虚拟现实(Viaual Reality,VR)作为一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学技术而发展起来的计算机领域的新技术,目前所涉及的研究应用领域已经包括军事、医学、心理学、教育、科研、商业、影视、娱乐、制造业、工程训练等。VR技术已经被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。1 虚拟现实技术的内涵与特征VR技术最早起源于20世纪50年代的美国,发展至今也还处于不断探索阶段。同时由于软硬件环境的限制和研究应用方向的不同,人们对虚拟现实技术的理解也仁者见仁智者见智。综合来说,VR技术是一种综合应用各种技术制造逼真的人工模拟环境,并能有效地模拟人在自然环境中的各种感知系统行为的高级的人机交互技术。虚拟环境通常是由计算机生成并控制的,使用户身临其境地感知虚拟环境中的物体,通过虚拟现实的三维设备与物体接触,从而真正地实现人机交互。可以说人处在虚拟环境之中跟现实环境是没有差别的VR技术的发展始终围绕它的三个特征而前进,即沉浸感、交互性和构想。这三个重要特征与其相邻近的技术(如多媒体技术、计算机可视化技术等)相区别。沉浸感,是指计算机生成的虚拟世界能给人一种身临其境的感觉,如同进入了一个真实的客观世界;交互性,是指人能够很自然地跟虚拟世界中的对象进行交互操作或者交流;构想,是指虚拟环境可使人沉浸其中并且获取新的知识,提高感性和理性认识,从而深化概念并萌发新意。因而可以说,虚拟现实可以启发人的创造性思维。2 国外虚拟现实技术的研究现状VR技术最早在20世纪中期由美国VPL探索公司和它的创始人Jamn IJaIlier提出这一概念,后来美国宇航局(NASA)的艾姆斯空间中心利用流行的液晶显示电视和其它设备,开始研制低成本的虚拟现实系统,推动了该技术硬件的进步。目前,虚拟现实技术已获得了长足的发展。在国内,20世纪80年代末开始进行研究,目前还处于初级阶段。2.1 美国虚拟现实技术的研究动态美国作为VR技术的发源地,其研究水平基本上就代表国际VR发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。美国宇航局(NASA)的Ames实验室研究主要集中在以下方面:将数据手套工程化,使其成为可用性较高的产品;在约翰逊空间中心完成空间站操纵的实时仿真;大量运用了面向座舱的飞行模拟技术;对哈勃太空望远镜的仿真。现在正致力于一个叫“虚拟行星探索”(vPE)的试验计划o[3 3现在NASA己经建立了航空、卫星维护VR训练系统,空间站VR训练系统,并且已经建立了可供全国使用的VR教育系统。北卡罗来纳大学(UNC)的计算机系是进行VR研究最早的大学,他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。Loma lAnda大学医学中心的David Warner博士和他的研究小组成功地将计算机图形及VR的设备用于探讨与神经疾病相关的问题,首创了VR儿科治疗法。麻省理工学院(MIT)是研究人工智能、机器人和计算机图形学及动画的先锋,这些技术都是VR技术的基础,1985年M1T成立了媒体实验室,进行虚拟环境的正规研究。华盛顿大学华盛顿技术中心的人机界面技术实验室(1ilT lab),将VR研究引入了教育、设计、娱乐和制造领域。从90年代初起,美国率先将虚拟现实技术用于军事领域,主要用于以下四个方面:虚拟战场环境;进行单兵模拟训练;实施诸军兵种联合演习;进行指挥员训练。2.2 英国和日本虚拟现实技术的研究与开发在VR开发的某些方面,特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面,英国是领先的,尤其是在欧洲。英国主要有四个从事VR技术研究的中心:[4:Windustries(工业集团公司),是国际VR界的著名开发机构,在工业设计和可视化等重要领域占有一席之地;BritishAerospace(英国航空公司BAe)的Brough分部,正在利用VR技术设计高级战斗机座舱;Dimension International,是桌面VR的先驱。该公司生产了一系列的商业VR软件包,都命名为Superscape;Divison LTD公司在开发VISION、Pro Vision和su—pervision系统/模块化高速图形引擎中,率先使用了Tmnsputer和i860技术。日本主要致力于建立大规模VR知识库的研究,在虚拟现实的游戏方面的研究也处于领先地位。京都的先进电子通信研究所(ATR)正在开发一套系统,它能用图像处理来识别手势和面部表情,并把它们作为系统输入;富士通实验室有限公司正在研究虚拟生物与VR环境的相互作用,他们还在研究虚拟现实中的手势识别,已经开发了一套神经网络姿势识别系统,该系统可以识别姿势,也可以识别表示词的信号语言。_2 日本奈良尖端技术研究生院大学教授千原国宏领导的研究小组于2004年开发出一种嗅觉模拟器,只要把虚拟空间里的水果拉到鼻尖上一闻,装置就会在鼻尖处放出水果的香味,这是虚拟现实技术在嗅觉研究领域的一项突破。3 我国虚拟现实技术的研究现状我国VR技术研究起步较晚,与国外发达国家还有一定的差距,但现在已引起国家有关部门和科学家们的高度重视,并根据我国的国情,制定了开展VR技术的研究计划。九五规划、国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划等都把VR列入了研究项目。国内一些重点院校,已积极投入到了这一领域的研究工作。北京航空航天大学计算机系是国内最早进行VR研究、最有权威的单位之一,并在以下方面取得进展:着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理;在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件,并提出有关算法及实现方法;实现了分布式虚拟环境网络设计,可以提供实时三维动态数据库、虚拟现实演示环境、用于飞行员训练的虚拟现实系统、虚拟现实应用系统的开发平台等。浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统,还研制出了在虚拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法;哈尔滨工业大学已经成功地虚拟出了人的高级行为中特定人脸图像的合成、表情的合成和唇动的合成等技术问题;清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感的方面进行了研究;西安交通大学信息工程研究所对虚拟现实中的关键技术——立体显示技术进行了研究,提出了一种基于JPEG标准压缩编码新方案,获得了较高的压缩比、信噪比以及解压速度;北方工业大学CAD研究中心是我国最早开展计算机动画研究的单位之一,中国第一部完全用计算机动画技术制作的科教片《相似》就出自该中心。4 虚拟现实技术发展趋势VR技术是高度集成的技术,涵盖计算机软硬件、传感器技术、立体显示技术等。VR技术的研究内容大体上可分为VR技术本身的研究和VR技术应用的研究两大类。根据vR所倾向的特征的不同,目前虚拟现实系统主要划分为四个层次:即桌面式、增强式、沉浸式和网络分布式虚拟现实。VR技术的实质是构建一种人能够与之进行自由交互的“世界”,在这个“世界”中参与者可以实时地探索或移动其中的对象。沉浸式虚拟现实是最理想的追求目标,实现的主要方式主要是戴上特制的头盔显示器、数据手套以及身体部位跟踪器,通过听觉、触觉和视觉在虚拟场景中进行体验。桌面式虚拟现实系统被称为“窗口仿真”,尽管有一定的局限性,但由于成本低廉而仍然得到了广泛应用。增强式虚拟现实系统主要用来为一群戴上立体眼镜的人观察虚拟环境,性能介于以上两者之间,也成为开发的热点之一。总体上看,纵观多年来的发展历程,VR技术的未来研究仍将遵循“低成本、高性能”这一原则,从软件、硬件上展开,并将在以下主要方向发展: J4.1 动态环境建模技术虚拟环境的建立是VR技术的核心内容,动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据,并根据需要建立相应的虚拟环境模型。4.2 实时三维图形生成和显示技术三维图形的生成技术已比较成熟,而关键是如何“实时生成”,在不降低图形的质量和复杂程度的前提下,如何提高刷新频率将是今后重要的研究内容。此外,VR还依赖于立体显示和传感器技术的发展,现有的虚拟设备还不能满足系统的需要,有必要开发新的三维图形生成和显示技术。4.3 新型交互设备的研制虚拟现实实现人能够自由地与虚拟世界中的对象进行交互,犹如身临其境,借助的输入输出设备主要有头盔显示器、数据手套、数据衣服、三维位置传感器和三维声音产生器等。因此,新型、便宜、鲁棒性优良的数据手套和数据服将成为未来研究的重要方向。