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第1篇：虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)；建筑工程；施工

近年來(lái)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)也開(kāi)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(duì)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(dòng)化系統(tǒng)等等，這些計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用對(duì)傳統(tǒng)施工理論是一種改造與發(fā)展，同時(shí)也為傳統(tǒng)的施工方法帶來(lái)了新的理念，目前在建筑施工過(guò)程中應(yīng)用虛擬技術(shù)已經(jīng)成為可能，通過(guò)虛擬技術(shù)的應(yīng)用，建筑施工將會(huì)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)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(shí)技術(shù)主要結(jié)合了計(jì)算機(jī)方針技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)以及現(xiàn)實(shí)技術(shù)等多種學(xué)科的優(yōu)勢(shì)于一身，使人機(jī)交互對(duì)話成為了可能，為其提供了更加真實(shí)、直接的三維界面，同時(shí)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(shí)會(huì)產(chǎn)生一種身臨其境的感覺(jué)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一方面結(jié)合了仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，另一方面為用戶提供更加真實(shí)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(dòng)態(tài)模型的一種實(shí)驗(yàn)方式，具有經(jīng)濟(jì)性與安全性的優(yōu)勢(shì)，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(shí)技術(shù)主要指在工程施工過(guò)程中對(duì)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(duì)位置，在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)多種方法，對(duì)工況應(yīng)力進(jìn)行計(jì)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(guò)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(yàn)基礎(chǔ)上，從這一方面來(lái)說(shuō)具有一定的局限性。與此同時(shí)，現(xiàn)代建筑都具有鮮明的個(gè)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(lái)，并將方案的對(duì)比定量完成，這對(duì)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(shí)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(duì)施工工藝進(jìn)行試驗(yàn)的成本，幫助施工人員革新思路，同時(shí)還可以將新技術(shù)的成效完美的展示出來(lái)，大大縮短新技術(shù)的引入與推廣時(shí)間。

（三）施工管理更加便利

施工仿真技術(shù)可以對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行事先的模擬，在模擬的過(guò)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(shí)找出來(lái)，并采取相應(yīng)的措施對(duì)這些隱患區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)化，使施工現(xiàn)場(chǎng)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(guò)程情況直觀的顯示出來(lái)，有了這種技術(shù)的幫助，操作人員就可以更加全面的來(lái)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(jì)

施工虛擬仿真技術(shù)可以對(duì)設(shè)計(jì)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(jì)效果將會(huì)更加令人滿意。同時(shí)，設(shè)計(jì)的方針對(duì)設(shè)計(jì)單位與施工單位以及業(yè)主之間進(jìn)行設(shè)計(jì)交底也是非常有利的。

（六）建筑市場(chǎng)管理

在招標(biāo)過(guò)程中，施工虛擬技術(shù)可以直觀的對(duì)比各方的成效，評(píng)標(biāo)的公正性與透明度因此得到增加，這對(duì)建筑市場(chǎng)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(kāi)發(fā)一定會(huì)帶動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)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(dòng)城市規(guī)劃的優(yōu)化和虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)始終作為一門(mén)新興科學(xué)而存在，虛擬建造直到現(xiàn)在也沒(méi)有得到一個(gè)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(jì)算機(jī)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(wèn)題主要有：1）虛擬仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用對(duì)硬件的要求比較高，而且要在專(zhuān)用的實(shí)驗(yàn)室或工作站中進(jìn)行，進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)需要投入大量的人力和資金，同時(shí)演示過(guò)程中還會(huì)受到設(shè)備的限制，移動(dòng)起來(lái)也不是很方便。2）在開(kāi)發(fā)單項(xiàng)工程時(shí)，需要用到從國(guó)外進(jìn)口的VR軟件平臺(tái)。因?yàn)楝F(xiàn)在工程施工中幾乎沒(méi)有成型的虛擬仿真系統(tǒng)軟件，所以需要開(kāi)發(fā)一個(gè)新項(xiàng)目，這需要較高的成本，開(kāi)發(fā)出的系統(tǒng)應(yīng)該是專(zhuān)用的集成型的軟件系統(tǒng)，從而為單項(xiàng)工程的開(kāi)發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3）現(xiàn)階段我國(guó)的一些建筑集團(tuán)已經(jīng)建立了屬于自己的設(shè)計(jì)研究院，這無(wú)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(guó)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(jī)構(gòu)也開(kāi)始極力開(kāi)發(fā)工程施工中涉及的技術(shù)軟件，在工程實(shí)踐等方面對(duì)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(jì)算機(jī)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(lái)越廣泛，相關(guān)軟件也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，同時(shí)新的仿真平平臺(tái)、計(jì)算方法以及編程技術(shù)將會(huì)體現(xiàn)出更好的可擴(kuò)展性，并在多種領(lǐng)域中得到應(yīng)用。此外，對(duì)仿真系統(tǒng)進(jìn)行的微機(jī)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(shí)在微機(jī)上的應(yīng)用成為了可能。通過(guò)對(duì)集成型、通用性施工軟件的開(kāi)發(fā)，一定會(huì)加快軟件的普及速度，并使單項(xiàng)工程的開(kāi)發(fā)成本得到降低。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，目前高新技術(shù)已經(jīng)開(kāi)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(shí)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜曉剛. 虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用分析[J]. 中華民居，2011，（6）.

[2]鄭亞文. 虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究[J]. 施工技術(shù)，2009，（12）.

第2篇：虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)范文

（北京理工大學(xué)軟件學(xué)院，北京100081）

摘要：在信息時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)交流無(wú)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(kuò)大了人們的社交范圍，而且改變了人們的生活方式。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)作為一門(mén)專(zhuān)門(mén)利用計(jì)算機(jī)軟件模擬實(shí)際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)，為促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)社會(huì)的交流提供了較好的技術(shù)基礎(chǔ)。本文通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)虛擬交流平臺(tái)的研究，對(duì)仿真技術(shù)在促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)交流方面的技術(shù)突破點(diǎn)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(lèi)號(hào)：O245文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—1580（2015）02—0151—02

本文受?chē)?guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAH38F01-05）資助。

收稿日期：2014—09—12

作者簡(jiǎn)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(jì)算機(jī)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(tái)及其發(fā)展趨勢(shì)

