yè)指導(dǎo)書40多部，網(wǎng)絡(luò)課件100余個，建立了突出崗位特點、對接生產(chǎn)過程的教學(xué)資源庫。

二、建設(shè)方案

通過虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，帶動學(xué)校整體的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，系統(tǒng)整體規(guī)劃，統(tǒng)籌分步實施。通過虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用，推動電氣工程相關(guān)專業(yè)教育教學(xué)模式、業(yè)態(tài)和方式的“三個轉(zhuǎn)變”，打造線上線下相融合的教學(xué)新業(yè)態(tài)、新模式。具體包括如下四方面內(nèi)容：一是加強數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動虛擬仿真技術(shù)進一步深化落地。擴容網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬，實現(xiàn)萬兆進樓宇、千兆到桌面。加強5G關(guān)鍵技術(shù)研究和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，深化5G在培訓(xùn)教學(xué)、學(xué)生管理等核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域的試點應(yīng)用。建設(shè)物聯(lián)管理平臺，實現(xiàn)全部智能業(yè)務(wù)終端統(tǒng)一接入和管控，打造全面感知、高效處理、應(yīng)用靈活的智慧物聯(lián)體系。二是集成各專業(yè)虛擬仿真系統(tǒng)，建成公用仿真中心，打造虛擬仿真實訓(xùn)云平臺。建設(shè)基于云端技術(shù)的電網(wǎng)運行虛擬仿真培訓(xùn)支撐平臺，為各仿真應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同仿真運行環(huán)境，為遠程網(wǎng)絡(luò)化仿真培訓(xùn)學(xué)習(xí)提供技術(shù)支撐；部署電網(wǎng)運行人員學(xué)習(xí)自適應(yīng)培訓(xùn)子系統(tǒng)，采用統(tǒng)一規(guī)范XAPI的學(xué)習(xí)行為采集技術(shù)，實現(xiàn)仿真學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的采集、存儲與分析；構(gòu)建電網(wǎng)運行專業(yè)自適應(yīng)培訓(xùn)系統(tǒng)模型，研發(fā)自適應(yīng)學(xué)習(xí)引擎，針對用戶知識掌握情況和培訓(xùn)目標(biāo)進行個性化精準(zhǔn)化培訓(xùn)內(nèi)容推薦，幫助用戶快速提升專業(yè)技能；部署仿真培訓(xùn)智能引導(dǎo)和自動評價子系統(tǒng)，綜合考慮操作仿真行為及電網(wǎng)運行狀況指標(biāo)，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)化仿真學(xué)習(xí)行為的智能引導(dǎo)和自動量化評價；研發(fā)進階化虛擬仿真學(xué)習(xí)功能，在仿真系統(tǒng)中增加闖關(guān)、多人對抗積分排行、道具、等級提升等元素，提高仿真系統(tǒng)學(xué)習(xí)趣味性。部署電氣工程相關(guān)專業(yè)的線上虛擬仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)傳統(tǒng)實訓(xùn)資源的數(shù)字化、線上化轉(zhuǎn)型。三是推動電氣工程相關(guān)專業(yè)教育教學(xué)的數(shù)字化建設(shè)。落實學(xué)?！半p高”建設(shè)方案，圍繞“一體雙育四化”職業(yè)教育新模式，主動適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”發(fā)展需求。運用培訓(xùn)教學(xué)云服務(wù)平臺及外網(wǎng)公用數(shù)字化平臺，部署虛擬仿真云系統(tǒng)，探索應(yīng)用線上教學(xué)、遠程輔導(dǎo)等教學(xué)新方式。推進線上教學(xué)方式常態(tài)化，實現(xiàn)核心課程線上直播授課、在線測驗。全面實施線上線下相結(jié)合，推進課堂授課與線上課前自學(xué)、在線學(xué)習(xí)，在線測試、課余輔導(dǎo)等靈活結(jié)合。四是強化基于虛擬化技術(shù)的培訓(xùn)教學(xué)數(shù)字資源建設(shè)。以職業(yè)能力為核心，加快涵蓋課程、微課、課件、案例、試題庫等教學(xué)資源的轉(zhuǎn)化和建設(shè)。制定建模標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建電力設(shè)備模型標(biāo)準(zhǔn)庫、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)運營框架，試點建設(shè)涵蓋設(shè)計施工、運行檢修、供電服務(wù)、品牌傳媒的分布式虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)。深化系統(tǒng)集成和開發(fā)，推動虛擬仿真培訓(xùn)與生產(chǎn)環(huán)境密切結(jié)合，營造“時時能學(xué)、處處可練”的實訓(xùn)環(huán)境。

三、預(yù)期成效和考核指標(biāo)

