虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點精選(九篇)

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第1篇：虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點范文

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)；建筑工程；施工

近年來隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，計算機技術(shù)也開始普及，并在建筑工程中得到廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了管理水平與施工技術(shù)的提高，對施工科學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展也起到了非常重要的作用?，F(xiàn)階段建筑施工中主要應(yīng)用的軟件系統(tǒng)有CAD輔助系統(tǒng)、智能管理系統(tǒng)以及辦公自動化系統(tǒng)等等，這些計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用對傳統(tǒng)施工理論是一種改造與發(fā)展，同時也為傳統(tǒng)的施工方法帶來了新的理念，目前在建筑施工過程中應(yīng)用虛擬技術(shù)已經(jīng)成為可能，通過虛擬技術(shù)的應(yīng)用，建筑施工將會創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

一、虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要結(jié)合了計算機方針技術(shù)、計算機圖形技術(shù)以及現(xiàn)實技術(shù)等多種學(xué)科的優(yōu)勢于一身，使人機交互對話成為了可能，為其提供了更加真實、直接的三維界面，同時還在多維的信息空間中搭建虛擬的信息環(huán)境，用戶在使用時會產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。虛擬現(xiàn)實技術(shù)一方面結(jié)合了仿真技術(shù)的優(yōu)點，另一方面為用戶提供更加真實的環(huán)境效果，在很多領(lǐng)域中都有非常廣泛的應(yīng)用。

仿真技術(shù)是基于系統(tǒng)動態(tài)模型的一種實驗方式，具有經(jīng)濟(jì)性與安全性的優(yōu)勢，在很多領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用，例如航空航天、電力、交通等等，此外，在煤炭、化工等領(lǐng)域中也有很好的應(yīng)用。

二、虛擬仿真系統(tǒng)在建筑施工中應(yīng)用的意義

虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要指在工程施工過程中對施工進(jìn)行模擬，首先需要在施工之前掌握各種構(gòu)建在結(jié)構(gòu)中的相互關(guān)系即相對位置，在實驗中通過多種方法，對工況應(yīng)力進(jìn)行計算，使方案得到優(yōu)化，其產(chǎn)生的意義主要可以從以下幾方面進(jìn)行探討。

（一）優(yōu)化施工方案

在建筑工程施工過程中，施工組織、施工方法的選擇都要建立在一定的施工經(jīng)驗基礎(chǔ)上，從這一方面來說具有一定的局限性。與此同時，現(xiàn)代建筑都具有鮮明的個性，所以施工就不能完全重復(fù)，虛擬仿真技術(shù)的使用可以在方案中將施工組織與施工方法科學(xué)、直觀的展示出來，并將方案的對比定量完成，這對于方案的優(yōu)化是非常有利的，促進(jìn)了最有施工的真正實現(xiàn)。

（二）引入新的施工技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)在工程施工中的應(yīng)用可以最大限度的降低技術(shù)人員對施工工藝進(jìn)行試驗的成本，幫助施工人員革新思路，同時還可以將新技術(shù)的成效完美的展示出來，大大縮短新技術(shù)的引入與推廣時間。

（三）施工管理更加便利

施工仿真技術(shù)可以對施工全過程進(jìn)行事先的模擬，在模擬的過程中就可以將施工管理中容易出現(xiàn)的安全、質(zhì)量等隱患及時找出來，并采取相應(yīng)的措施對這些隱患區(qū)域進(jìn)行強化，使施工現(xiàn)場的管理效果及施工質(zhì)量得到明顯提高。

（四）便于進(jìn)行安全生產(chǎn)培訓(xùn)

施工虛擬仿真技術(shù)可以將施工過程情況直觀的顯示出來，有了這種技術(shù)的幫助，操作人員就可以更加全面的來哦接操作流程，做到優(yōu)質(zhì)的完成工程施工任務(wù)。

（五）大型工程設(shè)計

施工虛擬仿真技術(shù)可以對設(shè)計是否合理進(jìn)行考察，從而可以更好的修改擬改進(jìn)部位，獲得的設(shè)計效果將會更加令人滿意。同時，設(shè)計的方針對設(shè)計單位與施工單位以及業(yè)主之間進(jìn)行設(shè)計交底也是非常有利的。

（六）建筑市場管理

在招標(biāo)過程中，施工虛擬技術(shù)可以直觀的對比各方的成效，評標(biāo)的公正性與透明度因此得到增加，這對建筑市場的規(guī)范性管理是非常重要的。

（七）其它方面

施工虛擬仿真技術(shù)的開發(fā)一定會帶動虛擬現(xiàn)實技術(shù)的廣泛應(yīng)用，應(yīng)用到建筑業(yè)的其它方面，并充分帶動城市規(guī)劃的優(yōu)化和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展。

三、建筑施工中虛擬仿真系統(tǒng)的研究與應(yīng)用前景展望

（一）應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段虛擬現(xiàn)實始終作為一門新興科學(xué)而存在，虛擬建造直到現(xiàn)在也沒有得到一個十分明確的提法，現(xiàn)階段的研究主要集中的理論、研究以及系統(tǒng)的層面上。

（二）應(yīng)用展望

仿真技術(shù)是否可以在建筑施工領(lǐng)域中得到廣泛引用，主要取決于仿真軟件及計算機硬件的發(fā)展，現(xiàn)在虛擬仿真技術(shù)在工程施工中存在的問題主要有：1）虛擬仿真系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用對硬件的要求比較高，而且要在專用的實驗室或工作站中進(jìn)行，進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)時需要投入大量的人力和資金，同時演示過程中還會受到設(shè)備的限制，移動起來也不是很方便。2）在開發(fā)單項工程時，需要用到從國外進(jìn)口的VR軟件平臺。因為現(xiàn)在工程施工中幾乎沒有成型的虛擬仿真系統(tǒng)軟件，所以需要開發(fā)一個新項目，這需要較高的成本，開發(fā)出的系統(tǒng)應(yīng)該是專用的集成型的軟件系統(tǒng)，從而為單項工程的開發(fā)奠定堅實的基礎(chǔ)。3）現(xiàn)階段我國的一些建筑集團(tuán)已經(jīng)建立了屬于自己的設(shè)計研究院，這無疑為施工企業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)創(chuàng)造了有利條件。

目前我國一些施工企業(yè)洪的技術(shù)人員已經(jīng)具有非常高的技術(shù)研發(fā)能力，很多建筑施工集團(tuán)已經(jīng)成為施工軟件研發(fā)的主力軍。另外，一些高校和科研機構(gòu)也開始極力開發(fā)工程施工中涉及的技術(shù)軟件，在工程實踐等方面對集成控制等技術(shù)進(jìn)行積極的探索與引用。真?zhèn)€工程施工領(lǐng)域中的計算機輔助軟件正在逐步形成，并為人工智能理論與方法的推廣奠定了基礎(chǔ)。

隨著仿真技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣泛，相關(guān)軟件也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，同時新的仿真平平臺、計算方法以及編程技術(shù)將會體現(xiàn)出更好的可擴展性，并在多種領(lǐng)域中得到應(yīng)用。此外，對仿真系統(tǒng)進(jìn)行的微機化探索在在不斷發(fā)展之中，并已經(jīng)取得了一定的成效，這為虛擬現(xiàn)實在微機上的應(yīng)用成為了可能。通過對集成型、通用性施工軟件的開發(fā)，一定會加快軟件的普及速度，并使單項工程的開發(fā)成本得到降低。

結(jié)語：

綜上所述，目前高新技術(shù)已經(jīng)開始日益發(fā)展，建筑也一定要勇于創(chuàng)造，積極吸納新技術(shù)，從而促進(jìn)工程施工技術(shù)的不斷發(fā)展，為現(xiàn)代化的實現(xiàn)創(chuàng)造條件，這成為建筑工程施工企業(yè)適應(yīng)激烈的市場競爭的重要途徑。

參考文獻(xiàn)：

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第2篇：虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點范文

（北京理工大學(xué)軟件學(xué)院，北京100081）

摘要：在信息時代，網(wǎng)絡(luò)交流無論在深度還是在廣度上都顛覆了傳統(tǒng)意義上的交流，成為人們生活的重要組成部分，它不但滿足了人們的內(nèi)在需要，擴大了人們的社交范圍，而且改變了人們的生活方式。計算機仿真技術(shù)作為一門專門利用計算機軟件模擬實際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實驗的技術(shù)，為促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)社會的交流提供了較好的技術(shù)基礎(chǔ)。本文通過對計算機仿真技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)虛擬交流平臺的研究，對仿真技術(shù)在促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)交流方面的技術(shù)突破點進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞 ：仿真技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)交流；虛擬；關(guān)鍵突破

DOI：10.16083/j.cnki.-1296/G4.2015.02.066

中圖分類號：O245文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671—1580（2015）02—0151—02

本文受國家科技支撐計劃項目（2012BAH38F01-05）資助。

收稿日期：2014—09—12

作者簡介：張福泉（1975— ），男，福建福州人。北京理工大學(xué)軟件學(xué)院在讀博士，閩江學(xué)院計算機科學(xué)系，副教授，研究方向：流媒體智能存取技術(shù)，智能化數(shù)字表演與仿真技術(shù)。

一、虛擬網(wǎng)絡(luò)交流的重要平臺及其發(fā)展趨勢

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們的交流方式發(fā)生了巨大的變化，低效率的傳統(tǒng)交流方式逐漸被網(wǎng)絡(luò)交流方式所取代。網(wǎng)絡(luò)交流以網(wǎng)絡(luò)作為信息的載體，將互聯(lián)網(wǎng)作為交流分享的平臺，極大地提升了交流的即時性和效率。

當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)交流平臺主要包括即時通信交流平臺、信息互動平臺、網(wǎng)絡(luò)商品交易平臺和在線交流平臺。無論人們在哪一個平臺進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交流，對交流過程的快速、真實、便利的追求都永無止境，這極大地推動了仿真技術(shù)等計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，也為仿真技術(shù)的發(fā)展指明了方向。首先，雖然網(wǎng)絡(luò)交流平臺的種類越來越多，網(wǎng)絡(luò)交流的方式越來越繁雜，但是，單一的網(wǎng)絡(luò)交流平臺無法滿足人們的需要，未來網(wǎng)絡(luò)交流平臺不僅能實現(xiàn)“現(xiàn)實人”與“虛擬人”的交流，還將實現(xiàn)“現(xiàn)實人”、“虛擬人”以及“虛擬物”之間的交流。其次，網(wǎng)絡(luò)交流平臺畢竟都是虛擬環(huán)境下的交流，無法滿足人們相互之間真實的精神情感交流的需要。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)交流的可視化、智慧化以及無障礙交流必將成為新的發(fā)展趨勢，追求虛擬現(xiàn)實世界成為計算機仿真技術(shù)的發(fā)展方向。