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(tái)，極大地提升了交流的即時(shí)性和效率。

當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)主要包括即時(shí)通信交流平臺(tái)、信息互動(dòng)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)商品交易平臺(tái)和在線交流平臺(tái)。無(wú)論人們?cè)谀囊粋€(gè)平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交流，對(duì)交流過(guò)程的快速、真實(shí)、便利的追求都永無(wú)止境，這極大地推動(dòng)了仿真技術(shù)等計(jì)算機(jī)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(tái)的種類(lèi)越來(lái)越多，網(wǎng)絡(luò)交流的方式越來(lái)越繁雜，但是，單一的網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)無(wú)法滿足人們的需要，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)不僅能實(shí)現(xiàn)“現(xiàn)實(shí)人”與“虛擬人”的交流，還將實(shí)現(xiàn)“現(xiàn)實(shí)人”、“虛擬人”以及“虛擬物”之間的交流。其次，網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)畢竟都是虛擬環(huán)境下的交流，無(wú)法滿足人們相互之間真實(shí)的精神情感交流的需要。隨著計(jì)算機(jī)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(wú)障礙交流必將成為新的發(fā)展趨勢(shì)，追求虛擬現(xiàn)實(shí)世界成為計(jì)算機(jī)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(shí)間和空間變化的仿真過(guò)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(shí)時(shí)繪制、圖像生成、多通道及多視點(diǎn)顯示、人機(jī)交互、分布式與并行計(jì)算、軟件工程學(xué)、效果評(píng)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(dòng)化。隨著網(wǎng)絡(luò)交流的不斷深化和發(fā)展，實(shí)體動(dòng)態(tài)、智能視點(diǎn)選取成為可視化軟件的發(fā)展潮流。1.實(shí)體動(dòng)態(tài)生成。在仿真開(kāi)始前先在想定仿真節(jié)點(diǎn)編制好態(tài)勢(shì)變化的想定文件，在仿真過(guò)程中通過(guò)節(jié)點(diǎn)的仿真軟件對(duì)想定文件進(jìn)行動(dòng)態(tài)解析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同仿真節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)匹配。實(shí)體動(dòng)態(tài)生成技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于將網(wǎng)絡(luò)交流的不同需求進(jìn)行分散化建模，簡(jiǎn)化了仿真建模的復(fù)雜性。2.視點(diǎn)智能選取。Vega是可視化視點(diǎn)選取使用較為廣泛的工具，帶有靜止、運(yùn)動(dòng)模式等多種視點(diǎn)方式，但是，Vega等工具的固定觀看模式無(wú)法充分體現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)仿真過(guò)程中各個(gè)實(shí)體、事件、環(huán)境、場(chǎng)景、系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)變化情況，要實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的視點(diǎn)管理，就需要全局漫游、俯視以及智能眼視點(diǎn)等模式。

（二）可視化仿真建模的三維實(shí)體柔性技術(shù)。智能視點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)具有固定實(shí)體的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真，對(duì)于沒(méi)有固定形狀，并且隨著時(shí)間和過(guò)程不斷變化的實(shí)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(guò)對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)特性、機(jī)理以及作用建立起這些柔性體特殊的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，進(jìn)行可視化繪制，實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性體的三維仿真。

（三）可視化仿真實(shí)時(shí)性和逼真度的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)和逼真是虛擬網(wǎng)絡(luò)交流追求的兩個(gè)重點(diǎn)，在技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上實(shí)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(dòng)力。在硬件方面，通過(guò)提升計(jì)算機(jī)運(yùn)行芯片的計(jì)算性能和處理模式來(lái)實(shí)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(jì)算、分布式計(jì)算，可以逐步優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)和代碼，減少計(jì)算量，從而提升繪制速度。

（四）非視覺(jué)物理量的可視化技術(shù)。在現(xiàn)實(shí)社會(huì)中不僅存在看得見(jiàn)、摸得到的實(shí)體，還存在不可見(jiàn)的非視覺(jué)物理量

（例如磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)、水聲場(chǎng)、電場(chǎng)等）

。要實(shí)現(xiàn)虛擬社會(huì)交流的真實(shí)性，非視覺(jué)物理量的可視化技術(shù)也是非常重要的突破。非視覺(jué)物理量可視化仿真的關(guān)鍵技術(shù)是三維數(shù)據(jù)場(chǎng)仿真，一般通過(guò)兩個(gè)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)：1.對(duì)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(jì)算機(jī)，再通過(guò)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(shí)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(shí)（VR）技術(shù)通過(guò)虛擬的“現(xiàn)實(shí)人”體驗(yàn)來(lái)表達(dá)、獲取信息，集合了多種計(jì)算機(jī)技術(shù)，例如人工智能、控制論、數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、實(shí)時(shí)計(jì)算技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、電子傳感技術(shù)、機(jī)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(shí)人”在自然環(huán)境中視、聽(tīng)、動(dòng)等行為的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù)。通過(guò)VR技術(shù)，創(chuàng)造出一個(gè)“現(xiàn)實(shí)人”可以與虛擬世界進(jìn)行對(duì)話、虛擬世界對(duì)“現(xiàn)實(shí)人”的行為作出反應(yīng)的人機(jī)交互環(huán)境，同時(shí)，表現(xiàn)出虛擬世界的自律、臨場(chǎng)感，使得“現(xiàn)實(shí)人”具有身臨其境的感覺(jué)，這也正是人們?cè)谶M(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)社會(huì)交流時(shí)所極力追求的體驗(yàn)。

（一）VR的視覺(jué)表現(xiàn)技術(shù)。真實(shí)感以及圖形圖像實(shí)時(shí)繪制是實(shí)現(xiàn)VR視覺(jué)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(qiáng)的真實(shí)感和實(shí)時(shí)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(jué)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(jué)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(shí)感光照計(jì)算、自然景物繪制以及紋理映射等；2.場(chǎng)景繪制技術(shù)，包括全光函數(shù)、光場(chǎng)計(jì)算、同心拼圖、全景拼圖等研究?jī)?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(tīng)覺(jué)表現(xiàn)技術(shù)。聽(tīng)覺(jué)是人類(lèi)感知世界的重要信息來(lái)源，虛擬社會(huì)中的每一個(gè)發(fā)聲體都是“現(xiàn)實(shí)人”感知虛擬社會(huì)信息的一個(gè)重要來(lái)源。事實(shí)上，我們?cè)诰W(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(wú)法體現(xiàn)虛擬社會(huì)聽(tīng)覺(jué)空間的真實(shí)感和立體感，而通過(guò)描述人的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)對(duì)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(shí)間差、聲級(jí)差等，可以建立起虛擬聽(tīng)覺(jué)空間（VAS），其中的聲音定位技術(shù)是實(shí)現(xiàn)三維逼真音效的關(guān)鍵技術(shù)。

（三）VR的力/觸覺(jué)表現(xiàn)技術(shù)。VR通過(guò)力/觸覺(jué)設(shè)備對(duì)力/觸覺(jué)信息（主要包括碰撞檢測(cè)和碰撞響應(yīng)）進(jìn)行高效處理，在客戶操作力/觸覺(jué)設(shè)備時(shí)，碰撞檢測(cè)算法對(duì)“現(xiàn)實(shí)人”與虛擬對(duì)象的碰撞情況進(jìn)行檢測(cè)，并在發(fā)生碰撞后運(yùn)行碰撞響應(yīng)策略。

（四）VR的嗅/味覺(jué)表現(xiàn)技術(shù)。在現(xiàn)實(shí)社會(huì)，人的嗅覺(jué)是由化學(xué)刺激產(chǎn)生的，而且氣味間細(xì)微的差別都會(huì)引發(fā)不同人的不同反應(yīng)，顯然，要對(duì)虛擬社會(huì)的嗅/味覺(jué)進(jìn)行高仿真，現(xiàn)在還存在一定的困難，這也將成為未來(lái)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(lái)進(jìn)行合成，但真實(shí)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(shí)現(xiàn)了虛擬社會(huì)的可視化和可交流，但離現(xiàn)實(shí)社會(huì)中人與人的真實(shí)交往還存在一定的差距，而且虛擬社會(huì)中“現(xiàn)實(shí)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(shí)現(xiàn)。

［

參考文獻(xiàn)］

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［3］王濤.基于UDK的數(shù)字校園虛擬現(xiàn)實(shí)引擎關(guān)鍵技術(shù)的研究［J］.軟件工程師，2014（4）.

