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(jìn)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(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)、教育、產(chǎn)業(yè)的深度融合，切實(shí)提升共同體核心業(yè)務(wù)價(jià)值創(chuàng)造能力，提高共同體運(yùn)營效率，夯實(shí)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(yùn)維、電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行、配電自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)課程基本建成“前臺(tái)靈活、中臺(tái)強(qiáng)大、后臺(tái)穩(wěn)定”的虛擬仿真運(yùn)行平臺(tái)，基本實(shí)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(shí)踐共同體運(yùn)行機(jī)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專科學(xué)校為牽頭單位、各成員單位共同參與的教學(xué)實(shí)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(shí)際工作的需求和意見為導(dǎo)向，制定實(shí)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(jī)制，聯(lián)合制定實(shí)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(shí)踐共同體穩(wěn)定運(yùn)行機(jī)制。培養(yǎng)“共建共享、遠(yuǎn)程指導(dǎo)”教學(xué)實(shí)踐共同體師資隊(duì)伍。教學(xué)實(shí)踐共同體以“共建共享、遠(yuǎn)程指導(dǎo)”為指導(dǎo)，制定推進(jìn)各成員單位在師資隊(duì)伍方面的共建共享，共同開展遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)指導(dǎo)工作，促進(jìn)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(shí)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(shí)踐共同體師資隊(duì)伍。建設(shè)“虛擬仿真、貼近現(xiàn)場”的技能訓(xùn)練平臺(tái)。教學(xué)實(shí)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(shí)際、再現(xiàn)工藝流程、錘煉操作技能”的原則共同設(shè)計(jì)技能訓(xùn)練平臺(tái)，先后建設(shè)了變電運(yùn)維、電網(wǎng)調(diào)控、配電自動(dòng)化等現(xiàn)場型、混合仿真型、純軟仿型實(shí)訓(xùn)室30余個(gè)，以真實(shí)的現(xiàn)場設(shè)備、實(shí)際的操作系統(tǒng)搭建了各專業(yè)崗位的工作實(shí)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(shí)訓(xùn)作業(yè)指導(dǎo)書，嚴(yán)格依據(jù)現(xiàn)場工作步驟，標(biāo)準(zhǔn)化開展安全風(fēng)險(xiǎn)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(shí)任務(wù)，不斷強(qiáng)化學(xué)生規(guī)矩意識(shí)和規(guī)范化操作習(xí)慣。形成“對接生產(chǎn)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源庫。教學(xué)實(shí)踐共同體按照現(xiàn)場實(shí)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(shí)點(diǎn)和關(guān)鍵技能項(xiàng)，重構(gòu)課程標(biāo)準(zhǔn)的知識(shí)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(dòng)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(jì)若干學(xué)習(xí)任務(wù)，以實(shí)際的操作任務(wù)為載體，將必備的知識(shí)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(jì)、單元教學(xué)設(shè)計(jì)。電氣工程山東電力高等?？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(jìn)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(dòng)式教材20余本，同時(shí)編制基于崗位標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)訓(xùn)作業(yè)指導(dǎo)書40多部，網(wǎng)絡(luò)課件100余個(gè)，建立了突出崗位特點(diǎn)、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(dòng)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(shí)施。通過虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用，推動(dòng)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(gè)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(qiáng)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動(dòng)虛擬仿真技術(shù)進(jìn)一步深化落地。擴(kuò)容網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬，實(shí)現(xiàn)萬兆進(jìn)樓宇、千兆到桌面。加強(qiáng)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(diǎn)應(yīng)用。建設(shè)物聯(lián)管理平臺(tái)，實(shí)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(shí)訓(xùn)云平臺(tái)。建設(shè)基于云端技術(shù)的電網(wǎng)運(yùn)行虛擬仿真培訓(xùn)支撐平臺(tái)，為各仿真應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同仿真運(yùn)行環(huán)境，為遠(yuǎn)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(yùn)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(shí)現(xiàn)仿真學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)與分析；構(gòu)建電網(wǎng)運(yùn)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(shí)掌握情況和培訓(xùn)目標(biāo)進(jìn)行個(gè)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(dòng)評價(jià)子系統(tǒng)，綜合考慮操作仿真行為及電網(wǎng)運(yùn)行狀況指標(biāo)，實(shí)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(dòng)量化評價(jià)；研發(fā)進(jìn)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(jí)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(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)資源的數(shù)字化、線上化轉(zhuǎn)型。三是推動(dòng)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(shí)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(dòng)適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”發(fā)展需求。運(yùn)用培訓(xùn)教學(xué)云服務(wù)平臺(tái)及外網(wǎng)公用數(shù)字化平臺(tái)，部署虛擬仿真云系統(tǒng)，探索應(yīng)用線上教學(xué)、遠(yuǎn)程輔導(dǎo)等教學(xué)新方式。推進(jìn)線上教學(xué)方式常態(tài)化，實(shí)現(xiàn)核心課程線上直播授課、在線測驗(yàn)。全面實(shí)施線上線下相結(jié)合，推進(jìn)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(qiáng)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(yùn)營框架，試點(diǎn)建設(shè)涵蓋設(shè)計(jì)施工、運(yùn)行檢修、供電服務(wù)、品牌傳媒的分布式虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。深化系統(tǒng)集成和開發(fā)，推動(dòng)虛擬仿真培訓(xùn)與生產(chǎn)環(huán)境密切結(jié)合，營造“時(shí)時(shí)能學(xué)、處處可練”的實(shí)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(jì)技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)提供更好的設(shè)計(jì)條件?；诖耍P者結(jié)合數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)內(nèi)涵，系統(tǒng)論述了該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)施策略，僅供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化設(shè)計(jì)；農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)需求；實(shí)物模型