4.4 智能化语音虚拟现实建模虚拟现实建模是一个比较繁复的过程,需要大量的时间和精力。如果将VR技术与智能技术、语音识别技术结合起来,可以很好地解决这个问题。我们对模型的属性、方法和一般特点的描述通过语音识别技术转化成建模所需的数据,然后利用计算机的图形处理技术和人工智能技术进行设计、导航和评价,将基本模型用对象表示出来,并逻辑地将各种基本模型静态或动态地连接起来,最后形成系统模型。在各种模型形成后进行评价并给出结果,并由人直接通过语言来进行编辑和确认。4.5 大型网络分布式虚拟现实(Distributed Virtual Reality,DVR)的应用网络分布式虚拟现实将分散的虚拟现实系统或仿真器通过网络联结起来,采用协调一致的结构、标准、协议和数据库,形成一个在时间和空间上互相耦合的虚拟,合成环境,参与者可自由地进行交互作用。目前,分布式虚拟交互仿真已成为国际上的研究热点,相继推出了DIS、mA等相关标准。网络分布式VR在航天中极具应用价值,例如,国际空间站的参与国分布在世界不同区域,分布式VR训练环境不需要在各国重建仿真系统,这样不仅减少了研制费设备费用,而且也减少了人员出差的费用和异地生活的不适。5 总结虚拟现实技术是本世纪发展的重要技术之一,作为一门科学和艺术将会不断走向成熟,在各行各业中将得到广泛应用,并发挥神奇的作用,二十一世纪将是虚拟现实技术的时代。
摘 要
由于无人值守变电站越来越多,这对电力管理部门在技术和管理上都带来了新的挑战。无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高,各种在线监控系统也越来越多,对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要一个统一监控平台将电气设备、环境、图像、各种报警装置全方位直观展现,以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战,通过基于虚拟现实(VR)技术的变电站远程统一智能监控平台的应用研究,来提高无人值守变电站的运行管理水平。
【关键词】虚拟现实 电力 智能 监控平台
1 引言
随着电力自动化技术的快速发展,越来越多的常规变电站改造为无人值守变电站,无人值守变电站的电压等级和范围越来越广,成为未来发展的必然趋势。在常规变电站改造为无人值守变电站以后,它实现了变电站运行的自动化、精度化,确保了对变电站事故的处理效率和准确性,进一步保障了 系统安全 ,减少了人员的误操作,减少了大量的运行值班人员,提高了劳动生产率,降低了成本,带动了企业科技进步。
但是无人值守的模式无论是在技术上还是管理上都对原有的模式带来了新的挑战。无人变电站的电压等级各站有所不同,设备型号复杂,对于管理运行人员熟悉设备的运行、维护和操作的要求高。并且无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高,各种在线监控系统也越来越多,对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要将不同监控系统按照设备的真实场景进行统一、整合、分析,电气设备、环境、图像、各种报警装置能全方位直观展现,以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。
2 项目内容
本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战,通过基于虚拟现实(VR)技术的变电站远程统一智能监控平台(以下简称“平台”)的应用研究,来提高无人值守变电站的运行管理水平,如图1所示。
平台的功能
真实三维再现变电站场景
直观再现变电站的建筑、主控室、开关室及环境场景; 直观显示电气一次部分以及电气部分的实际连接;直观显示开关柜的位置、外观 ; 直观显示辅控设备的现场安装位置。
集中展示设备工况
3D实景中沉浸、快速、便捷地查看任意电气设备的相关数据、数值、图像,并可进行历史变化趋势的对应分析、判断。
与Scada系统融合――实时展示电气设备的Scada遥测、遥信数据,并统计开关跳闸次数、变压器调档次数及瓦斯保护动作次数;
与图像监测系统融合――实时显示现场监测图像;
与在线测温系统融合――实时显示在线温度;
与现场巡检系统融合――展示设备巡检历史记录。
自动灵活查看实时图像
双击场景中的设备,图像设备自动进行转向、对焦,颠覆传统人工查找摄像机、转动云台、聚焦等一系列繁琐动作;无需查找图像设备,可快速、便捷、准确地进行对应设备的远程外观察看、拍照、热红外成像测温、热红外拍照等一系列动作,并智能生成人性化的记录、 报告 等。
设备异常告警
整个三维场景中,每个设备模型会随着实时采集来的数据,智能判断设备工作状态是否正常;对于出现异常的,三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位,不断提示操作人员及时排除故障;解警后,可在设备数据面板中查看历史告警记录。
远程巡视
设定所需巡检的设备点以及关注的数据量、视频图像外观、热红外成像等必要的巡检信息,系统自动生成巡检路径;巡视人员通过平台随机或定时进行远程巡检,当进入已设定的巡检设备点时,系统将相关的设备相关在线监测数据,进行集中展示;对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定,形成远程综合分析巡检结果记录,如图2所示。
基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台的特点
直观逼真
虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化、操作以及实时交互的环境。本平台中将通过三维模型忠实逼真地再现了安阳市北郊变电站场景,产生了沉浸式的交互环境。
统一管理
基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台可融合各种平台系统,展示其相应数据或图像,如Scada电气数据(遥信、遥测数据)、在线测温数据、辅助监控系统的视频图像等。
智能监控
基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台融合数字视频监控、RFID无线识别、智能门禁、智能报警等多种监控方式:
整个三维场景中,每个设备模型会随着实时采集来的数据,智能判断设备工作状态是否正常。对于出现异常的,三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位,不断提示操作人员及时排除故障;
所有的图像、安防、消防、周界、门禁、温湿度、各种传感设备、三维一次电气设备及其附件的各种属性、数据、动作、变化规律,均可以作为告警条件,进行告警及组合告警触发。
智能远程巡检
优化目前传统的现场巡检模式,通过在该平台上设定巡检路线、巡检设备、巡检数据量、设备外观等不同巡检内容,巡视人员在定时或随机通过该平台上进行远程巡检,当进入巡检设备点时,系统将相关的设备相关在线监测数据,进行集中展示,并对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定,形成综合分析结果记录,能远程、高效进行电气设备多系统、跨平台巡测,减少现场巡检频次,形成和现场巡检的高度互补、统一。
3 技术实现 3D建模技术
三维建模软件为3dMax,它是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件,它功能强大,扩展性好。它适合制作建筑模型、物体动画模型以及人物动画模型等,可利用系统自带的材质库,或自制的贴图,来达到逼真的效果。
3DMax还可以将模型文件导出多种格式的文件,可用于 Java3D开发的引擎平台加载,如obj文件、3ds文件、mdl文件和smd文件等。
本平台引擎所适用的模型有obj、3ds和ms3d。基本场景静止模型采用obj文件格式;刀闸开合、门开合的动画采用3ds格式;漫游人物动画采用ms3d格式。
平台引擎技术
由于本平台采用B/S架构,所以平台引擎选择用Java3D 来实现VR技术。Java 3D是Java语言在三维图形领域的扩展,是一组应用编程接口(API)。客户端只需要使用标准的Java虚拟机就可以浏览,因此具有不需要安装插件的优点。而且Java3D是基于Internet的软件开发平台,它能将图形功能与Internet很好地集成在一起,因此它非常适用于开发基于网络的VR系统。
本平台算法有如下创新点:
(1)创新采用双视野模式展示变电站复杂场景中的人物/眼睛视野模式;更加直观,沉浸地再现变电站复杂真实场景,实现变电站复杂场景及电气设备、屏柜等多视角三维展。
(2)针对三维变电站场景地形的复杂性,改进传统2D启发式搜索A*算法,大幅度提升变电站复杂三维场景自动寻径的消耗时间。