第3篇：虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：優(yōu)化；多細(xì)節(jié)層次；遮擋屬性

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

目前虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)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(huà)面效果與系統(tǒng)流暢地運(yùn)行總是兩個(gè)相悖的需求。要做到畫(huà)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(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不流暢。這時(shí)候就需要考慮優(yōu)化的問(wèn)題，只有對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化才能很好地調(diào)和這兩個(gè)矛盾。在實(shí)際開(kāi)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(duì)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(shí)技術(shù)作為一種新型的人機(jī)交互技術(shù)具有沉浸、交互、構(gòu)想三個(gè)基本特性，其中沉浸性是指使用戶投入到計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中的能力，是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心。為了使用戶在使用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)時(shí)擁有沉浸感，必須實(shí)現(xiàn)圖形的實(shí)時(shí)繪制。實(shí)時(shí)繪制就是要求圖形顯示速度必須跟上視點(diǎn)移動(dòng)速度，消除遲滯現(xiàn)象。當(dāng)場(chǎng)景很簡(jiǎn)單，例如僅有幾百個(gè)多邊形，要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)繪制并不困難，但是，為了得到逼真的顯示效果，場(chǎng)景中往往有上萬(wàn)個(gè)多邊形，有時(shí)多達(dá)幾百萬(wàn)個(gè)多邊形，這就對(duì)圖形實(shí)時(shí)繪制提出了很高的要求[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)時(shí)，而計(jì)算機(jī)所提供的計(jì)算能力往往不能滿足復(fù)雜三維場(chǎng)景的實(shí)時(shí)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(jiǎn)稱(chēng)LOD）模型的概念，認(rèn)為當(dāng)物體覆蓋屏幕較小區(qū)域時(shí)，可以使用該物體描述較粗的模型，并給出了一個(gè)用于可見(jiàn)面判定算法的幾何層次模型，以便對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景進(jìn)行快速繪制。LOD技術(shù)在不影響畫(huà)面視覺(jué)效果的條件下，通過(guò)逐次簡(jiǎn)化景物的表面細(xì)節(jié)來(lái)減少場(chǎng)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(diǎn)和它很好地解決了虛擬仿真技術(shù)中流暢運(yùn)行和界面精美的矛盾，成為虛擬仿真領(lǐng)域的研究熱門(mén)，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(shí)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(guò)LOD參數(shù)可以設(shè)置物體根據(jù)所占畫(huà)面比例進(jìn)行面數(shù)增減，通俗地說(shuō)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(kāi)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(duì)象在屏幕中的顯示占總面積的80%以上時(shí)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(duì)象在屏幕中顯示面積為1%時(shí)，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(shí)時(shí)渲染，被遮擋的物體也會(huì)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(wèn)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(huì)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(lái)。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(chǎng)景中對(duì)象的復(fù)雜程度和數(shù)量等因素，視域范圍和深度也會(huì)對(duì)渲染有所影響。如果漫游的每一幀都顯示和處理所有場(chǎng)景數(shù)據(jù)是效率很低而且不必要的。將場(chǎng)景進(jìn)行分塊處理，在漫游中，只渲染攝像機(jī)能觀察到的場(chǎng)景分塊，對(duì)沒(méi)有進(jìn)入視角的場(chǎng)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(gè)方面：一方面是在建模階段對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行分塊處理，另一方面是在交互設(shè)計(jì)階段對(duì)不同的場(chǎng)景進(jìn)行調(diào)用及攝像機(jī)的視野范圍進(jìn)行設(shè)置即視錐體裁剪技術(shù)的運(yùn)用，通過(guò)縮小渲染深度，達(dá)到減少渲染對(duì)象的數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化。視錐體裁剪技術(shù)來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)的原理如圖2所示，攝像機(jī)的視野范圍可以看作是一個(gè)四棱錐，為了方便理解作者把立體空間平面化為實(shí)線所包圍的區(qū)域，渲染的范圍就是實(shí)線三角形，將攝像機(jī)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(shí)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(kāi)發(fā)中一般不會(huì)都用。根據(jù)系統(tǒng)開(kāi)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(guò)減少渲染范圍配合霧效的障眼法來(lái)處理了。

參考文獻(xiàn)：

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第4篇：虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：虛擬樣機(jī)技術(shù) 機(jī)械設(shè)計(jì) 方法研究

隨著經(jīng)濟(jì)全球化趨勢(shì)的不斷深化，國(guó)內(nèi)外的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，為了在激烈的國(guó)際和國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)一席之地，獲取長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，各個(gè)企業(yè)都在積極采取有效措施來(lái)提高自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)機(jī)械制造企業(yè)而言，如何在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出質(zhì)量高性能好的機(jī)械設(shè)備成為企業(yè)制勝的關(guān)鍵。由于虛擬樣機(jī)技術(shù)大大減少了機(jī)械設(shè)計(jì)所需的時(shí)間，因此高效利用虛擬樣機(jī)技術(shù)提高企業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的效率和效果成為機(jī)械企業(yè)設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)。

一、對(duì)虛擬樣機(jī)技術(shù)的基本認(rèn)識(shí)

1. 虛擬樣機(jī)技術(shù)的含義

當(dāng)前世界范圍內(nèi)對(duì)于虛擬樣機(jī)技術(shù)還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的概念，總的來(lái)講虛擬樣機(jī)技術(shù)就是以依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)而產(chǎn)生的數(shù)字模型來(lái)代替物理機(jī)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(duì)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、使用等全過(guò)程進(jìn)行比較準(zhǔn)確的分析和測(cè)試，從而對(duì)其中存在的不足及時(shí)修正，達(dá)到機(jī)械設(shè)計(jì)的最終目的。

2. 虛擬樣機(jī)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(duì)產(chǎn)品的需求越來(lái)越多，對(duì)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(jì)中，為了設(shè)計(jì)出成功的產(chǎn)品需要多次的實(shí)驗(yàn)，而物理樣機(jī)制造所需的時(shí)間較長(zhǎng)，這就直接延長(zhǎng)了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。在二十世紀(jì)九十年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使虛擬樣機(jī)技術(shù)成為可能，逐漸彌補(bǔ)了這一缺陷。

3. 虛擬樣機(jī)技術(shù)的作用

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的物理樣機(jī)制造不僅消耗較多的人力、物力和財(cái)力，而且對(duì)于其中存在的問(wèn)題也需要花費(fèi)較多的時(shí)間來(lái)進(jìn)行修復(fù)。而虛擬樣機(jī)的制造成本較低、周期較多、且問(wèn)題修復(fù)較為簡(jiǎn)便，對(duì)于節(jié)約設(shè)計(jì)成本、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短機(jī)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(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)企業(yè)的健康長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

二、基于虛擬樣機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法研究

1. 建模技術(shù)

虛擬樣機(jī)建模技術(shù)一般分為三個(gè)步驟：首先，要建立三維模型。建立三維實(shí)體模型是虛擬樣機(jī)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和前提，任何仿真技術(shù)都要從三維模型開(kāi)始。在建立三維模型的過(guò)程中，一般會(huì)遇到兩個(gè)難題，一是齒輪、扇葉等機(jī)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(jì)虛擬樣機(jī)需要依靠專(zhuān)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(lái)，從而定義物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。目前比較常用的CAD軟件一般都有動(dòng)力或運(yùn)動(dòng)學(xué)插件，以實(shí)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(dòng)。施加驅(qū)動(dòng)的目的是為了讓虛擬樣機(jī)能夠按照一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

2. 協(xié)同仿真技術(shù)