二、可視化仿真技術(shù)在虛擬網(wǎng)絡(luò)交流中的技術(shù)突破

可視化仿真技術(shù)指的是將仿真中的數(shù)字信息變?yōu)橹庇^的、以圖形圖像形式表示的、隨時間和空間變化的仿真過程呈現(xiàn)的技術(shù)手段?？梢暬抡婕夹g(shù)是仿真領(lǐng)域的重要研究分支，包括了可視化算法、實時繪制、圖像生成、多通道及多視點顯示、人機交互、分布式與并行計算、軟件工程學(xué)、效果評估等理論技術(shù)以及各行業(yè)相關(guān)的建模技術(shù)，等等。

（一）可視化仿真軟件的智能化、自動化。隨著網(wǎng)絡(luò)交流的不斷深化和發(fā)展，實體動態(tài)、智能視點選取成為可視化軟件的發(fā)展潮流。1.實體動態(tài)生成。在仿真開始前先在想定仿真節(jié)點編制好態(tài)勢變化的想定文件，在仿真過程中通過節(jié)點的仿真軟件對想定文件進(jìn)行動態(tài)解析，從而實現(xiàn)對不同仿真節(jié)點的動態(tài)匹配。實體動態(tài)生成技術(shù)的優(yōu)點在于將網(wǎng)絡(luò)交流的不同需求進(jìn)行分散化建模，簡化了仿真建模的復(fù)雜性。2.視點智能選取。Vega是可視化視點選取使用較為廣泛的工具，帶有靜止、運動模式等多種視點方式，但是，Vega等工具的固定觀看模式無法充分體現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)仿真過程中各個實體、事件、環(huán)境、場景、系統(tǒng)的實時運動變化情況，要實現(xiàn)對虛擬環(huán)境的實時、動態(tài)的視點管理，就需要全局漫游、俯視以及智能眼視點等模式。

（二）可視化仿真建模的三維實體柔性技術(shù)。智能視點實現(xiàn)了對具有固定實體的動態(tài)實時仿真，對于沒有固定形狀，并且隨著時間和過程不斷變化的實體，例如云、風(fēng)、煙霧彈等柔性體，則需要采用柔性仿真技術(shù)，通過對物體的運動特性、機理以及作用建立起這些柔性體特殊的動力學(xué)和運動學(xué)模型，進(jìn)行可視化繪制，實現(xiàn)對柔性體的三維仿真。

（三）可視化仿真實時性和逼真度的技術(shù)實現(xiàn)。實時和逼真是虛擬網(wǎng)絡(luò)交流追求的兩個重點，在技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上實現(xiàn)兩者的最大突破成為可視化仿真技術(shù)不斷進(jìn)步的動力。在硬件方面，通過提升計算機運行芯片的計算性能和處理模式來實現(xiàn)快速繪制；在軟件方面，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及網(wǎng)格技術(shù)的并行計算、分布式計算，可以逐步優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)和代碼，減少計算量，從而提升繪制速度。

（四）非視覺物理量的可視化技術(shù)。在現(xiàn)實社會中不僅存在看得見、摸得到的實體，還存在不可見的非視覺物理量

（例如磁場、溫度場、水聲場、電場等）

。要實現(xiàn)虛擬社會交流的真實性，非視覺物理量的可視化技術(shù)也是非常重要的突破。非視覺物理量可視化仿真的關(guān)鍵技術(shù)是三維數(shù)據(jù)場仿真，一般通過兩個途徑來實現(xiàn)：1.對三維數(shù)據(jù)生成的等值面進(jìn)行繪制，這是基于面的可視化，主要方法有切片技術(shù)、幾何變形曲面法以及網(wǎng)格劃分法等。2.將三維數(shù)據(jù)投影到計算機，再通過體繪制技術(shù)進(jìn)行繪制，這是基于投影的可視化。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在促進(jìn)虛擬網(wǎng)絡(luò)交流中的關(guān)鍵突破

虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)通過虛擬的“現(xiàn)實人”體驗來表達(dá)、獲取信息，集合了多種計算機技術(shù)，例如人工智能、控制論、數(shù)據(jù)庫、計算機圖形學(xué)、實時計算技術(shù)、人機接口技術(shù)、電子傳感技術(shù)、機器人、多媒體以及遙現(xiàn)技術(shù)，等等，是一種最有效模擬“現(xiàn)實人”在自然環(huán)境中視、聽、動等行為的高級人機交互技術(shù)。通過VR技術(shù)，創(chuàng)造出一個“現(xiàn)實人”可以與虛擬世界進(jìn)行對話、虛擬世界對“現(xiàn)實人”的行為作出反應(yīng)的人機交互環(huán)境，同時，表現(xiàn)出虛擬世界的自律、臨場感，使得“現(xiàn)實人”具有身臨其境的感覺，這也正是人們在進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)社會交流時所極力追求的體驗。

（一）VR的視覺表現(xiàn)技術(shù)。真實感以及圖形圖像實時繪制是實現(xiàn)VR視覺感知的重要手段之一，也是構(gòu)造虛擬環(huán)境的核心，更高、更強的真實感和實時性不但保證了VR系統(tǒng)的沉浸感和交互性，而且也是VR視覺表現(xiàn)技術(shù)所追逐的重要目標(biāo)。圖形圖像繪制是VR視覺表現(xiàn)的基礎(chǔ)，一般可以分為：1.圖形繪制技術(shù)，主要研究真實感光照計算、自然景物繪制以及紋理映射等；2.場景繪制技術(shù)，包括全光函數(shù)、光場計算、同心拼圖、全景拼圖等研究內(nèi)容；3.圖像與圖像相結(jié)合的繪制技術(shù)，包括幾何一致性以及光照一致性等方面的內(nèi)容。

（二）VR的聽覺表現(xiàn)技術(shù)。聽覺是人類感知世界的重要信息來源，虛擬社會中的每一個發(fā)聲體都是“現(xiàn)實人”感知虛擬社會信息的一個重要來源。事實上，我們在網(wǎng)絡(luò)上感知的聲音素材大部分都是數(shù)字化音頻，由于不具有空間信息，無法體現(xiàn)虛擬社會聽覺空間的真實感和立體感，而通過描述人的聽覺系統(tǒng)對不同方位聲音的不同頻譜特性（頭部相關(guān)傳輸函數(shù)：HRTF），例如雙耳時間差、聲級差等，可以建立起虛擬聽覺空間（VAS），其中的聲音定位技術(shù)是實現(xiàn)三維逼真音效的關(guān)鍵技術(shù)。

（三）VR的力/觸覺表現(xiàn)技術(shù)。VR通過力/觸覺設(shè)備對力/觸覺信息（主要包括碰撞檢測和碰撞響應(yīng)）進(jìn)行高效處理，在客戶操作力/觸覺設(shè)備時，碰撞檢測算法對“現(xiàn)實人”與虛擬對象的碰撞情況進(jìn)行檢測，并在發(fā)生碰撞后運行碰撞響應(yīng)策略。

（四）VR的嗅/味覺表現(xiàn)技術(shù)。在現(xiàn)實社會，人的嗅覺是由化學(xué)刺激產(chǎn)生的，而且氣味間細(xì)微的差別都會引發(fā)不同人的不同反應(yīng)，顯然，要對虛擬社會的嗅/味覺進(jìn)行高仿真，現(xiàn)在還存在一定的困難，這也將成為未來VR技術(shù)研究的重要方向，現(xiàn)階段有許多科學(xué)家進(jìn)行了有益的探索。例如：Amoore J.E就曾想用基本的七種氣味來進(jìn)行合成，但真實度不高。

雖然仿真技術(shù)為促進(jìn)虛擬網(wǎng)絡(luò)交流進(jìn)行了各種關(guān)鍵技術(shù)的突破，實現(xiàn)了虛擬社會的可視化和可交流，但離現(xiàn)實社會中人與人的真實交往還存在一定的差距，而且虛擬社會中“現(xiàn)實人”、“虛擬人”以及“虛擬物”的相互交流還存在一定的障礙，需要進(jìn)行進(jìn)一步的仿真技術(shù)研究才能更好地實現(xiàn)。

［

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第3篇：虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點范文

關(guān)鍵詞：優(yōu)化；多細(xì)節(jié)層次；遮擋屬性

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）20-0184-02

目前虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，比如虛擬仿真技術(shù)在煤礦安全培訓(xùn)中的應(yīng)用、虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用等。在這些應(yīng)用中，高品質(zhì)畫面效果與系統(tǒng)流暢地運行總是兩個相悖的需求。要做到畫面精細(xì)美觀，就很難做到數(shù)據(jù)量很小，數(shù)據(jù)量龐大又會導(dǎo)致系統(tǒng)運行不流暢。這時候就需要考慮優(yōu)化的問題，只有對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化才能很好地調(diào)和這兩個矛盾。在實際開發(fā)中，不但要在虛擬仿真環(huán)節(jié)使用優(yōu)化技術(shù)還要對模型進(jìn)行優(yōu)化處理。由于篇幅所限，在此主要闡述虛擬仿真環(huán)節(jié)的優(yōu)化。

一、LOD技術(shù)應(yīng)用

1.LOD技術(shù)綜述。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種新型的人機交互技術(shù)具有沉浸、交互、構(gòu)想三個基本特性，其中沉浸性是指使用戶投入到計算機生成的虛擬環(huán)境中的能力，是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的核心。為了使用戶在使用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)時擁有沉浸感，必須實現(xiàn)圖形的實時繪制。實時繪制就是要求圖形顯示速度必須跟上視點移動速度，消除遲滯現(xiàn)象。當(dāng)場景很簡單，例如僅有幾百個多邊形，要實現(xiàn)實時繪制并不困難，但是，為了得到逼真的顯示效果，場景中往往有上萬個多邊形，有時多達(dá)幾百萬個多邊形，這就對圖形實時繪制提出了很高的要求[1]。虛擬現(xiàn)實和交互式可視化等交互式圖形應(yīng)用系統(tǒng)要求圖形生成速度達(dá)到實時，而計算機所提供的計算能力往往不能滿足復(fù)雜三維場景的實時繪制要求，因而研究人員提出多種圖形生成加速方法，LOD模型則是其中一種主要方法。1976年，Clark提出了細(xì)節(jié)層次（Levels of Detail，簡稱LOD）模型的概念，認(rèn)為當(dāng)物體覆蓋屏幕較小區(qū)域時，可以使用該物體描述較粗的模型，并給出了一個用于可見面判定算法的幾何層次模型，以便對復(fù)雜場景進(jìn)行快速繪制。LOD技術(shù)在不影響畫面視覺效果的條件下，通過逐次簡化景物的表面細(xì)節(jié)來減少場景的幾何復(fù)雜性，從而提高繪制算法的效率。由于LOD的諸多優(yōu)點和它很好地解決了虛擬仿真技術(shù)中流暢運行和界面精美的矛盾，成為虛擬仿真領(lǐng)域的研究熱門，并且取得了不少的成果。而Virtools中LOD屬性添加就是應(yīng)用之一。