(3)改进了三维变电站复杂场景中地面高低的检测算法,创新地增加了多维射线,来检测路面的高度信息,提高检验的精确性。
(4)根据变电站场景的复杂性、电气设备的布局复杂以及空间局限性,改进传统的AABB碰撞检测算法,采用动态AABB碰撞检测算法,大幅度提高碰撞检测的准确性。
(5)在变电站三维复杂场景中人物平滑移动,摒弃传统的BSP树,采用椭球体算法并添加滑动公式,实现碰撞后的平滑移动及电力巡检人物碰撞后的椭球体滑动处理。
系统接口技术
本平台与 其它 所需展示的系统接口程序采用Web Service模式。它是基于网络的、分布式的模块化组件,它执行特定的任务,遵守具体的技术规范,这些规范使得Web Service能与其他兼容的组件进行互操作。Web Services 利用 SOAP(简单对象访问协议)和 XML(Extensible Markup Language可扩展标记语言 )对这些模型在通讯方面作了进一步的扩展以消除特殊对象模型的障碍。XML是用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言,提供统一的 方法 来描述和交换独立于应用程序或供应商的结构化数据,可以用来标记数据、定义数据类型,是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言,非常适合 Web 传输。
本平台的一大功能是可以展示不同系统的实时参数,不同的系统有不同的编程方式,而且像Scada系统,数据量大,且实时性要求很高,接口程序需要设计的灵活、高效,扩展性好。
与Scada系统接口:Scada系统中有所有电力设备所有遥测、遥信数据,本平台需要快速、便捷的从如此庞大的数据量中检索出所需的数据是个难点
与变电站辅控系统接口:本平台需要从辅控系统中要快速便捷地检索出实时图像、及智能报警信号,而图像的文件一般比较大,快速流畅地在3D平台中展示是个难点。
预留与其它系统的接口:因为本平台可以融合其它多种系统平台的数据,所以要求它在扩展性上做到有足够的冗余设计。
4 结论
基于虚拟现实(VR)技术的统一监控平台三维系统采用先进的软硬件技术,在系统功能方面立足电力变电站智能化管理和安全运行的实际情况,解决了传统管理中很多人工难以解决的问题,同时面向变电站整体模块,克服过去各系统数据条块分割、人工关联的弊端,从变电站实际指挥、运行诊断、检修操作等实际使用的角度出发,实现变电运行设备数据准确及时的采集,电气设备、各种监控装置等真实位置场景及实时状态进行直观、立体、逼真的集中再现及变电站三维巡视的漫游、数据记录、外观记录、巡视分析报告录入等数据的直观、统一再现。规范了业务流程的管理,减少了人工和材料损耗,实现了信息数据及分析的自动生成,实现了变电运行的智能及集中化管理。
参考文献
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[2]张照彦等.虚拟现实在变电站仿真中的应用 [J].计算机仿真,2008,25(2).
vr技术2000字论文篇二 【摘 要】VR技术是现今计算机技术领域中一项包含多种学科的一门综合科学技术,该技术已经被应用在现实中许多的领域中。 【关键词】VR技术;虚拟现实技术 1.虚拟现实技术的概念 VR技术就是虚拟现实技术,它是一种能够让现实中的人在计算机所创造的虚拟信息世界中体验与现实世界同样的事和物。它所具有多感知性、沉浸性、交互性和构想性的基本特征。这种虚拟技术集合了计算机图形图像技术、现实仿真技术、多媒体技术等等的多种科学技术。它能够模拟出人的视觉,听觉,触觉等的感官功能。使人在计算机所创造的虚拟世界中通过语言、动作等等的方式进行实时交流,可以说这种技术的发展前景是非常的广阔的。 2.虚拟现实技术的特征介绍 ①多感知性的特征,是指视、力、触、运动、味、嗅等感知系统,从人类理想的虚拟现实技术的发展来说,是希望能够给完全的模拟出现实中所有的感知,但因目前的技术掌握和传感技术的限制,仅仅只能模拟出以上视、力、触、运动、味、嗅等感知系统的。 ②沉浸性又称浸没感或临场感,存在感等,具体是指人以第一人称存在在虚拟世界中的真实体验。当然,以目前技术还没有达到最理想的程度。 ③交互性就是指人在虚拟世界中,能够像在现实当中一样,可以通过对一些物体的抓取、使用等动作,感觉到所触碰的物体的重量,形状,色泽等一些人与物体之间的互动信息。 ④构想性,即在虚拟的世界里面,将所想的物件所做的事情在虚拟世界呈现出来,这样做能达到什么样的效果,那样做又能达到什么样的效果,甚至还可以把在现实世界不可能存在的事和物都可以在虚拟世界中构想出来。 3. VR技术的应用范围 VR技术由诞生到现今已经历了几个年代,其应用范围也越来越广,如医学方面,可以提供给医生进行模拟手术,这样大大提供了现实中手术的成功几率,还有军事,科技,商业,建筑,娱乐,生活等等。 4. VR技术中涉及的相关技术 ①立体视觉现实技术:人通过视觉所获取到的信息是人本身所有感觉中最多的一种感官,所以虚拟现实技术中立体显示技术占有不可或缺的重要地位。 ②环境构建技术:在虚拟世界中,构件环境是一个重要的环节,要营造一个区域的环境,首先就要创造环境或建筑模块,然后在这个基础上再进行实时描绘、立体显示,从而形成一个虚拟的区域环境。 ③真实感实时描绘技术:要在虚拟世界中实现与现实世界相同的事物,仅靠立体显示技术还是远远不够的,虚拟世界中必须存在真实感和实时感,简单来说就是实现一个物体的重量,质量,色泽,相对位置,遮挡关系等的技术。 ④虚拟世界声音的实现技术:在虚拟世界中虽然视觉是获取信息的重要途径之一,除了视觉还有很多感官系统可以获取到周围的信息。如听觉,这种技术就是在虚拟世界中实现声音,这样人在虚拟世界里不仅能够看得到也能听得到。 5. VR技术中所涉及的硬件设备 ①输入设备 与虚拟现实技术相关的硬件输入设备分成两大类:一是基于自然的交互设备,用于虚拟世界的信息输入;另一种是三维定位跟踪设备,主要用于输入设备在虚拟世界中的位置进行判定,并输送到虚拟世界当中。 虚拟世界与人实现自然交互的形式有很多,例如有数据手套,数据衣服,三维控制器,三维扫描仪等。 数据手套是一种多模式的虚拟现实硬件,通过软件编程,可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作,也可以利用它的多模式性,用作一种控制场景漫游的工具。数据手套的出现,为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段,目前的产品已经能够检测手指的弯曲,并利用磁定位传感器来精确地定位出手在三维空间中的位置。这种结合手指弯曲度测试和空间定位测试的数据手套被称为“真实手套”,可以为用户提供一种非常真实自然的三维交互手段。 数据衣是为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。数据衣对人体大约50多个不同的关节进行测量,包括膝盖、手臂、躯干和脚。通过光电转换,身体的运动信息被计算机识别。通过BOOM 显示器 和数据手套与虚拟现实交互数据衣。 ②输出设备 人在虚拟世界中要体现沉浸的感觉,就必须实现现实世界中的多种感受,如是视、听、触、力、嗅、味等感官感觉,只不过以目前的虚拟技术只实现了视觉,听觉和触觉罢了。 ③VR构成设备 虚拟现实世界的构成,主要的设备就是计算机本身了,虚拟世界的所有景象都是靠一个个模型造成的,而这些模型则是由计算机制作出来的。一般计算机被划分成四个部分,第一:高配置的个人计算机,专门用于普通的图形配置加速卡,实现于VR技术中的桌面式特征;第二:高性能图形工作站,就是一台高配置的图形处理计算机;第三:高度并行系统计算机;第四:分布式虚拟实现计算机等四个分类。 6. VR技术上的难点探讨 随着计算机的不断发展,人与计算机的互动性得到了非常好的提现。而这种技术则成为了VR技术建立的主要手段。但是实时现实始终一直阻挡这VR技术前进的一大难点之一,即时在理论上能够分析得到高度逼真、实时漫游的虚拟世界,但至少以目前的状况来说还达不到理论上的要求。这种理论性的技术是需要强大的硬件配置要求支撑的,比如说速度极快的图形工作计算机和三维图形加速卡等等设备,但以目前的设备来看即时最快的图形处理计算机也不能达到十分逼真的同事又是实时互动的虚拟世界。根本的原因就在于,因为引入了人与虚拟世界的互动,需要即时生成新的动态模型时,就不能达到实时的效果了,所以就不得不降低图形模块的清晰度来减少处理的时间,这样直接导致了虚拟世界的逼真在某程度上的减少,这就是所谓的景物复杂度的问题了。 图形模块的生成是虚拟世界中的重要瓶颈,虚拟世界的重要特性随着人的位置、方向的不断变更状态下感受虚拟世界的动态特性,简单来说,就是你移动一下位置和方向后所看到的即时生成的图形模块景象。有两种指标可以衡量用户沉浸在虚拟世界中的效果和程度。其一就是之前所说的动态特性;其二就是互动的延迟特性。