仿真技術(shù)指的是在缺乏實(shí)際系統(tǒng)的情況下，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)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(dòng)，它的基本框架是先建模，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(guò)程中，采用多種仿真軟件來(lái)建立不同的模型，通過(guò)各種通訊方法來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的交流，并利用求解器來(lái)進(jìn)行求解，最終完成整個(gè)系統(tǒng)的仿真。

當(dāng)前的仿真技術(shù)一般側(cè)重于電子、機(jī)械或控制等的單個(gè)領(lǐng)域，相互間的聯(lián)系非常少甚至是根本沒(méi)有聯(lián)系，這就很難滿足機(jī)械設(shè)計(jì)的要求?，F(xiàn)今大多數(shù)的機(jī)械研發(fā)過(guò)程需要涉及到機(jī)械、電子、液壓、控制、以及計(jì)算機(jī)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(gè)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)全過(guò)程的分析和評(píng)估。

3. 協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)

協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)是設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一項(xiàng)新型設(shè)計(jì)技術(shù)，是指在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持和輔助下，所有設(shè)計(jì)成員對(duì)同一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，各自承擔(dān)一部分設(shè)計(jì)任務(wù)，并交互進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，從而得到一個(gè)最為符合設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)方法。協(xié)同工作的主要目標(biāo)就是盡可能地縮短機(jī)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(huì)效益，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。協(xié)同設(shè)計(jì)一般需要做到以下幾點(diǎn)：首先，需要認(rèn)知同步，建立共享的知識(shí)和語(yǔ)義；其次，要共同協(xié)商設(shè)計(jì)方法和策略，一般協(xié)同策略分為提案型、層次型、型、以及對(duì)等伙伴型四種類(lèi)型；最后還要規(guī)劃設(shè)計(jì)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(jì)方法，可以比較準(zhǔn)確地分析機(jī)械結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)特征。它的主要優(yōu)點(diǎn)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(wèn)題，是一種比較值得信賴(lài)的計(jì)算方法，特別是對(duì)于虛擬樣機(jī)而言，是一種必不可少的工具。當(dāng)前市場(chǎng)上有限元分析的軟件多種多樣，比較簡(jiǎn)單方便的例如Cosmos/Works軟件。

總結(jié)：

在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(duì)于機(jī)械制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，機(jī)械設(shè)計(jì)是非常重要的一個(gè)部分，設(shè)計(jì)工作的好壞直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此在計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的今天，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)需要充分利用虛擬樣機(jī)技術(shù)，以適應(yīng)時(shí)代和社會(huì)發(fā)展的需要，促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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第5篇：虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)范文

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)條件下對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的一門(mén)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(shí)間比例尺等優(yōu)點(diǎn)，已成為分析、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、評(píng)價(jià)、培訓(xùn)系統(tǒng)的重要工具。水利工程是一項(xiàng)施工周期長(zhǎng)，施工復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它包含了工程主體施工、臨時(shí)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(guò)程中必須對(duì)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(jì)藍(lán)圖對(duì)施工進(jìn)行把握，然而二維圖形不夠直觀,對(duì)施工的全過(guò)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(jì)算機(jī)仿真技術(shù)開(kāi)始在水利工程施工領(lǐng)域加以運(yùn)用。主要分析了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用，希望對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用有所幫助。

2計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)過(guò)程

2.1計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

第一，節(jié)省時(shí)間。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)以其智能化的手段可以對(duì)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(guò)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(duì)一些潛在的問(wèn)題，可以提前采取措施加以規(guī)避。第二，成本低。計(jì)算機(jī)模擬是一種虛擬的模擬技術(shù)，不需要通過(guò)真實(shí)的原型試驗(yàn)只需要通過(guò)相關(guān)模擬軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用便可以對(duì)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(yàn)，對(duì)不同的方案加以論證。與原型試驗(yàn)投入成本相比，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)軟件開(kāi)發(fā)與使用的費(fèi)用要低得多。第三，可靠性高。與人工排塊不同，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)施工仿真模擬通過(guò)軟件進(jìn)行模擬，減少了人工排塊過(guò)程中因人為因素所造成的失誤。第四，實(shí)用性強(qiáng)。計(jì)算機(jī)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(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬，并可以準(zhǔn)確的把握系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),估計(jì)剩余使用壽命等,隨著科技的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)將被運(yùn)用到更多的領(lǐng)域。

2.2計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是在數(shù)學(xué)理論的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)試驗(yàn)科學(xué)。作為一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)，并不能對(duì)客觀具體事物進(jìn)行直接處理，計(jì)算機(jī)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(duì)象本質(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是確定研究對(duì)象后，針對(duì)研究對(duì)象建立數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)學(xué)模型的仿真計(jì)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(duì)象和研究目的的不同，抽象出一個(gè)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(shí)將抽象出來(lái)的系統(tǒng)用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述出來(lái)，形成“數(shù)學(xué)建?！薄Ｏ到y(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(dòng)態(tài)模型、離散時(shí)間動(dòng)態(tài)模型和混合時(shí)間動(dòng)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(shí)際。第二步，輸入模型。模型的輸入即是對(duì)上一步所建立的數(shù)學(xué)表達(dá)式結(jié)合軟件不同特點(diǎn)輸入為計(jì)算機(jī)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(gè)模型是進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的關(guān)鍵。當(dāng)然實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程,也可以自行開(kāi)發(fā)一個(gè)新的軟件。第三步，模型的仿真計(jì)算。所謂模型的仿真計(jì)算是指在計(jì)算機(jī)中載入上一步獲得的仿真模型，在事先設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案內(nèi)進(jìn)行仿真計(jì)算。第四步，評(píng)估仿真結(jié)果。對(duì)一個(gè)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(yùn)行信息是仿真的結(jié)果，仿真的研究目的在于對(duì)所獲取的信息進(jìn)行分析進(jìn)行評(píng)估和認(rèn)識(shí)，并將仿真結(jié)果運(yùn)用到施工實(shí)踐當(dāng)中。

3計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用實(shí)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(wàn)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(duì)于整個(gè)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(duì)該工程施工過(guò)程進(jìn)行仿真研究。

3.2三維建模

根據(jù)設(shè)計(jì)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(shí)地體現(xiàn)圖形實(shí)體對(duì)象與仿真變量間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。利用系統(tǒng)實(shí)體CAD圖形建模,目的是為了定義系統(tǒng)實(shí)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(shí)間的動(dòng)態(tài)變化,以便于及時(shí)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(jì)參數(shù),據(jù)此對(duì)真實(shí)大壩的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行改善或優(yōu)化?？赏ㄟ^(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中工程各澆筑塊數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)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(guò)程模擬

模擬工作的主要思路就是安排各臺(tái)纜機(jī)所負(fù)責(zé)的澆筑塊的日程計(jì)劃。在壩型,尺寸及分縫一定的情況下,在某個(gè)給定的機(jī)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(jī)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(jì)算出所需的大壩工期。如果改變澆筑方案,可進(jìn)行類(lèi)似的模擬和計(jì)算,從而得到各種不同澆筑方案的結(jié)果。然后通過(guò)綜合比較,選出較優(yōu)的方案。本文對(duì)4臺(tái)纜機(jī)和三臺(tái)纜機(jī)方案進(jìn)行比較,實(shí)施仿真中考慮了以下約束條件:每一注塊能否澆筑的時(shí)間約束、相鄰注塊的允許高差、相鄰注塊的拆模限制、纜機(jī)工作范圍的限制、相鄰纜機(jī)工作干擾限制、氣溫條件對(duì)澆筑的影響、突發(fā)事件對(duì)澆筑的影響限值和其他可能的約束限制等約束條件。如對(duì)于分壩段而且分倉(cāng)澆筑的重力壩,在其下游倉(cāng)快達(dá)到壩頂時(shí),可能存在并峰問(wèn)題,這時(shí)可能同一壩段的兩個(gè)倉(cāng)位在到達(dá)并峰高程后,要相互等待?；蛘邔?duì)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(wèn)題等等。