2.LOD優(yōu)化系統(tǒng)的實現(xiàn)。首先在3D MAX中，將所建模型轉(zhuǎn)化為可編輯面片。Virtools中，在Level Manager下的三維物體上右鍵，選擇右鍵菜單命令A(yù)dd Attributes（添加屬性），彈出Add Attribute Type的設(shè)置窗口，選擇該窗口中的LOD Object，然后單擊Add Selected按鈕即可添加LOD屬性。第二步則是設(shè)置LOD屬性面板的參數(shù)。給物體添加LOD屬性需要設(shè)置其參數(shù)，參數(shù)面板如圖1所示主要包括所選用的算法和LOD模型的選擇標(biāo)準(zhǔn)。通過LOD參數(shù)可以設(shè)置物體根據(jù)所占畫面比例進(jìn)行面數(shù)增減，通俗地說就是越近越精細(xì)，越遠(yuǎn)越粗糙。在Level Manager（層管理器）下的三維物體上雙擊打開3D Object Setup面板，雙擊Value參數(shù)的值，彈出如圖1所示的參數(shù)設(shè)置窗口。設(shè)置當(dāng)對象在屏幕中的顯示占總面積的80%以上時完整顯示，隨著所占面積的縮小，剔除的面數(shù)逐漸增加，直到對象在屏幕中顯示面積為1%時，將剔除面數(shù)的98%，僅保留2%，這將極大優(yōu)化系統(tǒng)。

二、其他優(yōu)化技術(shù)

1.減少渲染數(shù)量。虛擬漫游系統(tǒng)的實時渲染，被遮擋的物體也會被渲染，如果將被遮擋物隱藏，當(dāng)視角發(fā)生改變后，物體又不能正常顯示；在Virtools中解決這一問題的方案是給遮擋物增加遮擋屬性，那么被遮擋的物體就不會被渲染，當(dāng)視角發(fā)生改變后，被遮擋的物體也能正常顯示出來。具體操作和增加LOD屬性相似，在添加屬性窗口選擇Optimizations（優(yōu)化）/Ocdluder（遮擋），然后單擊Add Selected按鈕即可添加遮擋屬性。

2.減少渲染范圍。影響渲染進(jìn)程的除了場景中對象的復(fù)雜程度和數(shù)量等因素，視域范圍和深度也會對渲染有所影響。如果漫游的每一幀都顯示和處理所有場景數(shù)據(jù)是效率很低而且不必要的。將場景進(jìn)行分塊處理，在漫游中，只渲染攝像機能觀察到的場景分塊，對沒有進(jìn)入視角的場景分塊不做調(diào)用和處理，這樣可以極大地加快系統(tǒng)的渲染效率。其中的優(yōu)化包括了兩個方面：一方面是在建模階段對場景進(jìn)行分塊處理，另一方面是在交互設(shè)計階段對不同的場景進(jìn)行調(diào)用及攝像機的視野范圍進(jìn)行設(shè)置即視錐體裁剪技術(shù)的運用，通過縮小渲染深度，達(dá)到減少渲染對象的數(shù)量，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化。視錐體裁剪技術(shù)來優(yōu)化系統(tǒng)的原理如圖2所示，攝像機的視野范圍可以看作是一個四棱錐，為了方便理解作者把立體空間平面化為實線所包圍的區(qū)域，渲染的范圍就是實線三角形，將攝像機的Far clip（遠(yuǎn)裁切）參數(shù)減小，將下邊線推進(jìn)到虛線的位置，渲染的范圍就縮小了，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的優(yōu)化。如果能配合霧效，將遠(yuǎn)景模糊處理，效果更自然。

虛擬仿真系統(tǒng)的優(yōu)化途徑有很多，具體的系統(tǒng)開發(fā)中一般不會都用。根據(jù)系統(tǒng)開發(fā)的規(guī)模常用的有LOD技術(shù)，再結(jié)合遮擋屬性設(shè)置，如果還要進(jìn)一步優(yōu)化則通過減少渲染范圍配合霧效的障眼法來處理了。

參考文獻(xiàn)：

[1]張劍利.基于Web的交互式產(chǎn)品虛擬展示平臺關(guān)鍵技術(shù)研究[D].江蘇科技大學(xué)，2009.

[2]劉林濤.建筑場景虛擬漫游關(guān)鍵技術(shù)的研究和實現(xiàn)[D].蘇州大學(xué)，2008.

第4篇：虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點范文

關(guān)鍵詞：虛擬樣機技術(shù) 機械設(shè)計 方法研究

隨著經(jīng)濟(jì)全球化趨勢的不斷深化，國內(nèi)外的競爭越來越激烈，為了在激烈的國際和國內(nèi)競爭中占據(jù)一席之地，獲取長遠(yuǎn)的發(fā)展，各個企業(yè)都在積極采取有效措施來提高自身的核心競爭力。對機械制造企業(yè)而言，如何在短時間內(nèi)設(shè)計出質(zhì)量高性能好的機械設(shè)備成為企業(yè)制勝的關(guān)鍵。由于虛擬樣機技術(shù)大大減少了機械設(shè)計所需的時間，因此高效利用虛擬樣機技術(shù)提高企業(yè)機械設(shè)計的效率和效果成為機械企業(yè)設(shè)計工作的重點。

一、對虛擬樣機技術(shù)的基本認(rèn)識

1. 虛擬樣機技術(shù)的含義

當(dāng)前世界范圍內(nèi)對于虛擬樣機技術(shù)還沒有一個統(tǒng)一的概念，總的來講虛擬樣機技術(shù)就是以依靠計算機技術(shù)而產(chǎn)生的數(shù)字模型來代替物理機械產(chǎn)品的一種新型技術(shù)。它可以如具體的物理模型那樣，對機械產(chǎn)品的設(shè)計、制造、使用等全過程進(jìn)行比較準(zhǔn)確的分析和測試，從而對其中存在的不足及時修正，達(dá)到機械設(shè)計的最終目的。

2. 虛擬樣機技術(shù)的出現(xiàn)

經(jīng)濟(jì)全球化的快速發(fā)展和生活水平的不斷提高，使得人們對產(chǎn)品的需求越來越多，對產(chǎn)品的性能和質(zhì)量也有了更高的要求。但是在產(chǎn)品設(shè)計中，為了設(shè)計出成功的產(chǎn)品需要多次的實驗，而物理樣機制造所需的時間較長，這就直接延長了產(chǎn)品的開發(fā)周期。在二十世紀(jì)九十年代，計算機技術(shù)的發(fā)展使虛擬樣機技術(shù)成為可能，逐漸彌補了這一缺陷。

3. 虛擬樣機技術(shù)的作用

在機械設(shè)計中，傳統(tǒng)的物理樣機制造不僅消耗較多的人力、物力和財力，而且對于其中存在的問題也需要花費較多的時間來進(jìn)行修復(fù)。而虛擬樣機的制造成本較低、周期較多、且問題修復(fù)較為簡便，對于節(jié)約設(shè)計成本、提高設(shè)計質(zhì)量、縮短機械產(chǎn)品的研發(fā)周期具有積極的作用，有利于提高企業(yè)的核心競爭力，促進(jìn)企業(yè)的健康長遠(yuǎn)發(fā)展。

二、基于虛擬樣機的機械設(shè)計方法研究

1. 建模技術(shù)

虛擬樣機建模技術(shù)一般分為三個步驟：首先，要建立三維模型。建立三維實體模型是虛擬樣機技術(shù)得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)和前提，任何仿真技術(shù)都要從三維模型開始。在建立三維模型的過程中，一般會遇到兩個難題，一是齒輪、扇葉等機械零件的外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，二是約束關(guān)系較為復(fù)雜，這就要求設(shè)計虛擬樣機需要依靠專業(yè)的三維CAD軟件。其次，要為三維模型添加約束。建立三維模型后，需要依靠約束副把它們相互連接起來，從而定義物體間的相對運動。目前比較常用的CAD軟件一般都有動力或運動學(xué)插件，以實現(xiàn)約束關(guān)系與裝配關(guān)系的映射。此外，還要為三維模型施加驅(qū)動。施加驅(qū)動的目的是為了讓虛擬樣機能夠按照一定的運動規(guī)律來進(jìn)行運動。

2. 協(xié)同仿真技術(shù)

仿真技術(shù)指的是在缺乏實際系統(tǒng)的情況下，實現(xiàn)活動或系統(tǒng)本質(zhì)的一種技術(shù)，是一種以模型為基礎(chǔ)的活動，它的基本框架是先建模，然后進(jìn)行實驗，最后再進(jìn)行分析。而協(xié)同仿真技術(shù)就是指在復(fù)雜產(chǎn)品的仿真過程中，采用多種仿真軟件來建立不同的模型，通過各種通訊方法來實現(xiàn)信息的交流，并利用求解器來進(jìn)行求解，最終完成整個系統(tǒng)的仿真。

當(dāng)前的仿真技術(shù)一般側(cè)重于電子、機械或控制等的單個領(lǐng)域，相互間的聯(lián)系非常少甚至是根本沒有聯(lián)系，這就很難滿足機械設(shè)計的要求?，F(xiàn)今大多數(shù)的機械研發(fā)過程需要涉及到機械、電子、液壓、控制、以及計算機軟件或硬件等多種學(xué)科領(lǐng)域，再加上產(chǎn)品本身是由多個子系統(tǒng)和零部件組合而成的，相互之間有著或多或少的聯(lián)系，單一的仿真技術(shù)不能實現(xiàn)對復(fù)雜產(chǎn)品的準(zhǔn)確完整分析，因此必須采用協(xié)同仿真技術(shù)來實現(xiàn)對機械設(shè)計全過程的分析和評估。

3. 協(xié)同設(shè)計技術(shù)