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)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(jìn)的機(jī)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(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展的合理性，可以借助數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。現(xiàn)階段，社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入信息化時(shí)代，信息化技術(shù)在各個(gè)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(jī)械領(lǐng)域內(nèi)，各項(xiàng)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(jì)技術(shù)，在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中發(fā)揮了重要作用，可以有效地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)效果。

1數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)

數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，如設(shè)計(jì)行業(yè)在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過程中經(jīng)常應(yīng)用CAD軟件。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和設(shè)計(jì)技術(shù)都有著不同程度的發(fā)展，在對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)技術(shù)內(nèi)涵有著較高的提升。在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)過程中，需要進(jìn)行數(shù)字化平臺(tái)搭建，進(jìn)而可以在計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下建立數(shù)字化產(chǎn)品模型，并在進(jìn)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(shí)物模型制造時(shí)間，以此達(dá)到較高的設(shè)計(jì)效率。

1.1基本概念

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

一、充分認(rèn)識(shí)城市仿真在城市規(guī)劃管理中的現(xiàn)實(shí)意義

（一）實(shí)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(jìn)行查詢、修改、存儲(chǔ)、分類、統(tǒng)計(jì)，總體把握轄區(qū)內(nèi)城市建筑信息。例如在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)方案評審時(shí)，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(shí)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(gè)角度直觀對比多個(gè)方案，合理作出評價(jià)和選擇。

（二）實(shí)現(xiàn)對城市規(guī)劃的可量化管理，促進(jìn)城市和諧發(fā)展。運(yùn)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(yùn)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(jìn)行量化，綜合分析。通過對城市規(guī)劃的可量化管理，進(jìn)一步提高城市規(guī)劃管理工作水平，促進(jìn)城市和諧發(fā)展。

（三）統(tǒng)一平臺(tái)，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(xiàng)目開發(fā)商、工程人員與公眾能在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)下進(jìn)行交流，通過從任意角度，實(shí)時(shí)互動(dòng)真實(shí)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(xiàng)目，在項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)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(xiàng)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(shí)間的情況展示在社會(huì)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(shí)例

1．1方案設(shè)計(jì)

運(yùn)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(jìn)行三維建模，對工傷事故進(jìn)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(jì)思路如圖1。方案設(shè)計(jì)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(diǎn)、事故經(jīng)過等;其次是預(yù)想攝像機(jī)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(jìn)行仿真模型構(gòu)建，包括人物、設(shè)備及環(huán)境等進(jìn)行建模;進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)仿真環(huán)境設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是照明、及光能傳遞設(shè)計(jì);隨后進(jìn)行場景優(yōu)化、渲染，碰撞檢測后修改等三維動(dòng)畫開發(fā);最終進(jìn)行效果展示。

1．2事故案例整理

1)事故經(jīng)過。某礦運(yùn)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(yùn)送4輛裝溜槽的平板車。約17:00，當(dāng)車輛運(yùn)至回風(fēng)巷2道風(fēng)門外車場時(shí)，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(jìn)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(dòng)，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(yùn)輸環(huán)境復(fù)雜，電絞鋼絲繩過風(fēng)門;違章同時(shí)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(jì)算機(jī)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(dòng)態(tài)仿真理論、圖形輔助仿真建模方法、基于GIS的三維動(dòng)態(tài)數(shù)字模型構(gòu)造及其可視化方法、基于GIS的三維動(dòng)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(jì)和管理過程中，確定合理的施工方法，優(yōu)化選擇施工機(jī)械及配套組合，制訂切合實(shí)際的施工進(jìn)度計(jì)劃，高效簡便地對施工信息進(jìn)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(jià)都是至關(guān)重要的。為達(dá)到上述目的，除了在施工組織設(shè)計(jì)中要充分考慮工程特點(diǎn)和具體施工各種條件外，若能在事先對工程施工的運(yùn)行發(fā)展過程和施工中各項(xiàng)活動(dòng)的協(xié)調(diào)關(guān)系等狀況進(jìn)行預(yù)測和評價(jià)，將對工程施工組織計(jì)劃的正確決策提供可靠的依據(jù)?？梢暬抡婕夹g(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(jì)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(jì)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(huì)效益。近年來，又在推動(dòng)水利水電工程設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)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(diǎn)研究了三維動(dòng)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(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題：