第6篇：虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)范文

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

土木工程專(zhuān)業(yè)是一個(gè)實(shí)踐性較強(qiáng)的理論型與實(shí)踐型相結(jié)合的專(zhuān)業(yè)，土木工程施工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量將直接關(guān)系到本專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。目前，我國(guó)擁有土木工程專(zhuān)業(yè)的高校在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)上與發(fā)達(dá)國(guó)家的教育理念和方法還存在較大差異，因此，施工實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的改革是一項(xiàng)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(shí)驗(yàn)實(shí)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(duì)激發(fā)學(xué)生的工程興趣、培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手技能、提高學(xué)生的綜合專(zhuān)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(shí)習(xí)實(shí)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(jì)的基本方法。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是計(jì)算機(jī)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(kuò)大，涵蓋了社會(huì)的各個(gè)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(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）教學(xué)中，稱(chēng)為仿真實(shí)驗(yàn)[1]?！锻聊竟こ淌┕ぁ氛n程是土木工程專(zhuān)業(yè)課程體系中最重要的組成部分，其實(shí)踐性和綜合性都很強(qiáng)的施工課程有別于其他類(lèi)別的課程。然而，由于施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差、不安全因素多，一旦發(fā)生意外安全事故會(huì)造成法律責(zé)任糾紛，影響實(shí)訓(xùn)單位聲譽(yù)，因此，多數(shù)施工單位不愿接受高校學(xué)生在工地實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，這是目前我國(guó)《土木工程施工》課程教學(xué)普遍存在的問(wèn)題。

根據(jù)土木工程專(zhuān)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(diǎn)，剖析影響工程質(zhì)量和安全的因素及對(duì)策。這些分部工程中的基坑支護(hù)與降水、土方開(kāi)挖、高大模板、起重吊裝工程等屬于危險(xiǎn)性較大的工程，安全隱患多，而施工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)又是施工課的重要組成部分，必須進(jìn)行實(shí)踐。從目前就業(yè)情況看，土木工程專(zhuān)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(dòng)手能力，提高學(xué)生的綜合專(zhuān)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(jì)算機(jī)創(chuàng)造虛擬環(huán)境來(lái)模擬各種真實(shí)環(huán)境，并根據(jù)真實(shí)環(huán)境和實(shí)際操作情況在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行操作、驗(yàn)證、設(shè)計(jì)、運(yùn)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(lái)，需要將土木工程施工中各個(gè)研究對(duì)象共性的規(guī)律提煉出來(lái)，歸納為各個(gè)單元操作，并將這些單元操作按施工工藝過(guò)程整合。例如，鋼筋工程實(shí)訓(xùn)中，把鋼筋施工工藝分為鋼筋調(diào)直、下料、彎曲、接長(zhǎng)（焊接）、綁扎安裝、驗(yàn)收一條主線，開(kāi)發(fā)出基于施工企業(yè)的虛擬仿真場(chǎng)景的實(shí)踐教學(xué)軟件或技能操作平臺(tái)。不僅可以節(jié)省學(xué)校購(gòu)買(mǎi)鋼筋調(diào)直機(jī)、鋼筋切斷機(jī)、鋼筋彎曲機(jī)、電焊機(jī)及鋼材等材料設(shè)備資金的投入，而且學(xué)生實(shí)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(shí)踐的質(zhì)量和安全。還可以實(shí)現(xiàn)施工技能實(shí)訓(xùn)中與仿真設(shè)備的交互，能夠像玩電子游戲一樣無(wú)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(shí)訓(xùn)的安全也得到保障；也可通過(guò)修改實(shí)訓(xùn)模型有效增加新設(shè)備的功能，優(yōu)化資源庫(kù)；充分利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)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(shí)訓(xùn)操作，可以自由改變各個(gè)施工工藝的參數(shù)，自由控制各個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，觀察其施工工藝過(guò)程，從而進(jìn)行施工生產(chǎn)實(shí)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(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》的合格建筑產(chǎn)品[3]。

二、工程施工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的現(xiàn)狀

工程施工實(shí)習(xí)實(shí)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(shí)訓(xùn)和現(xiàn)場(chǎng)管理的單位工程施工組織設(shè)計(jì)兩大部分，它是土木工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中的專(zhuān)業(yè)關(guān)鍵必修課，是實(shí)踐性、綜合性都很強(qiáng)的課程，有別于其他選修類(lèi)別的課程。然而，目前我國(guó)土木工程施工類(lèi)課程教學(xué)普遍存在著較大的困難和問(wèn)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(shí)踐。土木工程施工教材內(nèi)容陳舊，技術(shù)落后，沒(méi)有與時(shí)俱進(jìn)，緊跟現(xiàn)行法律和規(guī)范，貼近工程實(shí)踐，沒(méi)有形成較好的課內(nèi)課外相結(jié)合的有層次的互動(dòng)式的施工類(lèi)課程教學(xué)體系。例如，2009年國(guó)家出臺(tái)了《建筑施工組織設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)踐性、綜合性和理論跨度大等特點(diǎn)。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(méi)有調(diào)動(dòng)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(yùn)用多媒體教學(xué)手段，收集大量的圖片、動(dòng)畫(huà)資料，然而，由于時(shí)間與空間的限制，學(xué)生也很難觀察到施工的全過(guò)程。

3.施工生產(chǎn)管理實(shí)訓(xùn)方法和手段方面。土木工程專(zhuān)業(yè)是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)效果的好壞對(duì)畢業(yè)后學(xué)生適應(yīng)社會(huì)工作及動(dòng)手操作能力尤為重要?，F(xiàn)在全國(guó)高校土木類(lèi)院校的培養(yǎng)方案實(shí)習(xí)分為施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)3周，畢業(yè)實(shí)習(xí)3周，條件好的學(xué)校有3周的實(shí)訓(xùn)，以老師根據(jù)教學(xué)安排事先聯(lián)系好實(shí)習(xí)單位，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)集中組織學(xué)生到工地去參觀、見(jiàn)習(xí)，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和老師對(duì)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(shí)習(xí)單位，這種放羊式的教學(xué)方法，使得實(shí)踐環(huán)節(jié)流于形式，效果極差。

4.在實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境方面。實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源的不足是長(zhǎng)期困繞《土木工程施工》實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量提高的難題。時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出越來(lái)越高的要求，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的培養(yǎng)需要一種趨于個(gè)性化的教學(xué)，需要占用更多的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源。而這種矛盾可通過(guò)仿真技術(shù)的應(yīng)用得以緩解，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)軟件，可模擬環(huán)境情境，學(xué)生通過(guò)仿真實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)后，對(duì)實(shí)訓(xùn)的整體到局部建立起直觀感性認(rèn)識(shí)，學(xué)生可不受實(shí)際實(shí)訓(xùn)條件和時(shí)間限制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)方案設(shè)計(jì)。虛擬仿真技術(shù)和實(shí)際情境實(shí)驗(yàn)結(jié)合的模式可合理有效配置教學(xué)資源，解決實(shí)踐課時(shí)少的問(wèn)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(shí)習(xí)實(shí)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(diǎn)范文