協(xié)同設(shè)計技術(shù)是設(shè)計領(lǐng)域的一項新型設(shè)計技術(shù)，是指在計算機技術(shù)的支持和輔助下，所有設(shè)計成員對同一個設(shè)計項目，各自承擔(dān)一部分設(shè)計任務(wù)，并交互進(jìn)行設(shè)計工作，從而得到一個最為符合設(shè)計要求的設(shè)計方法。協(xié)同工作的主要目標(biāo)就是盡可能地縮短機械產(chǎn)品的研發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和社會效益，增強企業(yè)的競爭力，促進(jìn)企業(yè)實現(xiàn)更好的發(fā)展。協(xié)同設(shè)計一般需要做到以下幾點：首先，需要認(rèn)知同步，建立共享的知識和語義；其次，要共同協(xié)商設(shè)計方法和策略，一般協(xié)同策略分為提案型、層次型、型、以及對等伙伴型四種類型；最后還要規(guī)劃設(shè)計的任務(wù)和方法。

4. 有限元分析

有限元是一種現(xiàn)代化的設(shè)計方法，可以比較準(zhǔn)確地分析機械結(jié)構(gòu)件的強度和動態(tài)特征。它的主要優(yōu)點是通用性，可以求解邊界條件和結(jié)構(gòu)形狀都較為隨意的有關(guān)力學(xué)的問題，是一種比較值得信賴的計算方法，特別是對于虛擬樣機而言，是一種必不可少的工具。當(dāng)前市場上有限元分析的軟件多種多樣，比較簡單方便的例如Cosmos/Works軟件。

總結(jié)：

在激烈的市場競爭中，企業(yè)要想繼續(xù)生存和發(fā)展就必須要不斷進(jìn)行創(chuàng)新，提高生產(chǎn)效率。對于機械制造企業(yè)來說，機械設(shè)計是非常重要的一個部分，設(shè)計工作的好壞直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此在計算機技術(shù)高速發(fā)展的今天，進(jìn)行機械設(shè)計時需要充分利用虛擬樣機技術(shù)，以適應(yīng)時代和社會發(fā)展的需要，促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王建軍,張洪.虛擬樣機技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 大眾科技. 2009(03)

[2]趙志平,李新勇.虛擬樣機技術(shù)及其應(yīng)用和發(fā)展[J]. 機械研究與應(yīng)用. 2006(01)

第5篇：虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點范文

計算機仿真技術(shù)是指利用計算機科學(xué)和技術(shù)的成果建立被仿真的系統(tǒng)的模型，并在某些實驗條件下對模型進(jìn)行動態(tài)實驗的一門綜合性技術(shù)。它具有高效、安全、受環(huán)境條件約束較少、可改變時間比例尺等優(yōu)點，已成為分析、設(shè)計、運行、評價、培訓(xùn)系統(tǒng)的重要工具。水利工程是一項施工周期長，施工復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它包含了工程主體施工、臨時擋泄水工程施工以及水位變化和潮汐的影響等,水利工程的施工質(zhì)量受自然原因和人為原因的雙重影響，所以為保障工程的質(zhì)量，在施工過程中必須對各種因素的不確定性和周密性予以嚴(yán)格的控制。傳統(tǒng)的多采用設(shè)計藍(lán)圖對施工進(jìn)行把握，然而二維圖形不夠直觀,對施工的全過程很難從整體上加以把握。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展完善，計算機仿真技術(shù)開始在水利工程施工領(lǐng)域加以運用。主要分析了計算機仿真技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用，希望對計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用有所幫助。

2計算機仿真技術(shù)的優(yōu)點及實現(xiàn)過程

2.1計算機仿真技術(shù)的優(yōu)點

第一，節(jié)省時間。計算機仿真技術(shù)以其智能化的手段可以對多種施工方案進(jìn)行快速的比較，可以準(zhǔn)確快速的選擇出最優(yōu)施工方案。通過施工方案的選擇，可以就施工的不同階段所做的準(zhǔn)備工作加以分析研究，針對一些潛在的問題，可以提前采取措施加以規(guī)避。第二，成本低。計算機模擬是一種虛擬的模擬技術(shù)，不需要通過真實的原型試驗只需要通過相關(guān)模擬軟件的開發(fā)與應(yīng)用便可以對就相關(guān)的數(shù)據(jù)得出結(jié)論，而且可以反復(fù)的進(jìn)行試驗，對不同的方案加以論證。與原型試驗投入成本相比，計算機仿真技術(shù)軟件開發(fā)與使用的費用要低得多。第三，可靠性高。與人工排塊不同，計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用以系統(tǒng)模型的正確以及軟件編制的正確性為前提,計算機施工仿真模擬通過軟件進(jìn)行模擬，減少了人工排塊過程中因人為因素所造成的失誤。第四，實用性強。計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用面比較廣，一般情況模型只要是采用數(shù)學(xué)加以描述的，其系統(tǒng)的行為就可以通過運用計算機來模擬，并可以準(zhǔn)確的把握系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢,估計剩余使用壽命等,隨著科技的不斷發(fā)展，計算機仿真技術(shù)將被運用到更多的領(lǐng)域。

2.2計算機仿真技術(shù)的實現(xiàn)

計算機仿真技術(shù)是在數(shù)學(xué)理論的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的一門試驗科學(xué)。作為一項實用技術(shù)，并不能對客觀具體事物進(jìn)行直接處理，計算機模擬技術(shù)的應(yīng)用需要以數(shù)學(xué)模型的建立才能作為能反映研究對象本質(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)。計算機仿真技術(shù)的實現(xiàn)是確定研究對象后，針對研究對象建立數(shù)學(xué)模型，并通過計算機對數(shù)學(xué)模型的仿真計算最終得到仿真結(jié)果的。第一步，建立模型。在進(jìn)行仿真前要根據(jù)研究對象和研究目的的不同，抽象出一個確定的系統(tǒng),并就系統(tǒng)的邊界和約束條件加以限定，采用力學(xué)、數(shù)學(xué)和其它相關(guān)知識將抽象出來的系統(tǒng)用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述出來，形成“數(shù)學(xué)建模”。系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在研究目的不同的情況下可以劃分為：靜態(tài)模型、動態(tài)模型、離散時間動態(tài)模型和混合時間動態(tài)模型。模型準(zhǔn)確與否影響著仿真結(jié)果是否能反映實際。第二步，輸入模型。模型的輸入即是對上一步所建立的數(shù)學(xué)表達(dá)式結(jié)合軟件不同特點輸入為計算機能夠處理的形式,這種形式所表現(xiàn)的內(nèi)容,即是所謂的“仿真模型”。這個模型是進(jìn)行計算機仿真的關(guān)鍵。當(dāng)然實現(xiàn)這一過程,也可以自行開發(fā)一個新的軟件。第三步，模型的仿真計算。所謂模型的仿真計算是指在計算機中載入上一步獲得的仿真模型，在事先設(shè)計的實驗方案內(nèi)進(jìn)行仿真計算。第四步，評估仿真結(jié)果。對一個系統(tǒng)的狀況從整體上加以把握是仿真的目的所在。系統(tǒng)運行信息是仿真的結(jié)果，仿真的研究目的在于對所獲取的信息進(jìn)行分析進(jìn)行評估和認(rèn)識，并將仿真結(jié)果運用到施工實踐當(dāng)中。

3計算機仿真技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用實例

3.1工程概況

某大型水電站混凝土拱壩壩高178m,混凝土澆筑量可達(dá)485萬m3,混凝土澆筑施工工藝復(fù)雜、施工難度高。如何有效、高質(zhì)量、快速地組織大壩混凝土施工,合理安排澆筑順序,對于整個工程的進(jìn)度和質(zhì)量都有至關(guān)重要的影響。為了直觀反映該工程進(jìn)度,借助于三維建模技術(shù),對該工程施工過程進(jìn)行仿真研究。

3.2三維建模

根據(jù)設(shè)計結(jié)果,提取混凝土拱壩的相關(guān)數(shù)據(jù),首先用Auto-CAD工具建立三維網(wǎng)格模型,盡量真實地體現(xiàn)圖形實體對象與仿真變量間的對應(yīng)關(guān)系。利用系統(tǒng)實體CAD圖形建模,目的是為了定義系統(tǒng)實體的形狀、結(jié)構(gòu)及其他相關(guān)信息。仿真的目的是觀察大壩的澆筑施工狀態(tài)隨時間的動態(tài)變化,以便于及時掌握系統(tǒng)模型的基本特性,找出仿真系統(tǒng)的最佳設(shè)計參數(shù),據(jù)此對真實大壩的設(shè)計結(jié)果進(jìn)行改善或優(yōu)化。可通過對數(shù)據(jù)庫中工程各澆筑塊數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、計算,在已建的三維模型中描繪出各控制階段的筑壩進(jìn)度面貌,直觀地再現(xiàn)大壩的概貌。

3.3施工過程模擬

模擬工作的主要思路就是安排各臺纜機所負(fù)責(zé)的澆筑塊的日程計劃。在壩型,尺寸及分縫一定的情況下,在某個給定的機械配置方案條件下,可根據(jù)各種限制及約束條件,找到某種適宜的分塊澆筑順序和最緊湊的工期。因此,在模擬中采取在給定的澆筑方案和機械配置情況下,按照滿足施工中各種約束限制條件的要求安排壩塊的澆筑順序,算出各壩塊澆筑施工進(jìn)程,從而計算出所需的大壩工期。如果改變澆筑方案,可進(jìn)行類似的模擬和計算,從而得到各種不同澆筑方案的結(jié)果。然后通過綜合比較,選出較優(yōu)的方案。本文對4臺纜機和三臺纜機方案進(jìn)行比較,實施仿真中考慮了以下約束條件:每一注塊能否澆筑的時間約束、相鄰注塊的允許高差、相鄰注塊的拆模限制、纜機工作范圍的限制、相鄰纜機工作干擾限制、氣溫條件對澆筑的影響、突發(fā)事件對澆筑的影響限值和其他可能的約束限制等約束條件。如對于分壩段而且分倉澆筑的重力壩,在其下游倉快達(dá)到壩頂時,可能存在并峰問題,這時可能同一壩段的兩個倉位在到達(dá)并峰高程后,要相互等待。或者對于混凝土拱壩,有的跨壩段孔洞需要安裝鋼襯,同樣存在需要相互等待到達(dá)同一高程的問題等等。

