1、Word文檔 計算機仿真在電工特種作業培訓中的應用 傳統的培訓方法大多是在實際系統中進行的。隨著工業和科學技術的進展,系統的規模日益浩大、簡單,系統的造價日益昂貴,訓練時因操作不當引起的破壞和危急性也大大增加。因此,提高系統運行的平安性事關重大，關鍵在于人員培訓。為了解決培訓問題,需要有這樣的系統,它能模擬實際系統的工作狀況及環境,又可避開采納實際系統時所帶來的危急性及昂揚代價,這就是培訓仿真系統。 依據特種作業事故的基本特點，人為因素是事故發生的主要緣由。要保證電工特種作業平安,必需掌握電工作業人員的擔心全行為；要掌握電工作業人員的擔心全行為,必需提高他們的平安技術素養和平安操作技能，這主要

2、靠培訓來完成。目前，電工特種作業培訓主要以授課演示加實物模擬平臺訓練的方法。由于電的危害性，在實物模擬平臺上進行訓練也存在很多危急；加之實物模擬平臺數量有限，受時間、地點等限制，不能供人員反復使用。這些因素直接影響培訓效率和質量。這就要求我們設計出更為有效且具有重復性好、平安性高、經濟性好、效率高等優點的電工特種作業仿真培訓平臺。 計算機仿真培訓原理仿真是以相像原理、系統技術、信息技術及應用領域有關專業技術為基礎，以計算機系統與相關物理效應設備及仿真器為工具，利用模型對系統進行討論的多學科綜合性技術。計算機仿真培訓原理圖。計算機仿真培訓系統的組成如圖1所示，主要由三個模塊組成，即前臺多媒體培訓

3、仿真界面、信息響應和計算機后臺分析計算模塊。后臺分析計算是計算機仿真培訓系統的核心，它包括計算機仿真模型、仿真模塊、仿真結果分析、資源庫和多媒體計算機網絡。用戶在前臺操作，通過響應模塊將用戶的操作信息傳遞給后臺，在后臺通過仿真模型的推斷和運算，做出決策，并將決策信息由后臺經過信息處理與響應模塊傳遞到用戶操作前臺多媒體培訓仿真界面，實現交互操作訓練。 計算機仿真建模。從電氣的工作狀況看，電工作業應當是一種連續性作業方式。為此，可將電工作業看作是一個連續性的系統。由于連續系統講究連續性這一特征，可以在該連續的系統中設置多個掌握連續性的關鍵觸發器，便于在計算機上實現電工特種作業培訓，達到預期效果。系

4、統所要設置的關鍵觸發器數量可通過仿真掌握樹建模確定（如圖2所示）。其中，T表示仿真掌握樹的頂上大事；Ai表示仿真掌握樹上的分大事（i=1，2。）；Xi表示仿真掌握樹上的大事觸發器（i=1，2。）。該仿真掌握樹的結構函數為：T=X1*A1=X1*(X2+A2)=X1*(X2+X1*X3)=X1*X2+X1*X1*X3=X1*X2+X1*X3解算得仿真掌握樹的最小割集為：MSC1：X1 ，X2 MSC2：X1， X3 通過計算該仿真掌握樹的最小割集，可以確定出在該系統中應當設置的觸發器的個數n1=3（即信號量的個數）和仿真動畫模塊個數n2=3（即進程個數）。這樣就可依據信號量和進程來設計仿真掌握。

5、信息處理與響應。信息處理與響應實行的設計方法是信號量和進程。進程是資源安排的基本單位，也是單獨運行的基本單位。一個進程的生命周期可以劃分為一組狀態，這些狀態刻畫了整個進程。在進程的運行過程中，由于系統的并發運行及相互制約的結果，使得進程的狀態不斷變化。通常，一個進程至少可劃分為三種基本狀態，即就緒狀態、執行狀態和堵塞狀態。進程并非固定處于某一個狀態，其狀態會隨著自身的推動和外界條件而發生變化（如圖3所示）。進程狀態變化圖說明白系統中每個進程可能具備的狀態以及這些狀態發生變化的可能緣由。 信號量是一個確定的二元組(s, q)，其中s是具有非負初值的整型變量，q是一個初始狀態為空的隊列。整型變量s

