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

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

二、建設方案

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

三、預期成效和考核指標

摘要：數(shù)字化設計技術是一種計算機輔助設計技術，目前已廣泛應用于各種領域。數(shù)字化設計技術應用于農(nóng)業(yè)機械設計，設計周期短，效益更顯著，可節(jié)省成本，優(yōu)化產(chǎn)品質量，能夠給農(nóng)業(yè)機械設計提供更好的設計條件?；诖?，筆者結合數(shù)字化設計技術內(nèi)涵，系統(tǒng)論述了該項技術應用于農(nóng)業(yè)機械設計的實施策略，僅供參考。

關鍵詞：數(shù)字化設計；農(nóng)業(yè)機械設計；設計需求；實物模型

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

1數(shù)字化設計技術

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

1.1基本概念

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

一、充分認識城市仿真在城市規(guī)劃管理中的現(xiàn)實意義

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

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

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

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

1應用實例

1．1方案設計

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

1．2事故案例整理

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

1．3仿真模型的構建

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

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

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

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