摘要：數(shù)字化設(shè)計技術(shù)是一種計算機輔助設(shè)計技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械設(shè)計，設(shè)計周期短，效益更顯著，可節(jié)省成本，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，能夠給農(nóng)業(yè)機械設(shè)計提供更好的設(shè)計條件。基于此，筆者結(jié)合數(shù)字化設(shè)計技術(shù)內(nèi)涵，系統(tǒng)論述了該項技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械設(shè)計的實施策略，僅供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化設(shè)計；農(nóng)業(yè)機械設(shè)計；設(shè)計需求；實物模型

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械對于我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)值有著重要影響，只有使用更為先進的機械來完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，才能保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)高效率地完成。為了保證機械產(chǎn)業(yè)發(fā)展的合理性，可以借助數(shù)字化設(shè)計技術(shù)來實現(xiàn)生產(chǎn)機械設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)計?，F(xiàn)階段，社會已經(jīng)進入信息化時代，信息化技術(shù)在各個領(lǐng)域呈現(xiàn)出穩(wěn)定的發(fā)展態(tài)勢。尤其在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域內(nèi)，各項技術(shù)都正在逐步滲入，積極創(chuàng)新，信息化技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。特別是數(shù)字化設(shè)計技術(shù)，在農(nóng)業(yè)機械設(shè)計過程中發(fā)揮了重要作用，可以有效地實現(xiàn)設(shè)計理念的創(chuàng)新，進一步提高設(shè)計效果。

1數(shù)字化設(shè)計技術(shù)

數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，如設(shè)計行業(yè)在進行項目設(shè)計的過程中經(jīng)常應(yīng)用CAD軟件。同時，隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，計算機技術(shù)和設(shè)計技術(shù)都有著不同程度的發(fā)展，在對產(chǎn)品進行設(shè)計過程中，設(shè)計技術(shù)內(nèi)涵有著較高的提升。在現(xiàn)階段設(shè)計過程中，需要進行數(shù)字化平臺搭建，進而可以在計算機技術(shù)支持下建立數(shù)字化產(chǎn)品模型，并在進行產(chǎn)品開發(fā)過程中起到重要作用。這種數(shù)字化技術(shù)方式能夠有效地節(jié)省實物模型制造時間，以此達到較高的設(shè)計效率。

1.1基本概念

為了進一步提高我市城市規(guī)劃管理水平，彌補傳統(tǒng)的規(guī)劃管理方法和手段的不足之處，我局擬在城市規(guī)劃管理工作中引進城市仿真技術(shù)。現(xiàn)就開展城市仿真工作提出以下意見：

一、充分認識城市仿真在城市規(guī)劃管理中的現(xiàn)實意義

（一）實現(xiàn)對城市建筑的可視化管理，輔助城市規(guī)劃管理。通過城市規(guī)劃部門城市仿真技術(shù)建立的城市建筑虛擬模型，可以了解城市建筑的名稱、屬性、坐標(biāo)等信息，并可對相關(guān)信息進行查詢、修改、存儲、分類、統(tǒng)計，總體把握轄區(qū)內(nèi)城市建筑信息。例如在進行規(guī)劃設(shè)計方案評審時，城市仿真系統(tǒng)可以顯示方案與周邊建筑群體的相互關(guān)系，真實再現(xiàn)規(guī)劃建筑和現(xiàn)狀建筑的空間關(guān)系，使評審專家和決策者可以從多個角度直觀對比多個方案，合理作出評價和選擇。

（二）實現(xiàn)對城市規(guī)劃的可量化管理，促進城市和諧發(fā)展。運用城市仿真技術(shù)建立的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，包含大量的基礎(chǔ)地理信息、遙感影像、測繪數(shù)據(jù)、電力電訊給排水等大量基礎(chǔ)信息，在城市規(guī)劃建設(shè)與運營管理中，利用數(shù)字化信息處理技術(shù)對數(shù)字信息資源加以整合，進行量化，綜合分析。通過對城市規(guī)劃的可量化管理，進一步提高城市規(guī)劃管理工作水平，促進城市和諧發(fā)展。

（三）統(tǒng)一平臺，提高公眾在城市規(guī)劃中的參與度。城市仿真應(yīng)用系統(tǒng)打破了專業(yè)人士和非專業(yè)人士之間的溝通障礙，使城市規(guī)劃管理部門、項目開發(fā)商、工程人員與公眾能在一個統(tǒng)一的平臺下進行交流，通過從任意角度，實時互動真實地看到規(guī)劃效果，參與到城市規(guī)劃中的相關(guān)環(huán)節(jié)。比如對于公眾關(guān)心的大型規(guī)劃項目，在項目方案設(shè)計過程中，城市仿真應(yīng)用系統(tǒng)可以將現(xiàn)有的方案導(dǎo)出為視頻文件來制作多媒體資料予以一定程度的公示，讓公眾真正地參與到項目中來。