第6篇：虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點范文

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；土木工程；施工實訓(xùn)；教學(xué)改革

土木工程專業(yè)是一個實踐性較強的理論型與實踐型相結(jié)合的專業(yè)，土木工程施工實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量將直接關(guān)系到本專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。目前，我國擁有土木工程專業(yè)的高校在實驗實訓(xùn)教學(xué)上與發(fā)達(dá)國家的教育理念和方法還存在較大差異，因此，施工實驗實訓(xùn)教學(xué)的改革是一項任重而道遠(yuǎn)的工作。將仿真技術(shù)引入到土木工程施工實驗實訓(xùn)教學(xué)中，應(yīng)從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境等方面改革，對激發(fā)學(xué)生的工程興趣、培養(yǎng)學(xué)生的動手技能、提高學(xué)生的綜合專業(yè)技能和創(chuàng)新能力具有重要意義。

一、仿真技術(shù)在施工實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)中的基本思想

仿真技術(shù)在航天航空、軍事領(lǐng)域的應(yīng)用中具有悠久的歷史，是設(shè)計的基本方法。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是計算機虛擬技術(shù)的發(fā)展，使用仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍得到了迅速擴大，涵蓋了社會的各個方面。隨著現(xiàn)代化教育技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)被引入到了實驗（實訓(xùn)）教學(xué)中，稱為仿真實驗[1]。《土木工程施工》課程是土木工程專業(yè)課程體系中最重要的組成部分，其實踐性和綜合性都很強的施工課程有別于其他類別的課程。然而，由于施工現(xiàn)場環(huán)境差、不安全因素多，一旦發(fā)生意外安全事故會造成法律責(zé)任糾紛，影響實訓(xùn)單位聲譽，因此，多數(shù)施工單位不愿接受高校學(xué)生在工地實習(xí)實訓(xùn)，這是目前我國《土木工程施工》課程教學(xué)普遍存在的問題。

根據(jù)土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案的需要，《土木工程施工》課程主要講述建筑施工技術(shù)和組織中的施工工藝原理和操作要點，剖析影響工程質(zhì)量和安全的因素及對策。這些分部工程中的基坑支護(hù)與降水、土方開挖、高大模板、起重吊裝工程等屬于危險性較大的工程，安全隱患多，而施工實習(xí)實訓(xùn)又是施工課的重要組成部分，必須進(jìn)行實踐。從目前就業(yè)情況看，土木工程專業(yè)絕大部分學(xué)生是到施工單位、監(jiān)理單位以及與此課程密切相關(guān)的單位。因此，如何使學(xué)生盡快適應(yīng)建設(shè)工作崗位，學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，提高學(xué)生的綜合專業(yè)技能和創(chuàng)新能力是《土木工程施工》課程的目標(biāo)[2]。

若要利用計算機創(chuàng)造虛擬環(huán)境來模擬各種真實環(huán)境，并根據(jù)真實環(huán)境和實際操作情況在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行操作、驗證、設(shè)計、運行，把仿真技術(shù)與《土木工程施工》教學(xué)完美地結(jié)合起來，需要將土木工程施工中各個研究對象共性的規(guī)律提煉出來，歸納為各個單元操作，并將這些單元操作按施工工藝過程整合。例如，鋼筋工程實訓(xùn)中，把鋼筋施工工藝分為鋼筋調(diào)直、下料、彎曲、接長（焊接）、綁扎安裝、驗收一條主線，開發(fā)出基于施工企業(yè)的虛擬仿真場景的實踐教學(xué)軟件或技能操作平臺。不僅可以節(jié)省學(xué)校購買鋼筋調(diào)直機、鋼筋切斷機、鋼筋彎曲機、電焊機及鋼材等材料設(shè)備資金的投入，而且學(xué)生實訓(xùn)安全也得到保證，并能快速而高效率地提高學(xué)生技能實踐的質(zhì)量和安全。還可以實現(xiàn)施工技能實訓(xùn)中與仿真設(shè)備的交互，能夠像玩電子游戲一樣無限制地使用和復(fù)制，減少人為損壞設(shè)備的可能性，學(xué)生實訓(xùn)的安全也得到保障；也可通過修改實訓(xùn)模型有效增加新設(shè)備的功能，優(yōu)化資源庫；充分利用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)施工技術(shù)應(yīng)用技能合作性訓(xùn)練、協(xié)同性訓(xùn)練以及遠(yuǎn)程訓(xùn)練等，達(dá)到資源共享目的。從學(xué)生的角度，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)的內(nèi)容在相應(yīng)仿真環(huán)境中進(jìn)行施工實訓(xùn)操作，可以自由改變各個施工工藝的參數(shù)，自由控制各個節(jié)點實訓(xùn)內(nèi)容，觀察其施工工藝過程，從而進(jìn)行施工生產(chǎn)實踐中質(zhì)量與安全的控制，掌握施工工藝操作技術(shù)，建造出符合《建筑工程質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》的合格建筑產(chǎn)品[3]。

二、工程施工實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)的現(xiàn)狀

工程施工實習(xí)實訓(xùn)主要包括施工技術(shù)的模板工程、鋼筋工程、混凝土工程、砌體工程的操作性實訓(xùn)和現(xiàn)場管理的單位工程施工組織設(shè)計兩大部分，它是土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案中的專業(yè)關(guān)鍵必修課，是實踐性、綜合性都很強的課程，有別于其他選修類別的課程。然而，目前我國土木工程施工類課程教學(xué)普遍存在著較大的困難和問題，主要表現(xiàn)為如下幾方面。

1.教學(xué)內(nèi)容滯后于現(xiàn)行規(guī)范、工程實踐。土木工程施工教材內(nèi)容陳舊，技術(shù)落后，沒有與時俱進(jìn)，緊跟現(xiàn)行法律和規(guī)范，貼近工程實踐，沒有形成較好的課內(nèi)課外相結(jié)合的有層次的互動式的施工類課程教學(xué)體系。例如，2009年國家出臺了《建筑施工組織設(shè)計規(guī)范》（GB/T50502-2009），盡管是推薦性規(guī)范，但是在《土木工程施工》教材中講述的仍然是50年代施工組織設(shè)計內(nèi)容。

2.在課堂教學(xué)方法和教學(xué)手段方面。由于土木工程施工課程的實踐性、綜合性和理論跨度大等特點。施工課基本是采用課堂教學(xué)方式，以教師講授為主，這樣傳統(tǒng)的教學(xué)模式非常陳舊，沒有調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果一般較差。盡管有的教師運用多媒體教學(xué)手段，收集大量的圖片、動畫資料，然而，由于時間與空間的限制，學(xué)生也很難觀察到施工的全過程。

3.施工生產(chǎn)管理實訓(xùn)方法和手段方面。土木工程專業(yè)是一個實踐性很強的工科類專業(yè)，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)效果的好壞對畢業(yè)后學(xué)生適應(yīng)社會工作及動手操作能力尤為重要?，F(xiàn)在全國高校土木類院校的培養(yǎng)方案實習(xí)分為施工生產(chǎn)實習(xí)3周，畢業(yè)實習(xí)3周，條件好的學(xué)校有3周的實訓(xùn)，以老師根據(jù)教學(xué)安排事先聯(lián)系好實習(xí)單位，在規(guī)定時間內(nèi)集中組織學(xué)生到工地去參觀、見習(xí)，由現(xiàn)場技術(shù)人員和老師對工程概況及施工技術(shù)進(jìn)行講解，然后由學(xué)生自己去尋找實習(xí)單位，這種放羊式的教學(xué)方法，使得實踐環(huán)節(jié)流于形式，效果極差。

4.在實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境方面。實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)資源的不足是長期困繞《土木工程施工》實踐教學(xué)質(zhì)量提高的難題。時代的發(fā)展和科技的進(jìn)步對實驗教學(xué)提出越來越高的要求，對學(xué)生創(chuàng)新思維和實踐能力的培養(yǎng)需要一種趨于個性化的教學(xué)，需要占用更多的實驗、實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)資源。而這種矛盾可通過仿真技術(shù)的應(yīng)用得以緩解，運用計算機仿真技術(shù)軟件，可模擬環(huán)境情境，學(xué)生通過仿真實習(xí)實訓(xùn)后，對實訓(xùn)的整體到局部建立起直觀感性認(rèn)識，學(xué)生可不受實際實訓(xùn)條件和時間限制進(jìn)行實驗、實習(xí)實訓(xùn)方案設(shè)計。虛擬仿真技術(shù)和實際情境實驗結(jié)合的模式可合理有效配置教學(xué)資源，解決實踐課時少的問題，改善教學(xué)條件，形成多元化的教學(xué)環(huán)境[4]。

三、土木工程施工實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容和方法

第7篇：虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點范文

關(guān)鍵詞：未來市場上最具潛力新工藝、新材料、新技術(shù)發(fā)展方向

中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

建筑業(yè)10大項新技術(shù)中有108項新技術(shù)，今天我們對土建工程進(jìn)行分析各類的潛力及未來市場中施用最為廣泛的幾項技術(shù)：

1、虛擬仿真施工技術(shù)：虛擬仿真施工技術(shù)是虛擬現(xiàn)實和仿真技術(shù)在工程施工領(lǐng)域應(yīng)用的信息化技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)在工程施工中的應(yīng)用主要有以下幾方面：①施工工件動力學(xué)分析：如應(yīng)力分析、強度分析；②施工工件運動學(xué)仿真：如機構(gòu)之間的連接與碰撞。③施工場地優(yōu)化布置：如外景仿真、建材堆放位置，④施工機械的開行、安裝過程；⑤施工過程結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形變化過程跟蹤分析；⑥施工過程結(jié)構(gòu)或構(gòu)件及施工機械的運動學(xué)分析；⑦施工過程動態(tài)演示和回放。

1.1、虛擬仿真施工主要包含以下技術(shù)體系:

1.1.1、三維建模技術(shù)

運用三維建模和建筑信息模型（BIM）技術(shù)，建立用于進(jìn)行虛擬施工和施工過程控制、成本控制的施工模型。該模型能將工藝參數(shù)與影響施工的屬性聯(lián)系起來，以反應(yīng)施工模型與設(shè)計模型之間的交互作用，施工模型要具有可重用性，因此必須建立施工產(chǎn)品主模型描述框架，隨著產(chǎn)品開發(fā)和施工過程的推進(jìn)，模型描述日益詳細(xì)。通過BIM技術(shù)，保持模型的一致性及模型信息的可繼承性，實現(xiàn)虛擬施工過程各階段和各方面的有效集成。

1.1.2、仿真技術(shù)