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

中圖分類(lèi)號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

建筑業(yè)10大項(xiàng)新技術(shù)中有108項(xiàng)新技術(shù)，今天我們對(duì)土建工程進(jìn)行分析各類(lèi)的潛力及未來(lái)市場(chǎng)中施用最為廣泛的幾項(xiàng)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(shí)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(dòng)力學(xué)分析：如應(yīng)力分析、強(qiáng)度分析；②施工工件運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真：如機(jī)構(gòu)之間的連接與碰撞。③施工場(chǎng)地優(yōu)化布置：如外景仿真、建材堆放位置，④施工機(jī)械的開(kāi)行、安裝過(guò)程；⑤施工過(guò)程結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形變化過(guò)程跟蹤分析；⑥施工過(guò)程結(jié)構(gòu)或構(gòu)件及施工機(jī)械的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析；⑦施工過(guò)程動(dòng)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(yùn)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(guò)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(lái)，以反應(yīng)施工模型與設(shè)計(jì)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(kāi)發(fā)和施工過(guò)程的推進(jìn)，模型描述日益詳細(xì)。通過(guò)BIM技術(shù)，保持模型的一致性及模型信息的可繼承性，實(shí)現(xiàn)虛擬施工過(guò)程各階段和各方面的有效集成。

1.1.2、仿真技術(shù)

計(jì)算機(jī)仿真是應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)抽象和簡(jiǎn)化形成系統(tǒng)模型，然后在分析的基礎(chǔ)上運(yùn)行此模型，從而得到系統(tǒng)一系列的統(tǒng)計(jì)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(yùn)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(shí)VR仿真。

1.1.3、優(yōu)化技術(shù)

優(yōu)化技術(shù)將現(xiàn)實(shí)的物理模型經(jīng)過(guò)仿真過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型以后，通過(guò)設(shè)定優(yōu)化目標(biāo)和運(yùn)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(dòng)態(tài)規(guī)劃、運(yùn)籌學(xué)、決策論和對(duì)策論等。

1.1.4、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬建造是在虛擬環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是虛擬建造系統(tǒng)的核心技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一門(mén)融合了人工智能、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)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(jī)械技術(shù)等高新技術(shù)的綜合信息技術(shù)。目的是利用計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及各種傳感器創(chuàng)造出一個(gè)融合視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)甚至嗅覺(jué)，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(guò)多種媒體對(duì)感官的刺激，獲得對(duì)所需解決問(wèn)題的清晰和直觀的認(rèn)識(shí)。

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(guò)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(jì)施工的關(guān)鍵是節(jié)點(diǎn)問(wèn)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(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)地、節(jié)材、環(huán)保、施工效率高，施工總工期短。缺點(diǎn)：目前市場(chǎng)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(yáng)臺(tái)等）運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，使用起重機(jī)械將構(gòu)配件吊裝到設(shè)計(jì)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(diǎn)連成整體的施工方法。優(yōu)點(diǎn)：速度快、質(zhì)量易于控制、節(jié)省材料、降低工程造價(jià)、構(gòu)件外觀質(zhì)量好、耐久性好以及減少現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)，低碳環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)。

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(yáng)臺(tái)等）運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，使用起重機(jī)械將構(gòu)配件吊裝到設(shè)計(jì)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(diǎn)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(jià)、構(gòu)件外觀質(zhì)量好、耐久性好以及減少現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)，低碳環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)。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(diǎn)，完全符合“四節(jié)一環(huán)?！钡木G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(diǎn)：安拆方便、節(jié)約人工、質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。

4、自密實(shí)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(shí)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(shí)混凝土技術(shù)主要包括自密實(shí)混凝土流動(dòng)性、填充性、保塑性控制技術(shù)；自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)；自密實(shí)混凝土早期收縮控制技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：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(shí)、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(shí)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(shí)的混凝土強(qiáng)度要求符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204表4.3.1規(guī)定時(shí)，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(shí)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(diǎn)：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(zhǎng)模板使用壽命，節(jié)省施工費(fèi)用20%以上。缺點(diǎn)：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(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠生產(chǎn)的，用于建設(shè)工程中的各類(lèi)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(diǎn)：施工方便，不需要現(xiàn)場(chǎng)人工手動(dòng)預(yù)拌，專(zhuān)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(qiáng)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(diǎn)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省造價(jià)成本，減少工程進(jìn)度等優(yōu)點(diǎn)。

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(yáng)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(diǎn)范文

一、農(nóng)學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.重理論輕實(shí)踐

許多高校長(zhǎng)期以來(lái)視實(shí)驗(yàn)教學(xué)為整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的從屬部分，在農(nóng)業(yè)院校也存在這種教學(xué)傾向，過(guò)于看重理論教學(xué)，輕視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師在理論教學(xué)和績(jī)效考核等重重壓力下疲于應(yīng)付實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生上實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課依附于理論課，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目圍繞具體教學(xué)內(nèi)容量身設(shè)計(jì)，與實(shí)驗(yàn)相關(guān)聯(lián)的是分散的、缺乏聯(lián)系的知識(shí)點(diǎn)或知識(shí)單元，實(shí)驗(yàn)課程結(jié)構(gòu)缺乏連貫性和系統(tǒng)性。驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)多，綜合性、設(shè)計(jì)性、研究性的實(shí)驗(yàn)少。[1]學(xué)生面對(duì)和解決問(wèn)題的過(guò)程就是驗(yàn)證一個(gè)個(gè)知識(shí)點(diǎn)或知識(shí)單元的過(guò)程，缺少思考、缺乏創(chuàng)造。

3.師資力量不夠

一方面是實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的數(shù)量不夠，實(shí)驗(yàn)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(huì)尤為重要，以班級(jí)教學(xué)制為教學(xué)組織形式的普通農(nóng)業(yè)高校難以實(shí)現(xiàn)，更不能要求指導(dǎo)教師在逐步進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中實(shí)時(shí)掌握每個(gè)學(xué)生的情況。另一方面是實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的缺乏，有些農(nóng)業(yè)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行長(zhǎng)期不斷的觀察和研究，儀器設(shè)備使用更為頻繁。實(shí)驗(yàn)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(tái)儀器做實(shí)驗(yàn)，在有限的時(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)由指導(dǎo)教師主導(dǎo)開(kāi)展，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程按部就班進(jìn)行，在實(shí)驗(yàn)之間的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，指導(dǎo)教師包辦了實(shí)驗(yàn)儀器的調(diào)試。實(shí)驗(yàn)開(kāi)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(lái)的實(shí)驗(yàn)步驟逐步逐項(xiàng)地操作，如此進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以保證順利完成知識(shí)的傳授，但缺少了嘗試和試驗(yàn)的意義，學(xué)生實(shí)驗(yàn)前缺少主動(dòng)探究，實(shí)驗(yàn)中缺乏獨(dú)立的見(jiàn)解，更不會(huì)嘗試其它的實(shí)驗(yàn)步驟、探索更好的實(shí)驗(yàn)方法，整個(gè)實(shí)驗(yàn)是簡(jiǎn)單的模仿行為。這種實(shí)驗(yàn)做得越多，學(xué)生思考問(wèn)題的能力就會(huì)越差，思維長(zhǎng)久地處于被抑制的狀態(tài)，更加不愿意查閱資料解決問(wèn)題，形成惡性循環(huán)。