自然动态图形的形成的帧数是30帧,至少也不能低于10帧,否则整体画面就会出现严重的不连续和调动的感觉。互动延迟是影响用户的另一个重要指标,如人在飞机上飞行时,位置的变换和方向的控制,这时系统应当即时产生相对的图形画面,期间的时间延迟应不大于秒,最多也不能大于1/4秒。否则在长期的工作中,人会容易产生疲劳、烦躁或者恶心的感觉,严重地影响了“真实”的感觉。以上两种指标都以来计算机图形处理的速度。对于动态的模块图形生成而言,每帧的图形生成时间在30~50毫秒之间为较好;而对于互动性的延迟,除互动式输入及其处理时间外,其图形的生成速度也是重要的因素。而以上所叙述的因素都与图形处理的硬件组成有直接的相互关系,除此之外还有赖于应用技术的因素,如虚拟场景的复杂程度和图形模块生成所需的真实感等等。 7. VR技术在各国的研究情况 ①VR技术在美国的研究现状 美国是虚拟现实技术研究的发源地,虚拟现实技术的诞生可以追溯到上世纪40年代。最初研究的虚拟现实技术只是用于美国军方对飞行驾驶员和宇航员的模拟训练。然而,随着冷战结束后美国军费大大的削减,虚拟现实技术就逐渐转为民用,目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。 上个世纪80年代,美国宇航局及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究,并取得了令人瞩目的研究成果,美国宇航局Ames实验室致力于一个叫“虚拟行星探索”的实验计划。现在美国宇航局已经建立了航空、卫星维护的模拟训练系统,空间站的模拟训练系统,并且已经建立了可供全国使用的模拟 教育 系统。北卡罗来纳大学的计算机专业就是进行虚拟显示技术研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统。施乐公司研究中心在模拟现实技术领域中主要从事利用VRT建立未来办公室的研究,并努力设计一项基于模拟现实技术使得数据存取更容易的窗口系统。波音公司的波音777运输机采用全无纸化设计,利用所开发的虚拟现实系统将虚拟环境叠加于真实环境之上,把虚拟的模板显示在正在加工的工件上,工人根据此模板控制待加工尺寸,从而简化加工过程。 图形图像处理技术和传感器技术是以上VR项目的主要技术。就目前看,空间的动态性和时间的实时性是这项技术的最主要焦点。 ②VR技术在欧洲的研究现状 在欧洲,英国在VR开发的某些方面,特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面。在欧洲来说是领先的。英国Bristol公司发现,VR应用的交点应集中在整体综合技术上,他们在软件和硬件的某些领域处于领先地位。英国ARRL公司关于远地呈现的研究实验,主要包括VR重构问题。他们的产品还包括建筑和科学可视化计算。 欧洲其它一些较发达的国家如:荷兰、德国、瑞典等也积极进行了VR的研究与应用。 瑞典的DIVE分布式虚拟交互环境,是一个基于Unix的,不同节点上的多个进程可以在同一世界中工作的异质分布式系统。 荷兰海牙TNO研究所的物理电子实验室(TNO- PEL)开发的训练和模拟系统,通过改进人机界面来改善现有模拟系统,以使用户完全介入模拟环境。 德国在VR的应用方面取得了出乎意料的成果。在改造传统产业方面,一是用于产品设计、降低成本,避免新产品开发的风险;二是产品演示,吸引客户争取定单;三是用于培训,在新生产设备投入使用前用虚拟工厂来提高工人的操作水平。2008年10月27-29日在法国举行的ACM Symposi- um on Virtual Reality Software and Technoogy大会,整体上促进了虚拟现实技术的深入发展。 ③VR技术在日本的研究现状 日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样具有举足轻重的地位,它在建立大规模VR知识库和虚拟现实的游戏方面作出了很大的成就。 在东京技术学院精密和智能实验室研究了一个用于建立三维模型的人性化界面,称为SpmAR NEC公司开发了一种虚拟现实系统,用代用手来处理CAD中的三维形体模型。通过数据手套把对模型的处理与操作者的手联系起来;日本国际工业和商业部产品科学研究院开发了一种采用x、Y记录器的受力反馈装置;东京大学的高级科学研究中心的研究重点主要集中在远程控制方面,他们最近的研究项目是可以使用户控制远程摄像系统和一个模拟人手的随动机械人手臂的主从系统;东京大学广濑研究室重点研究虚拟现实的可视化问题。他们正在开发一种虚拟全息系统,用于克服当前显示和交互作用技术的局限性;日本奈良尖端技术研究生院大学教授千原国宏领导的研究小组于2004年开发出一种嗅觉模拟器,只要把虚拟空间里的水果放到鼻尖上一闻,装置就会在鼻尖处放出水果的香味,这是虚拟现实技术在嗅觉研究领域的一项突破。 ④国内虚拟现实技术研究现状 在我国虚拟现实技术的研究和一些发达国家相比还有很大的一段距离,随着计算机图形学、计算机系统工程等技术的高速发展,虚拟现实技术已经得到了相当的重视,引起我国各界人士的兴趣和关注,研究与应用VR,建立虚拟环境、虚拟场景模型分布式VR系统的开发正朝着深度和广度发展。国家科委国防科工委部已将虚拟现实技术的研究列为重点攻关项目,国内许多研究机构和高校也都在进行虚拟现实的研究和应用并取得了一些不错的研究成果。 北京航空航天大学计算机系也是国内最早进行VR研究、最有权威的单位之一,其虚拟实现与可视化新技术研究室集成了分布式虚拟环境,可以提供实时三维动态数据库、虚拟现实演示环境、用于飞行员训练的虚拟现实系统、虚拟现实应用系统的开发平台等,并在以下方面取得进展:着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理;在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件,并提出有关算法及实现方法。 清华大学国家光盘工程研究中心所作的“布达拉宫”,采用了QuickTime技术,实现大全景VR制;浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统;哈尔滨工业大学计算机系已经成功地合成了人的高级行为中的特定人脸图像,解决了表情的合成和唇动合成技术问题,并正在研究人说话时手势和头势的动作、语音和语调的同步等。 8.学习小结和心得 虚拟现实技术是一个极具潜力的研究项目,是未来的重要技术之一。它不论在理论,软件或者硬件的领域上都依赖着很多技术,当然其中也有较多的技术只实现了理论,硬件方面还是有待完善的。不过可以遇见,在未来虚拟现实技术绝对会被广泛应用。 本论文讲述了虚拟现实技术的概念,特征,应用范围,相关的技术,涉及的设备,技术上实现的难点,各国的研究现状等。最重要的就是,我们通过对这门技术项目的学习,了解到计算机更加多方面的知识,亦同时得知了更加多与计算机之间的硬件设备知识,让我们对虚拟现实技术产生了浓厚的兴趣,日后我们会继续留意虚拟现实技术的发展状况,如有机会定必会该项技术奉献绵薄之力。 猜你喜欢: 1. 科技哲学结课论文3000字 2. 触控技术论文 3. 全息投影技术论文 4. 3d打印技术论文3000字 5. 人工智能应用技术论文 6. 网络新技术论文
关于虚拟现实的科技论文1500字篇二 医学虚拟现实技术研究 【摘要】医学虚拟现实技术(MedicalVirtual Reality Technology),作为一门新兴学科目前正在逐步形成之中,它是集医学,生物力学,机械学,材料学,计算机图形学,计算机视觉,数学分析,机械力学机器人等多学科为一体的新型交叉研究领域。而医学虚拟现实技术是一种悄然进入医疗教育领域的全新技术策略,它势将为未来医疗技术的发展提供了更为广泛的前景。 【关键词】数据过滤;数据转换;虚拟视觉环境显示;立体影像 Abstract:Medical Virtual Reality Technology(Medical Virtual RealityTechnology),as an emerging discipline is now being gradually isa new multi-disciplinary field of cross-over study with aspects in medicine,biomechanics,mechanics,materials science,computer graphics,computer vision,robotics,and mathematical medical virtual reality technology isprogressively becoming an essential part the medical is an importantfield that will lead to the discovery of new medical technology. Keywords:data filtering;data conversion;VIVED;stereo image 1.