6、表示系統中某類資源的數目，當其值大于0時，表示系統中當前可用資源的數目；當其值小于0時，其肯定值表示系統中因懇求該類資源而被堵塞的進程數目。除信號量的初始值外，信號量的值僅能由操作轉變。利用信號量的狀態變化對進程和資源進行管理。培訓界面與系統面對對象設計技術。面對對象方法類似于人們對實際問題的自然的思維處理方式,它將客觀世界（即問題領域）看成是由一些相互聯系的事物（即對象）組成。每個對象都有自己的內部狀態和運動規律,不同對象間的相互作用和相互聯系構成了完整的客觀世界,問題的解由對象和對象之間的通訊來描述。利用對象概念來刻畫客觀世界,具有直觀性和可理解性的優點。消息是對象之間進行通信的一種數據結

7、構,對象之間是通過傳遞消息來進行描述的。將面對對象技術應用于仿真領域，從理論上突破了傳統仿真手段的局限性,它由組成系統的對象及對象之間的相互作用關系來對現實世界進行建模,實現了從問題領域的分析、設計到實現的平滑過渡,與人們熟悉世界的自然思維過程相全都,增加了仿真討論的直觀性,為簡單系統的仿真建模供應了一種有效的方法。因此,在電工平安培訓仿真系統的設計中,我們采納了面對對象的技術。 電工特種作業仿真培訓系統的組成從電工培訓內容上看，電工特種作業仿真培訓系統可由工具、儀表、動力、照明和平安操作組成。其中，工具主要實行動畫演示和講解為主。而儀表、動力、照明和平安操作則主要實行仿真訓練為主。依據電工特

8、種作業的詳細要求，系統應當具有示范培訓、訓練培訓和培訓考核等功能，其組成如圖4所示。示范培訓系統主要包括電工元件演示模塊、電工原理仿真演示模塊、線路運行與調試演示模塊和故障分析與排解演示模塊；仿真培訓系統主要包括電工平安操作技能培訓模塊和故障分析與排解培訓模塊；仿真考核系統主要包括電工平安操作技能考核模塊和故障分析與排解考核模塊。作業人員首先通過示范培訓系統對電工作業進行基礎培訓訓練，在此基礎上，理論聯系實際，進入仿真培訓系統學習，主要進行各種電工平安操作技能培訓(如儀器選擇和接線)和事故分析與排解培訓。在作業人員嫻熟、平安、精確地把握了培訓內容的基礎上，由培訓負責單位支配作業人員進行培訓考核

9、，考核成果直接進入作業人員的信息庫保存，便于績效跟蹤。 電工特種作業仿真培訓系統的軟件設計由于電工特種作業仿真培訓系統的內容許多，這里僅以帶互感器的三相電度表接線培訓模塊的軟件設計為例，說明電工特種作業仿真培訓系統軟件的設計過程。該培訓模塊的界面設計工具有FLASH MX、Adobe Photoshop、3DS MAX；儀表的設計采納的是OpenGL、Adobe Photoshop、3DS MAX；系統的后臺設計采納的是 Visual C+6.0；系統的多媒體響應采納的是Flash Action。帶互感器的三相電度表接線培訓模塊的仿真操作界面如圖5所示。其中，G1G6為畫面掌握；F1F12為掌

10、握設定；I、P、A、M、C、T、S、？為狀態掌握。 依據該仿真模塊的需要設計了6種畫面，分別為演示培訓界面、操作培訓界面、培訓考核界面、狀態組界面、報警組界面和關心界面。在該模塊的各個系統界面中都設置了掌握欄，其功能說明如下：主界面的左邊培訓選擇鍵，用于培訓人員選擇培訓的內容，點擊其中的任一選擇鍵，都將對當前系統進行初始化，防止誤操作，提高培訓效率和質量。 眉頭左邊設有畫面的調出掌握欄，當鼠標指定某個掌握按鈕時，該按鈕所代表的畫面（如故障排解、事故分析等）即被調出。在眉頭的右邊有該畫面的按鈕名稱顯示，表明該畫面已經被調出。眉頭右邊設有時鐘和日歷，用于記時。時間和日期由計算機操作系統設定或修改。眉腳的方塊軟鍵是老師（培訓主管）指令鍵，共計12個，分別對應計算機鍵盤F1F12鍵位。用于顯示成果、設定事故、考題入庫、考題選擇、設定工況、設定時標等掌握。該掌握設定軟鍵在培訓界面上是不行見的，只有在網絡的掌握主機上可見，并有專人操作和設定。在眉腳的右邊有該畫面的按鈕名稱顯示，表明該掌握設定已經被設定。在用戶操作界面中可以向掌握臺提出申請進行考核培訓。界面右邊的方塊軟鍵是電工仿真培訓系統的實時狀態的掌握鍵，用來顯示培訓的效果與學員故障，為事故處理供應操作信息，并可經過交互來排解故障和事故處理的執行。同時，該實時狀態信息也將通過網絡進入培