二、物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真平臺(tái)與農(nóng)學(xué)類(lèi)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的契合點(diǎn)

當(dāng)前，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)計(jì)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(jì)算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，創(chuàng)新資源平臺(tái)、管理平臺(tái)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。”[3]結(jié)合多年教學(xué)改革的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(tái)，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(shí)受限、動(dòng)手操作不夠等實(shí)驗(yàn)教學(xué)問(wèn)題。近年來(lái)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(shí)驗(yàn)教學(xué)存在問(wèn)題的可行途徑。

虛擬仿真技術(shù)包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和仿真技術(shù)，是用一個(gè)虛擬系統(tǒng)模仿一個(gè)真實(shí)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(shí)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(jì)算機(jī)創(chuàng)建一個(gè)可視化實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境，通過(guò)操作虛擬實(shí)驗(yàn)儀器或設(shè)備進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，達(dá)到與真實(shí)實(shí)驗(yàn)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(guò)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(lái)，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(shí)現(xiàn)智能化識(shí)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(lèi)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程中有充分的施展空間。物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真平臺(tái)，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(yùn)輸、銷(xiāo)售過(guò)程中實(shí)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(gè)產(chǎn)供鏈中實(shí)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(shí)技術(shù)創(chuàng)建虛擬的實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，學(xué)生通過(guò)人機(jī)交互的界面操作虛擬的儀器設(shè)備，充當(dāng)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)工具，而實(shí)驗(yàn)?zāi)荜P(guān)聯(lián)真實(shí)的農(nóng)業(yè)場(chǎng)景，用以幫助學(xué)生獲得身臨其境的體驗(yàn)，從而達(dá)到與真實(shí)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，具有鮮明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。主要包括多媒體技術(shù)、人機(jī)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(dòng)的操作界面，對(duì)圖形、圖像、文字、音頻、視頻等媒體對(duì)象進(jìn)行處理，可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)剖析難以說(shuō)明的原理，有助于原理演示和輔助操作訓(xùn)練。人機(jī)交互技術(shù)提供?O置場(chǎng)景、操作儀器設(shè)備的接口，幫助教師和學(xué)生完成操作過(guò)程?？梢暬夹g(shù)可將大量的數(shù)據(jù)或者場(chǎng)景以圖形、圖表或者動(dòng)畫(huà)的方式展示出來(lái)，比如揭示農(nóng)田場(chǎng)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(gè)計(jì)算機(jī)終端上進(jìn)行教學(xué)。[5]物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)彌補(bǔ)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中感受真實(shí)存在的農(nóng)業(yè)場(chǎng)景，獲得親身經(jīng)歷的經(jīng)驗(yàn)，避免理想實(shí)驗(yàn)條件下所導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異，又能支持實(shí)驗(yàn)的在線批改、智能指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)線上學(xué)習(xí)。

三、農(nóng)業(yè)院校開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐案例分析

1.智能農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

該實(shí)驗(yàn)主要結(jié)合農(nóng)田場(chǎng)景、溫室大棚場(chǎng)景、倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)景，借助于智能傳感器，對(duì)各種場(chǎng)景進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、查詢(xún)和控制。傳感器所采集的信息主要有四類(lèi)。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(chēng)、型號(hào)、價(jià)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(chǎng)景，主要根據(jù)系統(tǒng)提供的接口，通過(guò)上位機(jī)程序的編制來(lái)控制智能農(nóng)業(yè)的各個(gè)設(shè)備，調(diào)節(jié)場(chǎng)景中的環(huán)境參數(shù)，為農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)整最優(yōu)化的環(huán)境。學(xué)生通過(guò)對(duì)智能農(nóng)業(yè)的認(rèn)識(shí)和對(duì)作物成長(zhǎng)規(guī)律的熟悉，結(jié)合現(xiàn)實(shí)中對(duì)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(shí)際應(yīng)用和創(chuàng)新能力。當(dāng)操作結(jié)束離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室，可以通過(guò)發(fā)送手機(jī)短信到相應(yīng)場(chǎng)景的服務(wù)器，請(qǐng)求返回相應(yīng)監(jiān)控場(chǎng)景的信息，也可以通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)服務(wù)器，從而遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查看各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的相關(guān)信息。

2.智能花園實(shí)驗(yàn)教學(xué)

該實(shí)驗(yàn)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、無(wú)線傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)等相關(guān)課程的綜合實(shí)驗(yàn)，仿真平臺(tái)的智能傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee技術(shù)組建的局域網(wǎng)傳輸?shù)椒?wù)器端，設(shè)計(jì)出智能花園實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該實(shí)驗(yàn)與溫室大棚花卉養(yǎng)種植場(chǎng)景相結(jié)合，采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，由實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(yàn)中可以完成對(duì)花園的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能控制，監(jiān)測(cè)傳感器采集的溫度、濕度、光照強(qiáng)度、土壤水分和PH值等信息，當(dāng)學(xué)生離開(kāi)實(shí)驗(yàn)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

3.食品溯源實(shí)驗(yàn)教學(xué)

近些年食品安全問(wèn)題受到了廣泛的社會(huì)關(guān)注，食品溯源的重要性日益突出。食品生產(chǎn)過(guò)程環(huán)節(jié)眾多，各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)踐地點(diǎn)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(jī)構(gòu)的食品溯源中。食品安全溯源實(shí)驗(yàn)針對(duì)這種情形而設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)?zāi)M農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷(xiāo)售過(guò)程中的信息采集、傳送、讀取和查詢(xún)，綜合應(yīng)用了傳感器技術(shù)、嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)、智能終端技術(shù)、二維碼技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。仿真平臺(tái)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(shí)，模擬仿真生豬從生產(chǎn)、養(yǎng)殖、運(yùn)輸?shù)戒N(xiāo)售的整個(gè)過(guò)程，學(xué)生實(shí)驗(yàn)后能掌握生豬溯源過(guò)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(tái)系統(tǒng)分為企業(yè)服務(wù)器信息模擬、蔬菜種植過(guò)程信息采集、蔬菜運(yùn)輸過(guò)程信息采集和蔬菜分裝銷(xiāo)售過(guò)程信息采集四個(gè)模塊。實(shí)驗(yàn)將農(nóng)產(chǎn)品身份編碼與生產(chǎn)信息關(guān)聯(lián)起來(lái)，在整個(gè)產(chǎn)供鏈中實(shí)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(yùn)輸?shù)搅闶劢K端信息進(jìn)行正向跟蹤，也可實(shí)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(shí)驗(yàn)中學(xué)生只有動(dòng)手操作才能模擬食品信息采集與查詢(xún)，直觀掌握食品安全溯源系統(tǒng)的整個(gè)流程與工作原理。

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

1.豐富實(shí)驗(yàn)資源

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)耗費(fèi)資源與設(shè)備，存在實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的制約。虛擬仿真技術(shù)的運(yùn)用，使實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備投入使用后不產(chǎn)生實(shí)際的實(shí)驗(yàn)損耗，邊際成本趨近于零，是降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理成本的重要途徑。虛擬仿真平臺(tái)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(tái)介入模擬儀器設(shè)備的功能和作用，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，實(shí)驗(yàn)中學(xué)生能夠感受實(shí)際工作，有相當(dāng)多的動(dòng)手操作機(jī)會(huì)。另一方面，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要控制實(shí)驗(yàn)變量和儀器參數(shù)的復(fù)雜程度，以保證整體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能夠開(kāi)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(guò)交互式和可視化的顯示，評(píng)估這些改變對(duì)系統(tǒng)的影響，有助于反思自己的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，形成元認(rèn)知。

