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火电机组虚拟仿真实训系统建设方案-火电机组虚拟仿真教学资源开发

发布时间:2023-08-21

编辑人:灵图互动

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火电机组虚拟仿真实训系统结合专业特点,利用虚拟现实(VR)技术构建一个可人机交互的三维可视化的虚拟火电机组,包括机组设备、控制室、工作场景等,可维度、全流程、全范围地模拟真实火电机组的生产运行过程。学生可以通过人机交互方式身临其境参与火电机组的运行维护过程,通过控制虚拟场景中对应的设备进行各项操作,如巡检、安装、检修等。这样的模拟操作使学生能够全程参与到火电机组运行中,增强实际操作的实践能力。同时系统提供自由练习和考核认证的功能。学生可以在虚拟环境中自由练习各项操作技能,并通过考核认证来评估和证明自己的实践能力,帮助他们更好地准备和适应电厂运行等相关工作。

火电机组虚拟仿真实训系统

1. 火电机组虚拟仿真实训系统建设内容

火电机组虚拟仿真实训系统的建设内容包括虚拟仿真实训平台建设、虚拟仿真教学资源建设和虚拟仿真教学管理平台建设。这些建设内容相互配合,共同构建一个有机的实训环境和教学体系,为学生提供高质量的虚拟仿真实训和教学服务。

1.1 虚拟仿真实训平台建设

搭建火电机组虚拟仿真实训平台,包括硬件和软件设施的建设。硬件设施包括计算机、虚拟现实设备、操控台等,用于支持学生进行虚拟仿真实训。软件设施包括虚拟仿真软件、应用程序、数据库等,用于实现虚拟仿真环境和教学资源的展示和运行。

1.2 虚拟仿真教学资源建设

开发和建设适用于火电机组的虚拟仿真教学资源。这些资源包括火电机组的三维模型、虚拟场景、操作指令、案例分析等。通过虚拟仿真教学资源,学生可以进行实践操作和学习,掌握火电机组的运行原理和操作技能。

1.3 虚拟仿真教学管理平台建设

建设一个虚拟仿真教学管理平台,用于管理和监控火电机组虚拟仿真实训的教学活动。该平台可以包括学生管理、课程管理、资源管理、成绩管理等功能。通过管理平台,教师可以进行教学计划安排、学生作业布置和批改、学习进度跟踪等。

2. 火电机组虚拟仿真教学资源建设

虚拟仿真综合应用了虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库以及网络通信等技术,来实现真实环境不具备或难以实现的教学功能,达到高职人才培养的目标要求。

通过火电机组虚拟仿真实训系统的建设,学员可以在虚拟环境中进行真实场景的操作和观察,实现与DCS系统的数据同步,提供更真实、可控的实训环境。这样的系统能够提供更好的教学实践机会,培养学员的工程能力和实际动手能力。

2.1 基于真实对象场景的建模

系统以真实的火电机组场景为基础,进行1:1比例的结构建模。通过使用3D格式文件中的模型,按照实际工厂设备的尺寸进行绘制,保持与实际设备的比例一致。系统场景包括重要设备、管线、仪器、仪表、阀门、开关等,以实际装置为标准进行组织。

火电机组虚拟仿真教学资源建设

2.2 环境漫游和设备观察

操作者可以进行全厂级的整体厂区环境漫游,车间级的各生产系统设备漫游,以及设备级的设备近视角全方位观察。漫游的角度、速度、行进和停留可以自由控制,操作者可以从任意角度观察整个场景。近距离观察设备时,系统可以展示设备的相关信息,如设备名称、作用、工作原理等。对于主要设备,操作者可以通过交互操作将设备主要部件分解,并展示设备的内部结构。

2.3 虚拟现实场景与DCS系统的数据同步

系统与DCS(分散控制系统)进行数据同步,以实时DCS系统数学模型作为底层支撑。系统提供与二维、三维图形软件和其他第三方软件进行数据交互的接口,支持上层应用软件的协同运行。系统以可视化方式展现数据,并提供后台数据支持,包括阀门、泵等设备的操作和压力、温度等参数的计算和显示。操作者可以通过系统操作界面与DCS系统进行交互,对可操作设备发出操作指令,同时在3D场景中显示操作结果。

3. 火电机组虚拟仿真实训系统在教学中的应用

火电机组虚拟仿真实训系统应用于教学实践中,实现实际难以实现的教学内容,更好地培养学生的工程能力和实际动手能力。

3.1 火电生产认识实习教学

通过火电机组虚拟仿真实训系统的应用,学生可以进行火电厂的整体认知和生产流程工艺的教学。该虚拟仿真系统提供了全厂自由漫游功能,学生可以自由导航并了解火电厂的各个部门和工作流程。通过虚拟场景展示和角色扮演,学生可以模拟不同岗位角色(如值长、单元长、主值、副值、巡检等),了解他们的安全装备、工作任务和操作要求。

3.2 全方位认知学习

火电机组虚拟仿真实训系统提供了火电生产全过程和各部门的全方位认知学习。学生可以学习火电厂的安全法规、部门职责、岗位设置和岗位规范等内容。通过虚拟仿真系统,学生可以深入了解火电生产的各个环节和流程,提高对火电厂整体运行的理解。 

火电机组虚拟仿真实训系统在教学中的应用

3.3 虚实结合教学

火电机组虚拟仿真实训系统可以与真实的工作实习和模拟装置的实际操作相结合,提高实践教学效率。学生可以在虚拟环境中进行仿真操作和任务执行,模拟真实的火电厂工作场景。这种结合可以增强学生的实践动手能力,提高他们在实际岗位上的操作能力,取代传统的认识实习环节。

火电机组虚拟仿真实训系统的应用为相关专业学生提供了实践机会,培养他们的工程实践能力、设备运行维护技能以及技术改造和创新能力。通过与真实课堂的结合,学生能够将理论知识与实际操作相结合,为未来的工作做好准备。这样的系统应用使学生具备了更强的实践能力和解决实际问题的能力,提高了他们在相关专业领域的竞争力。

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