虚拟视觉环境显示(Virtual Visual Environment Display-VIVED) 由美国宇航局约翰逊宇航中心(JSC)等部门,使用虚拟现实技术为人们提供了一个别出心裁的医学教育策略。它集成了所有囊括人类颅骨和心脏的虚拟现实技术,为人们提供了与其他多媒体(音频、视频等)的交互能力[1]。 2.虚拟手术(Virtual Surgery) 作为医学虚拟现实技术领域正在发展起来的一个研究方向,其目的是利用各种医学影像数据,采用虚拟现实技术,在计算机中建立一个摸拟环境,医生借助虚拟环境中信息进行手术计划制定,手术演练,手术教学,手术技能训练,术中引导手术,术后康复等工作,虚拟手术充分体现虚拟现实作为计算机图形学在医学治疗过程的作用。 3.硬件 一台由Silicon Graphics公司生产的Reality Engine计算机,被用来打开计算轴向体层摄影术(CAT/CT)和磁共振成像切片,放入三维容积图像和可产生身体"飞行"观察效果的电影中。在具有16M内存的Macintosh IICX计算机上观看最终的3D图像。之所以先择Mac是因为它的性价比和音像都优于同类PC,另外它在北美各学校系统被广泛使用,可以说它是桌面多媒体的领跑者,并且有各种各样的软件和硬件支持它。而VR电影可以存储在硬盘上,或转移到CD上,并通过红蓝眼镜观看。它也可以使用虚拟现实头戴式显示器(HMD)或双目全方位显示器(臂架系统)查看。最终图像可以存储在CD-ROM或激光视盘上。 4.软件 文件转换和数据准备 加尔维斯顿提供的厚度为的人类头骨CAT/CT切片和心脏的MRI的切片被用于创建3D图像。在对头骨的CT扫描过程中要经过一个泡沫带,因此会有一些无用数据被生成。颅骨扫描的结果是生成一个数据集,其中有超过120片通过颅骨,60片通过下颌骨(下巴),而心脏的MRI扫描可导出200片的数据集。将医学分会创建的数据文件,送至IGOAL公司(集成显卡,操作和分析实验室)。在那里进行扫描和筛选,去除无关数据,且尽可能不丢失任何重要信息。IGOAL公司开发出一种名为“Ctimager”的工具,用于阈值计算,从而把切片中不需要的噪声和无关数据去掉。 数据过滤和体数据转换为多边形数据 使用被IGOAL称为“dispfly”的开发工具,在稍后可将转换大量的数据直接由计算机显示出来。此工具用于多个过滤算法准备CT和磁共振成像数据转换为多边形的窗体。解剖模型是基于移动的多维数据集算法生成的。滤波处理通常包括阈值化的数据,以消除大部分噪声的。一个低通滤波器被用于最小化,将产生一个不规则的表面凹凸不平,当输入到算法中的高频噪声。这个过程产生相对平滑的表面,其近似扫描样品,并减少产生的噪声的多边形数量。一个独特的过滤器对心脏数据仅平滑扫描之间的数据创建,是不需要其他的过滤[2]。由于心脏和颅骨有大量的数据集切片,几种模式被建立,其中每一个代表一个少量切片。一个网格算法,“meshit”,后来发展到提高显示性能。这种算法转换成高效条状的三角形的原始集合。平均超过100三角形组成每个三角形条带。。 产生立体图像 建成模型后,立体声序列被渲染。IGOAL公司开发了一种名为OOM(面向对象操纵器)工具,用来把经过渲染的每一帧存储到磁盘上,这些图像用红色和蓝色的色彩分离为代表的立体图像。一旦这些序列被记录到磁盘上,数据的格式就被转换成格式,全彩色图像序列的按非立体观看转移到Mac上。 立体影像及多媒体 对Mac图像进行编辑,以产生所希望的效果,如数字化的尸体覆盖或插入文本描述什么正在被观看。使用Apple的QuickTime扩展,图像被转换为QuickTime电影动画在Mac上。 5.结论 CT扫描头骨的医疗图像,由Macintosh计算机通过处理头盔显示器或臂式系统的信息,最终生成高质量VR图像。目前科学家正试图用磁共振的成像数据生成了一个心脏VR模型。 初步结果显示,可以使用这种类型的成像数据开发出高分辨率模型。而为了保持高质量VR成像目标,大量的数据是用帧序列来描述的,由此会产生一些问题。为了缓解这个问题,科学家们正在探讨替代的硬件和软件解决方案。 另一个问题是该技术针对HMD的显示系统。为保持一个高品质的虚拟现实体验,液晶显示器对分辨率没有要求。在CRT显示器在多种教育平台上都可以满足分辨率的要求,但是成本过高。外科手术模拟可能成为例程,尤其是在制定综复杂和罕见的手术方案时。 6.在VIVED的应用和研究现状 当前的研究,强调创建一个高分辨率的人体虚拟现实模拟器用于教育目的的重要性。而应用这项技术必须充分理解其复杂的三维关系,如在下面的领域:解剖学教育,各类机械设备,生化,病理学研究,外科医生,模拟整形外科和利用内窥镜培训外科医生等。 7.其他应用程序 随着医学虚拟现实技术的发展,新的教育解决方案和策略如雨后春笋般不断出台。如北卡罗莱纳大学教堂山分校利用超声波,MRI和X射线创建的动态影像放射治疗的“预测”模型。达特茅斯医学院创造出人脸和下肢的数学模型,用于研究外科手术的效果评估。绿叶医疗系统在帕洛阿尔托开发出“EVAL”和“手套健谈”系统,作为实现“评估和演示”系统。使用传感器做衬里的数据手套和数据西装获取更大的使用范围,对运动损伤和残疾病人进行行之有效的损伤程度度量。“手套健谈”是帮助病人康复的数据手套的手语装置,让人无需发声(中风或脑性麻痹患者),仅使用计算机能够理解的手势。而使用头盔显示器使得需要康复的病人可以重新学习,如开关门,行走,点或转身的行为[3]。 8.结语 将CT扫描的头骨医学图像在Macintosh电脑上使用一个头盔显示器或臂架系统便可生成高质量的VR图像。目前科学家们正在开发根据磁共振成像数据生成心脏的VR模型。初步的研究结果表明,高分辨率模型可以使用这种方法的成像数据技术来实现。要想维持高质量虚拟现实的目标成像,必须适当调整“飞穿”的帧序列的数据量。而其它文明拟定的硬件和软件解决方案也正是为了探索缓解这一问题。再有就是该技术是针对HMD的显示系统技术。因为在各种医学教育平台中,LCD显示屏不涉及维持高质量的虚拟现实问题,而要实现高分辨率CRT显示器的成本又太高。 参考文献 [1]"NASA TECHNOLOGY TRANSFER Commercial Applications of Aerospace Technology",National Aeronautics and Space Administration,Technology Applications. [2]Porter,Stephen,"Virtual Reality",Computer Graphics World,(March,1992),42-54. [3]Sprague,Laurie A.,Bell,Brad,Sullivan,Tim,and Voss,Mark,"Virtural Reality In Medical Education and Assessment",Technology 2003,December 1993. 通讯作者:娄岩。 看了“关于虚拟现实的科技论文1500字”的人还看: 1. 大学科技论文2000字 2. vr技术论文2000字 3. vr虚拟现实技术论文 4. 计算机仿真技术论文范文 5. 虚拟与现实作文800字
摘 要
由于无人值守变电站越来越多,这对电力管理部门在技术和管理上都带来了新的挑战。无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高,各种在线监控系统也越来越多,对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要一个统一监控平台将电气设备、环境、图像、各种报警装置全方位直观展现,以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战,通过基于虚拟现实(VR)技术的变电站远程统一智能监控平台的应用研究,来提高无人值守变电站的运行管理水平。
【关键词】虚拟现实 电力 智能 监控平台
1 引言
随着电力自动化技术的快速发展,越来越多的常规变电站改造为无人值守变电站,无人值守变电站的电压等级和范围越来越广,成为未来发展的必然趋势。在常规变电站改造为无人值守变电站以后,它实现了变电站运行的自动化、精度化,确保了对变电站事故的处理效率和准确性,进一步保障了 系统安全 ,减少了人员的误操作,减少了大量的运行值班人员,提高了劳动生产率,降低了成本,带动了企业科技进步。