2.節(jié)約時(shí)間投入

農(nóng)業(yè)類(lèi)課程的實(shí)驗(yàn)與教學(xué)實(shí)踐基地密不可分，實(shí)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(duì)安全、經(jīng)費(fèi)、時(shí)間等一系列問(wèn)題。一些實(shí)驗(yàn)需要長(zhǎng)期不斷地觀察監(jiān)測(cè)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育，奔波在學(xué)校和實(shí)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(tái)的介入，使相關(guān)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施變得更加可行，以智能農(nóng)業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)為例，教師引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)，采取實(shí)地布置和操控傳感器節(jié)點(diǎn)、設(shè)置實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回送的方式，之后采集數(shù)據(jù)、觀察監(jiān)測(cè)就不需要前往田間地頭測(cè)量記錄，而是從系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)的檢測(cè)結(jié)果。由此來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真平臺(tái)一方面節(jié)省了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，長(zhǎng)期觀測(cè)的實(shí)驗(yàn)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(shí)間，降低活動(dòng)的危險(xiǎn)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(shí)驗(yàn)?zāi)艽蚱茣r(shí)間和地域的限制，無(wú)論在校內(nèi)還是校外，實(shí)驗(yàn)支持學(xué)生通過(guò)手機(jī)、平板等移動(dòng)設(shè)備訪問(wèn)全面開(kāi)放的虛擬實(shí)驗(yàn)室，充分利用有限的教?W資源，適應(yīng)了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下“碎片化”的移動(dòng)學(xué)習(xí)。移動(dòng)學(xué)習(xí)更強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)行為以及學(xué)習(xí)地點(diǎn)的可移動(dòng)性，因此自主學(xué)習(xí)和移動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)在該類(lèi)學(xué)習(xí)中體現(xiàn)得更為突出一些。[7]通過(guò)移動(dòng)學(xué)習(xí)進(jìn)行探索和研究，學(xué)生鍛煉了解決問(wèn)題的能力，提升了創(chuàng)新能力，個(gè)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(shí)后，先在虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)中認(rèn)識(shí)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(shí)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，實(shí)驗(yàn)操作就更加明白自如，花費(fèi)的時(shí)間更少。用虛擬的實(shí)驗(yàn)儀器，學(xué)生不必謹(jǐn)小慎微地?fù)?dān)心實(shí)驗(yàn)安全和設(shè)備損耗等問(wèn)題，可以大膽嘗試自擬、自選實(shí)驗(yàn)題目，自行組織實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)支持自動(dòng)批改，智能指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的在線批改等，也可方便地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程管理和實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，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(diǎn)范文

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

中圖分類(lèi)號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jì)算機(jī)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(cè)和控制也就顯得越來(lái)越困難，需要有更加先進(jìn)的測(cè)控系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常是一個(gè)模擬和仿真的過(guò)程，通過(guò)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)及軟件編程，提供一個(gè)模擬和仿真測(cè)控系統(tǒng)工作的平臺(tái)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)始走上正軌，并且不斷學(xué)習(xí)和吸收國(guó)外先進(jìn)的測(cè)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(cè)控系統(tǒng)逐漸不能夠適應(yīng)時(shí)代的需求。在測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要不斷的對(duì)系統(tǒng)工作過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，不斷的進(jìn)行各種參數(shù)的修改和運(yùn)算，以前測(cè)控系統(tǒng)模擬和仿真技術(shù)不能夠很好的適應(yīng)設(shè)計(jì)需求，所以需要有更加先進(jìn)的仿真平臺(tái)。

1 matlab及matlab仿真技術(shù)

Matlab是一個(gè)起源于美國(guó)的數(shù)學(xué)軟件，它能夠完成各種復(fù)雜的運(yùn)算，還能夠用于數(shù)據(jù)的開(kāi)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(kāi)發(fā)就迅速被人們所關(guān)注并且投入使用，尤其是在測(cè)控系統(tǒng)中。Matlab有兩個(gè)重要部分所組成即，matlab與Simulink，其中matlab主要用于數(shù)據(jù)的運(yùn)算和開(kāi)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(jì)算問(wèn)題，matlab要比C語(yǔ)言和fortran簡(jiǎn)單和快捷的多，并且吸收了C、C++、JAVA等軟件的優(yōu)點(diǎn)，更為普及。Simulink則為模型建造、數(shù)據(jù)分析和仿真提供一個(gè)環(huán)境，Simulink不需要進(jìn)行許多步驟的書(shū)寫(xiě)，使用非常簡(jiǎn)單和快捷，而且仿真細(xì)節(jié)到位，能夠模仿真實(shí)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(guò)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)的運(yùn)算、處理和分析，對(duì)模擬對(duì)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(gè)細(xì)節(jié)。matlab仿真技術(shù)操作簡(jiǎn)單、工作效率高，除了有同類(lèi)別軟件一些功能（運(yùn)算符號(hào)），還有矩陣和向量運(yùn)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(qiáng)大的，在仿真過(guò)程中還能夠?qū)D像進(jìn)行處理，進(jìn)行動(dòng)畫(huà)制作等高級(jí)指令。matlab仿真技術(shù)的可操作性也非常強(qiáng)，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(duì)源文件進(jìn)行替換和修改，在仿真過(guò)程中能夠更加靈活和便捷。

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

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

現(xiàn)在的測(cè)控系統(tǒng)工作量較大，而且運(yùn)算復(fù)雜、困難，在設(shè)計(jì)和投入使用前期需要有嚴(yán)格的仿真過(guò)程，在計(jì)算機(jī)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(duì)測(cè)控系統(tǒng)的運(yùn)作進(jìn)行建模，對(duì)其現(xiàn)實(shí)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(gè)測(cè)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(guò)Simulink預(yù)定義庫(kù)模塊即，建造測(cè)控系統(tǒng)的庫(kù)模塊，然后通過(guò)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(guò)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(cè)控系統(tǒng)仿真模型庫(kù)中整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)仿真的流程是：信號(hào)的產(chǎn)生與輸出、編碼、解碼、調(diào)試、解調(diào)，而且可以通過(guò)仿真模式對(duì)整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行仿真。在matlab仿真技術(shù)中能夠使測(cè)控系統(tǒng)在虛擬的工作環(huán)境中運(yùn)轉(zhuǎn)，并且能夠?qū)ο到y(tǒng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)和配置進(jìn)行無(wú)限次的修改，直到滿足測(cè)控要求之后。matlab仿真技術(shù)是基于matlab與Simulink的，通過(guò)一些代碼和數(shù)據(jù)的處理、運(yùn)算，發(fā)出一定的指令進(jìn)行建模，而且它的可視性非常強(qiáng)，能夠很直觀的進(jìn)行仿真過(guò)程，為測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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

3 結(jié)束語(yǔ)

測(cè)控系統(tǒng)的發(fā)展從簡(jiǎn)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(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用更加豐富了仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。matlab仿真技術(shù)能夠?yàn)闇y(cè)控系統(tǒng)提供一定的依據(jù)，在matlab仿真系統(tǒng)的輔助下，測(cè)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(shí)用復(fù)雜的工作和工作環(huán)境。

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