（四）展示城市規(guī)劃，提升城市形象。城市仿真應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)城市的當(dāng)前狀況和對城市的未來規(guī)劃，將城市的過去、現(xiàn)在和將來任意時間的情況展示在社會各屆人士面前，有助于城市的特色宣傳和對外形象，也有利于城市的招商引資。

1應(yīng)用實例

1．1方案設(shè)計

運用3D虛擬仿真技術(shù)來對某礦工傷事故現(xiàn)場以及虛擬礦工等進行三維建模，對工傷事故進行分析，使該事故案例還原出逼真的事故場景，提高了仿真效果。方案設(shè)計思路如圖1。方案設(shè)計思路過程:首先是案例資料搜集與整理，理清事故發(fā)生的地點、事故經(jīng)過等;其次是預(yù)想攝像機鏡頭的擺放，包括場景的轉(zhuǎn)換等，以便出現(xiàn)好的鏡頭效果;在電腦中進行仿真模型構(gòu)建，包括人物、設(shè)備及環(huán)境等進行建模;進行靜態(tài)、動態(tài)仿真環(huán)境設(shè)計，重點是照明、及光能傳遞設(shè)計;隨后進行場景優(yōu)化、渲染，碰撞檢測后修改等三維動畫開發(fā);最終進行效果展示。

1．2事故案例整理

1)事故經(jīng)過。某礦運輸工區(qū)班長帶領(lǐng)3名工人，從采區(qū)甩道向208外橫管運送4輛裝溜槽的平板車。約17:00，當(dāng)車輛運至回風(fēng)巷2道風(fēng)門外車場時，某礦工將4輛車1次掛上(按規(guī)定1次應(yīng)掛2輛)，4輛車的總長度大于2道風(fēng)門之間的距離。某礦工和另1人將第1道風(fēng)門打開后，前3輛車進入風(fēng)門之間，某礦工和工友又去推第2道風(fēng)門，推風(fēng)門過程中，車輛向下移動，某礦工躲閃不及被擠傷。2)事故主要原因。風(fēng)門之間軌道存在向下的坡度，車輛下滑;礦工違章作業(yè)，違反措施規(guī)定1次掛4輛車;現(xiàn)場運輸環(huán)境復(fù)雜，電絞鋼絲繩過風(fēng)門;違章同時推開第2道風(fēng)門。

1．3仿真模型的構(gòu)建

摘要：可視化仿真技術(shù)是計算機可視化技術(shù)和系統(tǒng)仿真技術(shù)相結(jié)合形成的一種新型的仿真技術(shù)?？梢暬抡娴睦碚摵头椒òㄈ^程動態(tài)仿真理論、圖形輔助仿真建模方法、基于GIS的三維動態(tài)數(shù)字模型構(gòu)造及其可視化方法、基于GIS的三維動態(tài)演示方法及基于GIS的交互式可視化仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等。

關(guān)鍵詞：可視化仿真GIS地下洞室群施工導(dǎo)截流大壩施工總布置

一、研究背景

水利水電工程往往規(guī)模大、投資多、施工難度大，因而在工程設(shè)計和管理過程中，確定合理的施工方法，優(yōu)化選擇施工機械及配套組合，制訂切合實際的施工進度計劃，高效簡便地對施工信息進行管理，直觀形象地反映復(fù)雜施工過程，對于確保工程建設(shè)如期完成和降低工程造價都是至關(guān)重要的。為達到上述目的，除了在施工組織設(shè)計中要充分考慮工程特點和具體施工各種條件外，若能在事先對工程施工的運行發(fā)展過程和施工中各項活動的協(xié)調(diào)關(guān)系等狀況進行預(yù)測和評價，將對工程施工組織計劃的正確決策提供可靠的依據(jù)。可視化仿真技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展正好適應(yīng)了這種客觀需要，它為解決施工中上述問題開辟了新的途徑。

國外從20世紀70年代開始提出循環(huán)網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)（CYCLONE），至今已發(fā)展了一系列的工程仿真應(yīng)用軟件，但這些研究成果及仿真軟件主要應(yīng)用于土木工程施工如高層建筑施工、土石方工程等。20世紀80年代初，天津大學(xué)率先在全國開展水利水電工程施工過程仿真方法研究，在近20年的發(fā)展中取得了大量開拓性的成果和社會效益。近年來，又在推動水利水電工程設(shè)計和管理向可視化、數(shù)字化方向發(fā)展方面做了大量研究工作。借助于計算機科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)和工程科學(xué)與技術(shù)的迅速發(fā)展，重點研究了三維動態(tài)可視化仿真理論與方法及其在水利水電工程中的應(yīng)用，獲得了一系列富有創(chuàng)新性的理論方法與應(yīng)用研究成果。

在開展可視化仿真及其在水利水電工程中的應(yīng)用研究工作中，存在以下三個關(guān)鍵技術(shù)問題：