但是无人值守的模式无论是在技术上还是管理上都对原有的模式带来了新的挑战。无人变电站的电压等级各站有所不同,设备型号复杂,对于管理运行人员熟悉设备的运行、维护和操作的要求高。并且无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高,各种在线监控系统也越来越多,对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要将不同监控系统按照设备的真实场景进行统一、整合、分析,电气设备、环境、图像、各种报警装置能全方位直观展现,以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。
2 项目内容
本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战,通过基于虚拟现实(VR)技术的变电站远程统一智能监控平台(以下简称“平台”)的应用研究,来提高无人值守变电站的运行管理水平,如图1所示。
平台的功能
真实三维再现变电站场景
直观再现变电站的建筑、主控室、开关室及环境场景; 直观显示电气一次部分以及电气部分的实际连接;直观显示开关柜的位置、外观 ; 直观显示辅控设备的现场安装位置。
集中展示设备工况
3D实景中沉浸、快速、便捷地查看任意电气设备的相关数据、数值、图像,并可进行历史变化趋势的对应分析、判断。
与Scada系统融合――实时展示电气设备的Scada遥测、遥信数据,并统计开关跳闸次数、变压器调档次数及瓦斯保护动作次数;
与图像监测系统融合――实时显示现场监测图像;
与在线测温系统融合――实时显示在线温度;
与现场巡检系统融合――展示设备巡检历史记录。
自动灵活查看实时图像
双击场景中的设备,图像设备自动进行转向、对焦,颠覆传统人工查找摄像机、转动云台、聚焦等一系列繁琐动作;无需查找图像设备,可快速、便捷、准确地进行对应设备的远程外观察看、拍照、热红外成像测温、热红外拍照等一系列动作,并智能生成人性化的记录、 报告 等。
设备异常告警
整个三维场景中,每个设备模型会随着实时采集来的数据,智能判断设备工作状态是否正常;对于出现异常的,三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位,不断提示操作人员及时排除故障;解警后,可在设备数据面板中查看历史告警记录。
远程巡视
设定所需巡检的设备点以及关注的数据量、视频图像外观、热红外成像等必要的巡检信息,系统自动生成巡检路径;巡视人员通过平台随机或定时进行远程巡检,当进入已设定的巡检设备点时,系统将相关的设备相关在线监测数据,进行集中展示;对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定,形成远程综合分析巡检结果记录,如图2所示。
基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台的特点
直观逼真
虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化、操作以及实时交互的环境。本平台中将通过三维模型忠实逼真地再现了安阳市北郊变电站场景,产生了沉浸式的交互环境。
统一管理
基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台可融合各种平台系统,展示其相应数据或图像,如Scada电气数据(遥信、遥测数据)、在线测温数据、辅助监控系统的视频图像等。
智能监控
基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台融合数字视频监控、RFID无线识别、智能门禁、智能报警等多种监控方式:
整个三维场景中,每个设备模型会随着实时采集来的数据,智能判断设备工作状态是否正常。对于出现异常的,三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位,不断提示操作人员及时排除故障;
所有的图像、安防、消防、周界、门禁、温湿度、各种传感设备、三维一次电气设备及其附件的各种属性、数据、动作、变化规律,均可以作为告警条件,进行告警及组合告警触发。
智能远程巡检
优化目前传统的现场巡检模式,通过在该平台上设定巡检路线、巡检设备、巡检数据量、设备外观等不同巡检内容,巡视人员在定时或随机通过该平台上进行远程巡检,当进入巡检设备点时,系统将相关的设备相关在线监测数据,进行集中展示,并对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定,形成综合分析结果记录,能远程、高效进行电气设备多系统、跨平台巡测,减少现场巡检频次,形成和现场巡检的高度互补、统一。
3 技术实现 3D建模技术
三维建模软件为3dMax,它是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件,它功能强大,扩展性好。它适合制作建筑模型、物体动画模型以及人物动画模型等,可利用系统自带的材质库,或自制的贴图,来达到逼真的效果。
3DMax还可以将模型文件导出多种格式的文件,可用于 Java3D开发的引擎平台加载,如obj文件、3ds文件、mdl文件和smd文件等。
本平台引擎所适用的模型有obj、3ds和ms3d。基本场景静止模型采用obj文件格式;刀闸开合、门开合的动画采用3ds格式;漫游人物动画采用ms3d格式。
平台引擎技术
由于本平台采用B/S架构,所以平台引擎选择用Java3D 来实现VR技术。Java 3D是Java语言在三维图形领域的扩展,是一组应用编程接口(API)。客户端只需要使用标准的Java虚拟机就可以浏览,因此具有不需要安装插件的优点。而且Java3D是基于Internet的软件开发平台,它能将图形功能与Internet很好地集成在一起,因此它非常适用于开发基于网络的VR系统。
本平台算法有如下创新点:
(1)创新采用双视野模式展示变电站复杂场景中的人物/眼睛视野模式;更加直观,沉浸地再现变电站复杂真实场景,实现变电站复杂场景及电气设备、屏柜等多视角三维展。
(2)针对三维变电站场景地形的复杂性,改进传统2D启发式搜索A*算法,大幅度提升变电站复杂三维场景自动寻径的消耗时间。
(3)改进了三维变电站复杂场景中地面高低的检测算法,创新地增加了多维射线,来检测路面的高度信息,提高检验的精确性。
(4)根据变电站场景的复杂性、电气设备的布局复杂以及空间局限性,改进传统的AABB碰撞检测算法,采用动态AABB碰撞检测算法,大幅度提高碰撞检测的准确性。
(5)在变电站三维复杂场景中人物平滑移动,摒弃传统的BSP树,采用椭球体算法并添加滑动公式,实现碰撞后的平滑移动及电力巡检人物碰撞后的椭球体滑动处理。
系统接口技术
本平台与 其它 所需展示的系统接口程序采用Web Service模式。它是基于网络的、分布式的模块化组件,它执行特定的任务,遵守具体的技术规范,这些规范使得Web Service能与其他兼容的组件进行互操作。Web Services 利用 SOAP(简单对象访问协议)和 XML(Extensible Markup Language可扩展标记语言 )对这些模型在通讯方面作了进一步的扩展以消除特殊对象模型的障碍。XML是用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言,提供统一的 方法 来描述和交换独立于应用程序或供应商的结构化数据,可以用来标记数据、定义数据类型,是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言,非常适合 Web 传输。
本平台的一大功能是可以展示不同系统的实时参数,不同的系统有不同的编程方式,而且像Scada系统,数据量大,且实时性要求很高,接口程序需要设计的灵活、高效,扩展性好。
与Scada系统接口:Scada系统中有所有电力设备所有遥测、遥信数据,本平台需要快速、便捷的从如此庞大的数据量中检索出所需的数据是个难点
与变电站辅控系统接口:本平台需要从辅控系统中要快速便捷地检索出实时图像、及智能报警信号,而图像的文件一般比较大,快速流畅地在3D平台中展示是个难点。
预留与其它系统的接口:因为本平台可以融合其它多种系统平台的数据,所以要求它在扩展性上做到有足够的冗余设计。
4 结论
基于虚拟现实(VR)技术的统一监控平台三维系统采用先进的软硬件技术,在系统功能方面立足电力变电站智能化管理和安全运行的实际情况,解决了传统管理中很多人工难以解决的问题,同时面向变电站整体模块,克服过去各系统数据条块分割、人工关联的弊端,从变电站实际指挥、运行诊断、检修操作等实际使用的角度出发,实现变电运行设备数据准确及时的采集,电气设备、各种监控装置等真实位置场景及实时状态进行直观、立体、逼真的集中再现及变电站三维巡视的漫游、数据记录、外观记录、巡视分析报告录入等数据的直观、统一再现。规范了业务流程的管理,减少了人工和材料损耗,实现了信息数据及分析的自动生成,实现了变电运行的智能及集中化管理。
参考文献
[1]陈卓等.基于虚拟现实的变电站培训仿真巡视功能研究 [J].现代计算机(下半月版),2010(09).