計算機仿真是應(yīng)用計算機對復(fù)雜的現(xiàn)實系統(tǒng)經(jīng)過抽象和簡化形成系統(tǒng)模型，然后在分析的基礎(chǔ)上運行此模型，從而得到系統(tǒng)一系列的統(tǒng)計性能。基本步驟為；研究系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)模型確定仿真算法建立仿真模型運行仿真模型輸出結(jié)果，包括數(shù)值仿真、可視化仿真和虛擬現(xiàn)實VR仿真。

1.1.3、優(yōu)化技術(shù)

優(yōu)化技術(shù)將現(xiàn)實的物理模型經(jīng)過仿真過程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型以后，通過設(shè)定優(yōu)化目標(biāo)和運算方法，在制定的約束條件下，使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)，從而為決策者提供科學(xué)的、定量的依據(jù)。它使用的方法包括：線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、運籌學(xué)、決策論和對策論等。

1.1.4、虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬建造是在虛擬環(huán)境下實現(xiàn)的，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是虛擬建造系統(tǒng)的核心技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一門融合了人工智能、計算機圖形學(xué)、人機接口技術(shù)、多媒體工業(yè)建筑技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)、機械技術(shù)等高新技術(shù)的綜合信息技術(shù)。目的是利用計算機硬件、軟件以及各種傳感器創(chuàng)造出一個融合視覺、聽覺、觸覺甚至嗅覺，讓人身臨其境的虛擬環(huán)境。操作者沉浸其中并與之交互作用，通過多種媒體對感官的刺激，獲得對所需解決問題的清晰和直觀的認(rèn)識。

2、逆作法施工技術(shù)：施工原理：逆作法是建筑基坑支護(hù)的一種施工技術(shù)，它通過合理利用建（構(gòu)）筑物地下結(jié)構(gòu)自身的抗力，達(dá)到支護(hù)基坑的目的。逆作法是將地下結(jié)構(gòu)的外墻作為基坑支護(hù)的擋墻（地下連續(xù)墻）、將結(jié)構(gòu)的梁板作為擋墻的水平支撐、將結(jié)構(gòu)的框架柱作為擋墻支撐立柱的自上而下作業(yè)的基坑支護(hù)施工方法。根據(jù)基坑支撐方式，逆作法可分為全逆作法、半逆作法和部分逆作法三種。逆作法設(shè)計施工的關(guān)鍵是節(jié)點問題，即墻與梁板的連接，柱與梁板的連接，它關(guān)系到結(jié)構(gòu)體系能否協(xié)調(diào)工作，建筑功能能否實現(xiàn)。優(yōu)點：節(jié)地、節(jié)材、環(huán)保、施工效率高，施工總工期短。缺點：目前市場使用該技術(shù)較少，安全可靠性小。

預(yù)制混凝土裝配整體式接受施工技術(shù)：預(yù)制混凝土裝配整體式結(jié)構(gòu)施工，指采用工業(yè)化生產(chǎn)方式，將工廠生產(chǎn)的主體構(gòu)配件（梁、板、柱、墻以及樓梯、陽臺等）運到現(xiàn)場，使用起重機械將構(gòu)配件吊裝到設(shè)計指定的位置，再用預(yù)留插筋孔壓力注漿、鍵槽后澆混凝土或后澆疊合層混凝土等方式將構(gòu)配件及節(jié)點連成整體的施工方法。優(yōu)點：速度快、質(zhì)量易于控制、節(jié)省材料、降低工程造價、構(gòu)件外觀質(zhì)量好、耐久性好以及減少現(xiàn)場濕作業(yè)，低碳環(huán)保等諸多優(yōu)點。

3、預(yù)制混凝土裝配整體式結(jié)構(gòu)施工技術(shù)：預(yù)制混凝土裝配整體式結(jié)構(gòu)施工，指采用工業(yè)化生產(chǎn)方式，將工廠生產(chǎn)的主體構(gòu)配件（梁、板、柱、墻以及樓梯、陽臺等）運到現(xiàn)場，使用起重機械將構(gòu)配件吊裝到設(shè)計指定的位置，再用預(yù)留插筋孔壓力注漿、鍵槽后澆混凝土或后澆疊合層混凝土等方式將構(gòu)配件及節(jié)點連成整體的施工方法。具有建造速度快、質(zhì)量易于控制、節(jié)省材料、降低工程造價、構(gòu)件外觀質(zhì)量好、耐久性好以及減少現(xiàn)場濕作業(yè)，低碳環(huán)保等諸多優(yōu)點。尤其預(yù)應(yīng)力疊合梁、疊合板組成的樓蓋結(jié)構(gòu)，更具有承載力大、整體性好、抗裂度高、減少構(gòu)件截面、減輕結(jié)構(gòu)自重和節(jié)省鋼筋等特點，完全符合“四節(jié)一環(huán)保”的綠色施工標(biāo)準(zhǔn)。其主要結(jié)構(gòu)形式有：預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配整體式框架結(jié)構(gòu)；預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)；預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合梁、板、樓蓋結(jié)構(gòu)；預(yù)制鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；預(yù)制鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)等。優(yōu)點：安拆方便、節(jié)約人工、質(zhì)量高等優(yōu)點。

4、自密實混凝土技術(shù)：混凝土拌合物不需要振搗僅依靠自重即能充滿模板、包裹鋼筋并能夠保持不離析和均勻性,達(dá)到充分密實和獲得最佳的性能的混凝土,屬于高性能混凝土的一種。自密實混凝土技術(shù)主要包括自密實混凝土流動性、填充性、保塑性控制技術(shù)；自密實混凝土配合比設(shè)計；自密實混凝土早期收縮控制技術(shù)。優(yōu)點：減少氣泡、蜂窩麻面，澆筑量大，澆筑深度、高度大的工程結(jié)構(gòu)；配筋密實、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、薄壁、鋼管混凝土等施工空間受限制的工程結(jié)構(gòu)；工程進(jìn)度緊、環(huán)境噪聲受限制、或普通混凝土不能實現(xiàn)的工程結(jié)構(gòu)。

5、早拆模板施工技術(shù)：早拆模板施工技術(shù)是指利用早拆支撐頭、鋼支撐或鋼支架、主次梁等組成的支撐系統(tǒng)，在底模拆除時的混凝土強度要求符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204表4.3.1規(guī)定時，保留一部分狹窄底模板、早拆支撐頭和養(yǎng)護(hù)支撐后拆，使拆除部分的構(gòu)件跨度在規(guī)范允許范圍內(nèi)，實現(xiàn)大部分底模和支撐系統(tǒng)早拆的模板施工技術(shù)。優(yōu)點：早拆模板成套技術(shù)可以大量節(jié)省模板一次投入量，減少模板配置量的1/3～1/2；可以縮短施工工期50%左右，加快施工速度，提高工效30%以上；可以延長模板使用壽命，節(jié)省施工費用20%以上。缺點：裝拆不方便，標(biāo)程標(biāo)高調(diào)整不方便。

6、預(yù)拌砂漿技術(shù)：預(yù)拌砂漿是指由專業(yè)生產(chǎn)廠生產(chǎn)的，用于建設(shè)工程中的各類砂漿拌合物，預(yù)拌砂漿分為干拌砂漿和濕拌砂漿兩種。優(yōu)點：施工方便，不需要現(xiàn)場人工手動預(yù)拌，專業(yè)公司預(yù)拌可保證建筑質(zhì)量。

7、外墻體自保溫體系施工技術(shù)：墻體自保溫體系是指以蒸壓加氣混凝土、陶粒增強加氣砌塊和硅藻土保溫砌塊（磚）等制成的蒸壓粉煤灰磚、蒸壓加氣混凝土砌塊和陶粒砌塊等為墻體材料，輔以節(jié)點保溫構(gòu)造措施的自保溫體系。即可滿足夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)節(jié)能50％的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)點：節(jié)省造價成本，減少工程進(jìn)度等優(yōu)點。

8、綠色環(huán)保施工技術(shù)應(yīng)用：基坑施工降水回收利用技術(shù)、工業(yè)廢渣及（空心）砌塊應(yīng)用技術(shù)、硬泡聚氨酯外墻噴涂保溫施工技術(shù)、建筑外遮陽技術(shù)、植生混凝土、透水混凝土。

第8篇：虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點范文

一、農(nóng)學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)中存在的問題

1.重理論輕實踐

許多高校長期以來視實驗教學(xué)為整個教學(xué)活動的從屬部分，在農(nóng)業(yè)院校也存在這種教學(xué)傾向，過于看重理論教學(xué)，輕視實驗教學(xué)，教師在理論教學(xué)和績效考核等重重壓力下疲于應(yīng)付實驗教學(xué)，學(xué)生上實驗課僅僅是為了完成學(xué)習(xí)任務(wù)，影響了學(xué)生將所學(xué)理論應(yīng)用于實踐的能力，不利于培養(yǎng)復(fù)合型人才和創(chuàng)新性人才。

2.實驗課程分散，缺少思考和創(chuàng)造空間

大多數(shù)農(nóng)業(yè)高校設(shè)置的實驗課依附于理論課，實驗項目圍繞具體教學(xué)內(nèi)容量身設(shè)計，與實驗相關(guān)聯(lián)的是分散的、缺乏聯(lián)系的知識點或知識單元，實驗課程結(jié)構(gòu)缺乏連貫性和系統(tǒng)性。驗證性的實驗多，綜合性、設(shè)計性、研究性的實驗少。[1]學(xué)生面對和解決問題的過程就是驗證一個個知識點或知識單元的過程，缺少思考、缺乏創(chuàng)造。

3.師資力量不夠

一方面是實驗指導(dǎo)教師的數(shù)量不夠，實驗教學(xué)中大量的操作技巧需要詳細(xì)的講解和演示，全方位的觀察體會尤為重要，以班級教學(xué)制為教學(xué)組織形式的普通農(nóng)業(yè)高校難以實現(xiàn)，更不能要求指導(dǎo)教師在逐步進(jìn)行的實驗環(huán)節(jié)中實時掌握每個學(xué)生的情況。另一方面是實驗儀器設(shè)備的缺乏，有些農(nóng)業(yè)類專業(yè)的實驗要進(jìn)行長期不斷的觀察和研究，儀器設(shè)備使用更為頻繁。實驗室大型儀器、部分精密儀器套數(shù)較少，往往要很多學(xué)生合用一臺儀器做實驗，在有限的時間內(nèi)，部分學(xué)生根本上不了手操作。[2]