[2]张照彦等.虚拟现实在变电站仿真中的应用 [J].计算机仿真,2008,25(2).
虚拟现实即Virtual Reality ,简称VR,是一门崭新的综合性信息技术,下面是我为大家精心推荐的关于虚拟现实的科技论文1400字,希望能够对您有所帮助。
虚拟现实技术初探
【摘要】 本文通过定义、系统构成、特征、应用及发展前景等几个方面对虚拟现实技术做了一个的简要介绍。
【关键词】 虚拟现实 3I 应用
虚拟现实即Virtual Reality ,简称VR,这个名词始创于上个世纪八十年代,由美国发明家Jaron Lanier提出,是一门崭新的综合性信息技术,而且已经成为当今计算机科学界最振奋人心的研究课题之一。
一、什么是虚拟现实
VR是指利用多媒体计算机技术生成一个具有逼真的视觉、听觉、触觉及嗅觉等的模拟现实环境,利用人的自然技能对这一虚拟出来的现实环境进行交互体验,体验的结果(即该虚拟的现实反应)与在相应的真实现实中的体验结果相似或完全相同。
二、虚拟现实技术的系统构成
如图所示,VR的系统由以下模块构成:
1.检测模块:检测用户的操作指令,并通过传感器模块作用于虚拟环境。
2. 反馈模块:接受来自传感器模块的信息,为用户提供动感、触觉、力觉等多方面感受的实时反馈。
3. 传感器模块:一方面接受来自用户的操作指令,并将其作用于虚拟环境;另一方面将操作后产生的结果以各种反馈的形式提供给用户。
4. 控制模块:对传感器进行控制,使其对用户、虚拟环境和现实世界产生作用。
5. 建模模块:运用知识库、模式识别、人工智能等技术,获取现实世界组成部分的三维表示,通过音响制作实现对现实世界的声音模拟,并由此构成对应的虚拟环境。
6. 三维模块:通过三维技术实现对虚拟环境的视觉模拟。
此外,在开放式的虚拟现实系统中,还可以通过传感装置与现实世界构成反馈闭环,在用户控制下,利用虚拟环境对现实世界进行直接操作或遥控操作。
三、虚拟现实技术的特征
虚拟现实技术具有如下四个特征,即:多感知性、沉浸感、交互性、想象性。
1. 多感知性(Multi-Sensory)――所谓多感知性,是指通过多种媒体,产生视觉、听觉、触觉、力觉、和运动等的感知。理想的虚拟现实技术应该实现人所具有的一切感知功能。由于科技发展的局限性和不成熟,目前的虚拟现实技术所开发的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。
2. 沉浸感(Immersion)――又称临场感,指用户感到作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。理想的虚拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度。当用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中时,眼睛看到的、耳朵听到的、鼻子闻到的、嘴巴尝到的、还有身体触摸到的等等,都跟在现实世界里体会到的感觉是一样的。
3. 交互性(Interactivity)――指用户对虚拟环境内的物体进行操作时,对象将给用户以感觉上的反馈。例如,在虚拟环境中参加足球比赛,当用户用脚去踢虚拟环境中的足球时,会产生触觉和力的反馈。
4. 构想性(Imagination)――强调虚拟现实技术应具有广阔的可想象空间,可拓宽人类认知范围,不仅可再现真实存在的环境,也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
一般来说,“身临其境”般的沉浸感,友好亲切的人机交互性,和发人深思的构想性是虚拟现实的三大主要特征,亦即我们常说的“3I”特性。
四、虚拟现实技术的应用
虚拟现实技术创建伊始,就承载着巨大的应用价值,它涉及科研、军事、航天、医学、教育、工程技术、影视娱乐等众多领域。典型的应用领域有:
1. 医学方面
虚拟现实技术在医学上的应用大致分为两类,一类是虚拟人体,也就是数字化人体,可用于构造人体模型,便于医生对人体构造和功能的辨识;另一类是虚拟手术系统,可用于指导高难度手术的进行。
2. 教育方面
在教育领域,虚拟现实技术具有广泛的作用和影响。基于虚拟现实技术带来的崭新的教育模式,使我们的教育理念和教育方法也在随之变革,授课内容以大量详实、生动、直观的虚拟情节出现,寓教于乐。
3. 娱乐方面
娱乐领域是虚拟现实技术的一个重要应用领域。它能够提供更为逼真的虚拟环境,借助于头盔显示器、数据服、立体声耳机、数据手套等传感装置,使人们能够享受到强烈的感官刺激,带来更好的娱乐感觉。
4.军事科研领域方面
军事和科研都是需要巨额资金投入的领域,而且难度大、危险系数高,在某种情况下,利用虚拟现实技术进行虚拟实验,既可以节省人力物力资源,打破时间和空间的限制,又可以缩短开发周期、提高生产效率、削减项目经费。
五、虚拟现实技术的发展前景
虚拟现实技术是许多相关学科领域集成、交叉的产物,它融合了人工智能、电子学、数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术、心理学等多个技术分支,大大推进了计算机科学软硬件技术的全面发展。虚拟现实技术的发展,从根本上改变了人们的工作方式和生活方式,将劳逸真正结合了起来,而且虚拟现实技术与美术、音乐等文化艺术的结合,将诞生出人类的第九大艺术,前景一片光明。而且虚拟现实技术继理论分析、科学实验之后,成为人类探索客观世界规律的又一手段和方式。
虽然虚拟现实领域的技术潜力是巨大的,应用前景也是很广阔的,但仍存在着许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。客观而论,目前虚拟现实技术所取得的成就,绝大部分来说,还只是扩展了计算机的接口能力,刚刚开始涉及到人的感知系统、肌肉系统与计算机的集合作用问题。只有当真正开始涉及并找到针对这些问题的技术实现途径时,人和信息处理系统间的隔阂才有可能被彻底地克服。
六、小结
综上所述,无论是现在还是将来,虚拟现实技术在各行各业都将得到不同程度的发展,并且越来越显示出广阔的应用前景。虚拟城市、虚拟战场、虚拟校园、甚至“数字地球”都会不断涌现,带给我们一种全新的视觉、身心体验。虚拟现实技术将使众多传统行业和产业发生颠覆性的变革,给我们的生产和生活带来巨大的经济效益。
参考文献
[1] 刘锦德,敬万钧. 关于虚拟现实 ― 核心概念与工作定义. 计 算机应用,
[2] 刘惠芬. 什么是虚拟现实. 父母必读
[3] 周炎勋. 虚拟现实技术综述. 计算机仿真,
[4] 曾建超,俞志和. 虚拟现实的技术及其应用. 清华大学出版 社,1996
[5] 周红军,王选科. 虚拟现实系统概述. 航空计算技术,2005(1)
[6] 谢晶妮,张茂军. 虚拟现实发展趋势展望. 计算机工程,2002 (7)
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摘 要
由于无人值守变电站越来越多,这对电力管理部门在技术和管理上都带来了新的挑战。无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高,各种在线监控系统也越来越多,对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要一个统一监控平台将电气设备、环境、图像、各种报警装置全方位直观展现,以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战,通过基于虚拟现实(VR)技术的变电站远程统一智能监控平台的应用研究,来提高无人值守变电站的运行管理水平。
【关键词】虚拟现实 电力 智能 监控平台
1 引言
随着电力自动化技术的快速发展,越来越多的常规变电站改造为无人值守变电站,无人值守变电站的电压等级和范围越来越广,成为未来发展的必然趋势。在常规变电站改造为无人值守变电站以后,它实现了变电站运行的自动化、精度化,确保了对变电站事故的处理效率和准确性,进一步保障了 系统安全 ,减少了人员的误操作,减少了大量的运行值班人员,提高了劳动生产率,降低了成本,带动了企业科技进步。