4.教學(xué)方法缺乏靈活性

許多實驗教學(xué)由指導(dǎo)教師主導(dǎo)開展，整個實驗過程按部就班進(jìn)行，在實驗之間的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，指導(dǎo)教師包辦了實驗儀器的調(diào)試。實驗開始首先講解基本原理和操作步驟，再做完整的操作演示，學(xué)生按照羅列出來的實驗步驟逐步逐項地操作，如此進(jìn)行的實驗過程可以保證順利完成知識的傳授，但缺少了嘗試和試驗的意義，學(xué)生實驗前缺少主動探究，實驗中缺乏獨立的見解，更不會嘗試其它的實驗步驟、探索更好的實驗方法，整個實驗是簡單的模仿行為。這種實驗做得越多，學(xué)生思考問題的能力就會越差，思維長久地處于被抑制的狀態(tài)，更加不愿意查閱資料解決問題，形成惡性循環(huán)。

二、物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真平臺與農(nóng)學(xué)類教學(xué)實驗的契合點

當(dāng)前，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動計算等新技術(shù)逐步廣泛應(yīng)用，教育部《教育信息化“十三五”規(guī)劃》明確提出：“ 積極利用云計算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，創(chuàng)新資源平臺、管理平臺的建設(shè)、應(yīng)用模式……深化信息技術(shù)與教育教學(xué)的融合發(fā)展?！盵3]結(jié)合多年教學(xué)改革的實踐經(jīng)驗，我們認(rèn)為：應(yīng)充分依托信息技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，以解決現(xiàn)行教學(xué)體制下學(xué)生人數(shù)多、教師數(shù)量少、學(xué)時受限、動手操作不夠等實驗教學(xué)問題。近年來異軍突起的物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真技術(shù)，是應(yīng)用信息技術(shù)解決農(nóng)業(yè)高校實驗教學(xué)存在問題的可行途徑。

虛擬仿真技術(shù)包括虛擬現(xiàn)實技術(shù)和仿真技術(shù)，是用一個虛擬系統(tǒng)模仿一個真實系統(tǒng)的技術(shù)，是融合了多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的綜合性信息技術(shù)。是利用計算機創(chuàng)建一個可視化實驗操作環(huán)境，通過操作虛擬實驗儀器或設(shè)備進(jìn)行各種實驗，達(dá)到與真實實驗相一致的教學(xué)目的和要求。[4]

物聯(lián)網(wǎng)是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)、傳感器等信息技術(shù)發(fā)展而逐漸成熟的科技產(chǎn)物。其工作原理是通過各種信息傳感設(shè)備，按照約定的通信協(xié)議，將物與物、人與物之間連接起來，接入各種網(wǎng)絡(luò)或者互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交換，從而實現(xiàn)智能化識別、定位、監(jiān)控和管理的一種信息網(wǎng)絡(luò)。作為感知、傳輸和應(yīng)用信息的技術(shù)，在農(nóng)業(yè)類專業(yè)的實驗課程中有充分的施展空間。物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真平臺，是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的虛擬仿真系統(tǒng)，是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、運輸、銷售過程中實現(xiàn)物物相連，按照物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議交換信息，在整個產(chǎn)供鏈中實現(xiàn)信息的采集、傳輸和應(yīng)用，利用仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)建虛擬的實驗儀器和實驗環(huán)境，學(xué)生通過人機交互的界面操作虛擬的儀器設(shè)備，充當(dāng)真實的實驗工具，而實驗?zāi)荜P(guān)聯(lián)真實的農(nóng)業(yè)場景，用以幫助學(xué)生獲得身臨其境的體驗，從而達(dá)到與真實實驗相一致的目標(biāo)。

物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真教學(xué)與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)相比，具有鮮明的技術(shù)優(yōu)勢。主要包括多媒體技術(shù)、人機交互技術(shù)、可視化技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)。多媒體技術(shù)采用形象、直觀、生動的操作界面，對圖形、圖像、文字、音頻、視頻等媒體對象進(jìn)行處理，可以通過動畫剖析難以說明的原理，有助于原理演示和輔助操作訓(xùn)練。人機交互技術(shù)提供?O置場景、操作儀器設(shè)備的接口，幫助教師和學(xué)生完成操作過程。可視化技術(shù)可將大量的數(shù)據(jù)或者場景以圖形、圖表或者動畫的方式展示出來，比如揭示農(nóng)田場景中各環(huán)境變量間的關(guān)系。仿真技術(shù)采用了虛擬的外殼和虛擬的環(huán)境，易于在多個計算機終端上進(jìn)行教學(xué)。[5]物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)彌補了虛擬仿真技術(shù)的不足，使學(xué)生在觀察、操作、總結(jié)等實驗過程中感受真實存在的農(nóng)業(yè)場景，獲得親身經(jīng)歷的經(jīng)驗，避免理想實驗條件下所導(dǎo)致的實驗結(jié)果差異，又能支持實驗的在線批改、智能指導(dǎo)，實現(xiàn)線上學(xué)習(xí)。

三、農(nóng)業(yè)院校開展物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真實驗教學(xué)的實踐案例分析

1.智能農(nóng)業(yè)實驗教學(xué)

該實驗主要結(jié)合農(nóng)田場景、溫室大棚場景、倉庫場景，借助于智能傳感器，對各種場景進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、查詢和控制。傳感器所采集的信息主要有四類。農(nóng)業(yè)傳感信息，如溫度、濕度、壓力、氣體濃度、生命體特征等；農(nóng)業(yè)物品屬性信息，如物品名稱、型號、價格等；農(nóng)業(yè)工作狀態(tài)信息，如儀器、設(shè)備的工作參數(shù)等；農(nóng)業(yè)地理位置信息，如作物、物品所處的地理位置等。學(xué)生在該仿真系統(tǒng)需要設(shè)置三維場景，主要根據(jù)系統(tǒng)提供的接口，通過上位機程序的編制來控制智能農(nóng)業(yè)的各個設(shè)備，調(diào)節(jié)場景中的環(huán)境參數(shù)，為農(nóng)作物的生長發(fā)育調(diào)整最優(yōu)化的環(huán)境。學(xué)生通過對智能農(nóng)業(yè)的認(rèn)識和對作物成長規(guī)律的熟悉，結(jié)合現(xiàn)實中對智能農(nóng)業(yè)產(chǎn)供鏈的理解，能更好地掌握系統(tǒng)的核心原理，也培養(yǎng)了學(xué)生的實際應(yīng)用和創(chuàng)新能力。當(dāng)操作結(jié)束離開實驗室，可以通過發(fā)送手機短信到相應(yīng)場景的服務(wù)器，請求返回相應(yīng)監(jiān)控場景的信息，也可以通過瀏覽器訪問服務(wù)器，從而遠(yuǎn)程實時查看各個監(jiān)控點的相關(guān)信息。

2.智能花園實驗教學(xué)

該實驗是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計等相關(guān)課程的綜合實驗，仿真平臺的智能傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過ZigBee技術(shù)組建的局域網(wǎng)傳輸?shù)椒?wù)器端，設(shè)計出智能花園實時監(jiān)測系統(tǒng)。該實驗與溫室大棚花卉養(yǎng)種植場景相結(jié)合，采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，由實時監(jiān)測單元、智能管理單元和信息網(wǎng)絡(luò)單元構(gòu)成，學(xué)生在試驗中可以完成對花園的實時監(jiān)測和智能控制，監(jiān)測傳感器采集的溫度、濕度、光照強度、土壤水分和PH值等信息，當(dāng)學(xué)生離開實驗室環(huán)境后，還可以遠(yuǎn)程登錄服務(wù)器網(wǎng)站查看花園的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

3.食品溯源實驗教學(xué)

近些年食品安全問題受到了廣泛的社會關(guān)注，食品溯源的重要性日益突出。食品生產(chǎn)過程環(huán)節(jié)眾多，各個環(huán)節(jié)的實踐地點相距很遠(yuǎn)，難以組織學(xué)生全程參與到企業(yè)及相關(guān)研究機構(gòu)的食品溯源中。食品安全溯源實驗針對這種情形而設(shè)計，實驗?zāi)M農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)、運輸、銷售過程中的信息采集、傳送、讀取和查詢，綜合應(yīng)用了傳感器技術(shù)、嵌入式開發(fā)技術(shù)、智能終端技術(shù)、二維碼技術(shù)、射頻識別技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。仿真平臺模擬了兩條企業(yè)網(wǎng)――生豬溯源模擬系統(tǒng)和蔬菜溯源模擬系統(tǒng)。生豬溯源模擬以豬耳標(biāo)作為生豬的身份標(biāo)識，模擬仿真生豬從生產(chǎn)、養(yǎng)殖、運輸?shù)戒N售的整個過程，學(xué)生實驗后能掌握生豬溯源過程和信息采集讀取的關(guān)鍵技術(shù)。蔬菜溯源系統(tǒng)模擬企業(yè)生產(chǎn)管理和蔬菜種植加工的流程，該仿真平臺系統(tǒng)分為企業(yè)服務(wù)器信息模擬、蔬菜種植過程信息采集、蔬菜運輸過程信息采集和蔬菜分裝銷售過程信息采集四個模塊。實驗將農(nóng)產(chǎn)品身份編碼與生產(chǎn)信息關(guān)聯(lián)起來，在整個產(chǎn)供鏈中實現(xiàn)各環(huán)節(jié)的可視化表達(dá)，學(xué)生即可從農(nóng)產(chǎn)品養(yǎng)種植加工、運輸?shù)搅闶劢K端信息進(jìn)行正向跟蹤，也可實現(xiàn)從食品零售終端到食品養(yǎng)種植相關(guān)信息的逆向溯源。實驗中學(xué)生只有動手操作才能模擬食品信息采集與查詢，直觀掌握食品安全溯源系統(tǒng)的整個流程與工作原理。

四、基于物聯(lián)網(wǎng)的虛擬仿真在實驗教學(xué)中的作用分析

1.豐富實驗資源

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)耗費資源與設(shè)備，存在實驗經(jīng)費的制約。虛擬仿真技術(shù)的運用，使實驗儀器和設(shè)備投入使用后不產(chǎn)生實際的實驗損耗，邊際成本趨近于零，是降低實驗室建設(shè)和管理成本的重要途徑。虛擬仿真平臺是現(xiàn)代信息化技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容深度融合的產(chǎn)物，[6]物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真平臺介入模擬儀器設(shè)備的功能和作用，豐富了實驗教學(xué)資源，實驗中學(xué)生能夠感受實際工作，有相當(dāng)多的動手操作機會。另一方面，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)要控制實驗變量和儀器參數(shù)的復(fù)雜程度，以保證整體實驗項目能夠開展，而仿真系統(tǒng)則允許學(xué)生以較為自由的尺度改變系統(tǒng)參數(shù)，再通過交互式和可視化的顯示，評估這些改變對系統(tǒng)的影響，有助于反思自己的實驗過程，形成元認(rèn)知。

2.節(jié)約時間投入

農(nóng)業(yè)類課程的實驗與教學(xué)實踐基地密不可分，實踐教學(xué)基地一般為涉農(nóng)業(yè)企業(yè)，大多情況下分布在離城市較遠(yuǎn)的地區(qū)，學(xué)校、教師和學(xué)生常常要面對安全、經(jīng)費、時間等一系列問題。一些實驗需要長期不斷地觀察監(jiān)測作物的生長和發(fā)育，奔波在學(xué)校和實踐基地之間的師生疲憊不堪而效果甚微。物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真平臺的介入，使相關(guān)實驗的實施變得更加可行，以智能農(nóng)業(yè)虛擬實驗為例，教師引導(dǎo)學(xué)生完成實驗環(huán)境的創(chuàng)設(shè)，采取實地布置和操控傳感器節(jié)點、設(shè)置實驗數(shù)據(jù)回送的方式，之后采集數(shù)據(jù)、觀察監(jiān)測就不需要前往田間地頭測量記錄，而是從系統(tǒng)獲取實時的檢測結(jié)果。由此來看，物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真平臺一方面節(jié)省了實驗經(jīng)費，長期觀測的實驗數(shù)據(jù)更全面，研究更充分；另一方面節(jié)省教師和學(xué)生野外采集數(shù)據(jù)的時間，降低活動的危險性，也有助于解決校外研究性學(xué)習(xí)和校內(nèi)課堂教學(xué)的矛盾。

3.促進(jìn)學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變

仿真實驗?zāi)艽蚱茣r間和地域的限制，無論在校內(nèi)還是校外，實驗支持學(xué)生通過手機、平板等移動設(shè)備訪問全面開放的虛擬實驗室，充分利用有限的教?W資源，適應(yīng)了移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下“碎片化”的移動學(xué)習(xí)。移動學(xué)習(xí)更強調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)行為以及學(xué)習(xí)地點的可移動性，因此自主學(xué)習(xí)和移動學(xué)習(xí)狀態(tài)在該類學(xué)習(xí)中體現(xiàn)得更為突出一些。[7]通過移動學(xué)習(xí)進(jìn)行探索和研究，學(xué)生鍛煉了解決問題的能力，提升了創(chuàng)新能力，個性得到發(fā)展。學(xué)生在課堂教學(xué)中理解相關(guān)理論知識后，先在虛擬實驗教學(xué)中認(rèn)識元器件，練習(xí)仿真儀器設(shè)備的使用和操作，再進(jìn)入真實的實驗室環(huán)境，實驗操作就更加明白自如，花費的時間更少。用虛擬的實驗儀器，學(xué)生不必謹(jǐn)小慎微地?fù)?dān)心實驗安全和設(shè)備損耗等問題，可以大膽嘗試自擬、自選實驗題目，自行組織實驗，系統(tǒng)支持自動批改，智能指導(dǎo)、實驗報告的在線批改等，也可方便地進(jìn)行實驗的過程管理和實驗統(tǒng)計，將教師的灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鲗W(xué)習(xí)與課堂學(xué)習(xí)相結(jié)合的混合式學(xué)習(xí)。

第9篇：虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點范文

關(guān)鍵詞 編程；軟件；matlab；仿真技術(shù)；測控系統(tǒng)

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671―7597（2013）031-092-01

現(xiàn)在全世界范圍內(nèi)都在大力發(fā)展工業(yè)、服務(wù)業(yè)、航天航空及計算機產(chǎn)業(yè)，這些產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域也在不斷的發(fā)展和壯大，但是檢測和控制也就顯得越來越困難，需要有更加先進(jìn)的測控系統(tǒng)和測控系統(tǒng)設(shè)計。測控系統(tǒng)的設(shè)計通常是一個模擬和仿真的過程，通過電子計算機技術(shù)及軟件編程，提供一個模擬和仿真測控系統(tǒng)工作的平臺。20世紀(jì)80年代以來，我國測控系統(tǒng)設(shè)計開始走上正軌，并且不斷學(xué)習(xí)和吸收國外先進(jìn)的測控技術(shù)，但是隨著電子技術(shù)和數(shù)字信息技術(shù)的發(fā)展以前的測控系統(tǒng)逐漸不能夠適應(yīng)時代的需求。在測控系統(tǒng)設(shè)計過程中需要不斷的對系統(tǒng)工作過程進(jìn)行仿真模擬，不斷的進(jìn)行各種參數(shù)的修改和運算，以前測控系統(tǒng)模擬和仿真技術(shù)不能夠很好的適應(yīng)設(shè)計需求，所以需要有更加先進(jìn)的仿真平臺。

1 matlab及matlab仿真技術(shù)

Matlab是一個起源于美國的數(shù)學(xué)軟件，它能夠完成各種復(fù)雜的運算，還能夠用于數(shù)據(jù)的開發(fā)、數(shù)據(jù)的可視化、數(shù)據(jù)分析等，這款軟件一經(jīng)開發(fā)就迅速被人們所關(guān)注并且投入使用，尤其是在測控系統(tǒng)中。Matlab有兩個重要部分所組成即，matlab與Simulink，其中matlab主要用于數(shù)據(jù)的運算和開發(fā)等方面，它的原理和基礎(chǔ)是矩陣，用矩陣解決各種復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算問題，matlab要比C語言和fortran簡單和快捷的多，并且吸收了C、C++、JAVA等軟件的優(yōu)點，更為普及。Simulink則為模型建造、數(shù)據(jù)分析和仿真提供一個環(huán)境，Simulink不需要進(jìn)行許多步驟的書寫，使用非常簡單和快捷，而且仿真細(xì)節(jié)到位，能夠模仿真實的情況，現(xiàn)在許都領(lǐng)域已經(jīng)用Simulink軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真和模擬。

matlab仿真技術(shù)是基于matlab與Simulink的仿真技術(shù)，它能夠通過對復(fù)雜數(shù)據(jù)的運算、處理和分析，對模擬對象的工作和工作環(huán)境進(jìn)行仿真，這種技術(shù)能夠非常精致的模擬每一個細(xì)節(jié)。matlab仿真技術(shù)操作簡單、工作效率高，除了有同類別軟件一些功能（運算符號），還有矩陣和向量運算方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。matlab仿真技術(shù)的可視化功能也是非常強大的，在仿真過程中還能夠?qū)D像進(jìn)行處理，進(jìn)行動畫制作等高級指令。matlab仿真技術(shù)的可操作性也非常強，它軟件的數(shù)據(jù)源是可以根據(jù)用戶自身需要而改變的，對源文件進(jìn)行替換和修改，在仿真過程中能夠更加靈活和便捷。

2 matlab仿真技術(shù)在測控系統(tǒng)中的應(yīng)用

測控系統(tǒng)可以是單一的檢測系統(tǒng)或者是控制系統(tǒng)，但是一般情況下檢測與控制是相互聯(lián)系，緊密不分的兩部分，文章所指的測控系統(tǒng)包括檢測與控制兩方面。測控系統(tǒng)自產(chǎn)生以來大致有集中測控系統(tǒng)、DCS測控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)分布式測控系統(tǒng)，無論每一種測控系統(tǒng)，都是為了適應(yīng)時代的需求而產(chǎn)生與完善的，測控系統(tǒng)在設(shè)計過程中需要不斷的對各種參數(shù)和設(shè)備進(jìn)行調(diào)控和更改，這就需要對測控系統(tǒng)進(jìn)行模擬運轉(zhuǎn)和仿真。

現(xiàn)在的測控系統(tǒng)工作量較大，而且運算復(fù)雜、困難，在設(shè)計和投入使用前期需要有嚴(yán)格的仿真過程，在計算機技術(shù)和軟件編程技術(shù)快速發(fā)展的今天，仿真技術(shù)也在不斷的創(chuàng)新和突破。matlab仿真技術(shù)就是用matlab軟件對測控系統(tǒng)的運作進(jìn)行建模，對其現(xiàn)實中的工作進(jìn)行仿真，把各方面的數(shù)據(jù)和設(shè)備調(diào)配到最佳的工作狀態(tài)，使整個測控系統(tǒng)的工作效率達(dá)到最高，然后系統(tǒng)才能夠投入使用。

matlab仿真技術(shù)能夠通過Simulink預(yù)定義庫模塊即，建造測控系統(tǒng)的庫模塊，然后通過交互式的圖形編輯器組合和管理較為直觀的模塊視圖，再通過軟件的一些功能進(jìn)行代碼和程序的生成，就能夠達(dá)到模型建立的效果。在Simulink測控系統(tǒng)仿真模型庫中整個測控系統(tǒng)仿真的流程是：信號的產(chǎn)生與輸出、編碼、解碼、調(diào)試、解調(diào)，而且可以通過仿真模式對整個測控系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)進(jìn)行仿真。在matlab仿真技術(shù)中能夠使測控系統(tǒng)在虛擬的工作環(huán)境中運轉(zhuǎn)，并且能夠?qū)ο到y(tǒng)各項數(shù)據(jù)和配置進(jìn)行無限次的修改，直到滿足測控要求之后。matlab仿真技術(shù)是基于matlab與Simulink的，通過一些代碼和數(shù)據(jù)的處理、運算，發(fā)出一定的指令進(jìn)行建模，而且它的可視性非常強，能夠很直觀的進(jìn)行仿真過程，為測控系統(tǒng)的設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。

matlab仿真技術(shù)在測控系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠為測控系統(tǒng)的設(shè)計提供較為真實的模型和運作環(huán)境，并且不斷的進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的調(diào)控，為測控系統(tǒng)投入使用高效運作提供依據(jù)。

3 結(jié)束語

測控系統(tǒng)的發(fā)展從簡單到復(fù)雜，從低效到高效已經(jīng)有了一定的發(fā)展歷史和基礎(chǔ)，matlab仿真技術(shù)在測控系統(tǒng)中的應(yīng)用更加豐富了仿真系統(tǒng)的設(shè)計方案。matlab仿真技術(shù)能夠為測控系統(tǒng)提供一定的依據(jù)，在matlab仿真系統(tǒng)的輔助下，測控系統(tǒng)能夠進(jìn)行不斷的優(yōu)化和創(chuàng)新，使其能夠更加實用復(fù)雜的工作和工作環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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[3]鐘麟，王峰.MATLAB仿真技術(shù)與應(yīng)用教程[M].國防工業(yè)出版社，2004.