但是无人值守的模式无论是在技术上还是管理上都对原有的模式带来了新的挑战。无人变电站的电压等级各站有所不同,设备型号复杂,对于管理运行人员熟悉设备的运行、维护和操作的要求高。并且无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高,各种在线监控系统也越来越多,对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要将不同监控系统按照设备的真实场景进行统一、整合、分析,电气设备、环境、图像、各种报警装置能全方位直观展现,以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。
2 项目内容
本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战,通过基于虚拟现实(VR)技术的变电站远程统一智能监控平台(以下简称“平台”)的应用研究,来提高无人值守变电站的运行管理水平,如图1所示。
平台的功能
真实三维再现变电站场景
直观再现变电站的建筑、主控室、开关室及环境场景; 直观显示电气一次部分以及电气部分的实际连接;直观显示开关柜的位置、外观 ; 直观显示辅控设备的现场安装位置。
集中展示设备工况
3D实景中沉浸、快速、便捷地查看任意电气设备的相关数据、数值、图像,并可进行历史变化趋势的对应分析、判断。
与Scada系统融合――实时展示电气设备的Scada遥测、遥信数据,并统计开关跳闸次数、变压器调档次数及瓦斯保护动作次数;
与图像监测系统融合――实时显示现场监测图像;
与在线测温系统融合――实时显示在线温度;
与现场巡检系统融合――展示设备巡检历史记录。
自动灵活查看实时图像
双击场景中的设备,图像设备自动进行转向、对焦,颠覆传统人工查找摄像机、转动云台、聚焦等一系列繁琐动作;无需查找图像设备,可快速、便捷、准确地进行对应设备的远程外观察看、拍照、热红外成像测温、热红外拍照等一系列动作,并智能生成人性化的记录、 报告 等。
设备异常告警
整个三维场景中,每个设备模型会随着实时采集来的数据,智能判断设备工作状态是否正常;对于出现异常的,三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位,不断提示操作人员及时排除故障;解警后,可在设备数据面板中查看历史告警记录。
远程巡视
设定所需巡检的设备点以及关注的数据量、视频图像外观、热红外成像等必要的巡检信息,系统自动生成巡检路径;巡视人员通过平台随机或定时进行远程巡检,当进入已设定的巡检设备点时,系统将相关的设备相关在线监测数据,进行集中展示;对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定,形成远程综合分析巡检结果记录,如图2所示。
基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台的特点
直观逼真
虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化、操作以及实时交互的环境。本平台中将通过三维模型忠实逼真地再现了安阳市北郊变电站场景,产生了沉浸式的交互环境。
统一管理
基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台可融合各种平台系统,展示其相应数据或图像,如Scada电气数据(遥信、遥测数据)、在线测温数据、辅助监控系统的视频图像等。
智能监控
基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台融合数字视频监控、RFID无线识别、智能门禁、智能报警等多种监控方式:
整个三维场景中,每个设备模型会随着实时采集来的数据,智能判断设备工作状态是否正常。对于出现异常的,三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位,不断提示操作人员及时排除故障;
所有的图像、安防、消防、周界、门禁、温湿度、各种传感设备、三维一次电气设备及其附件的各种属性、数据、动作、变化规律,均可以作为告警条件,进行告警及组合告警触发。
智能远程巡检
优化目前传统的现场巡检模式,通过在该平台上设定巡检路线、巡检设备、巡检数据量、设备外观等不同巡检内容,巡视人员在定时或随机通过该平台上进行远程巡检,当进入巡检设备点时,系统将相关的设备相关在线监测数据,进行集中展示,并对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定,形成综合分析结果记录,能远程、高效进行电气设备多系统、跨平台巡测,减少现场巡检频次,形成和现场巡检的高度互补、统一。
3 技术实现 3D建模技术
三维建模软件为3dMax,它是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件,它功能强大,扩展性好。它适合制作建筑模型、物体动画模型以及人物动画模型等,可利用系统自带的材质库,或自制的贴图,来达到逼真的效果。
3DMax还可以将模型文件导出多种格式的文件,可用于 Java3D开发的引擎平台加载,如obj文件、3ds文件、mdl文件和smd文件等。
本平台引擎所适用的模型有obj、3ds和ms3d。基本场景静止模型采用obj文件格式;刀闸开合、门开合的动画采用3ds格式;漫游人物动画采用ms3d格式。
平台引擎技术
由于本平台采用B/S架构,所以平台引擎选择用Java3D 来实现VR技术。Java 3D是Java语言在三维图形领域的扩展,是一组应用编程接口(API)。客户端只需要使用标准的Java虚拟机就可以浏览,因此具有不需要安装插件的优点。而且Java3D是基于Internet的软件开发平台,它能将图形功能与Internet很好地集成在一起,因此它非常适用于开发基于网络的VR系统。
本平台算法有如下创新点:
(1)创新采用双视野模式展示变电站复杂场景中的人物/眼睛视野模式;更加直观,沉浸地再现变电站复杂真实场景,实现变电站复杂场景及电气设备、屏柜等多视角三维展。
(2)针对三维变电站场景地形的复杂性,改进传统2D启发式搜索A*算法,大幅度提升变电站复杂三维场景自动寻径的消耗时间。
(3)改进了三维变电站复杂场景中地面高低的检测算法,创新地增加了多维射线,来检测路面的高度信息,提高检验的精确性。
(4)根据变电站场景的复杂性、电气设备的布局复杂以及空间局限性,改进传统的AABB碰撞检测算法,采用动态AABB碰撞检测算法,大幅度提高碰撞检测的准确性。
(5)在变电站三维复杂场景中人物平滑移动,摒弃传统的BSP树,采用椭球体算法并添加滑动公式,实现碰撞后的平滑移动及电力巡检人物碰撞后的椭球体滑动处理。
系统接口技术
本平台与 其它 所需展示的系统接口程序采用Web Service模式。它是基于网络的、分布式的模块化组件,它执行特定的任务,遵守具体的技术规范,这些规范使得Web Service能与其他兼容的组件进行互操作。Web Services 利用 SOAP(简单对象访问协议)和 XML(Extensible Markup Language可扩展标记语言 )对这些模型在通讯方面作了进一步的扩展以消除特殊对象模型的障碍。XML是用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言,提供统一的 方法 来描述和交换独立于应用程序或供应商的结构化数据,可以用来标记数据、定义数据类型,是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言,非常适合 Web 传输。
本平台的一大功能是可以展示不同系统的实时参数,不同的系统有不同的编程方式,而且像Scada系统,数据量大,且实时性要求很高,接口程序需要设计的灵活、高效,扩展性好。
与Scada系统接口:Scada系统中有所有电力设备所有遥测、遥信数据,本平台需要快速、便捷的从如此庞大的数据量中检索出所需的数据是个难点
与变电站辅控系统接口:本平台需要从辅控系统中要快速便捷地检索出实时图像、及智能报警信号,而图像的文件一般比较大,快速流畅地在3D平台中展示是个难点。
预留与其它系统的接口:因为本平台可以融合其它多种系统平台的数据,所以要求它在扩展性上做到有足够的冗余设计。
4 结论
基于虚拟现实(VR)技术的统一监控平台三维系统采用先进的软硬件技术,在系统功能方面立足电力变电站智能化管理和安全运行的实际情况,解决了传统管理中很多人工难以解决的问题,同时面向变电站整体模块,克服过去各系统数据条块分割、人工关联的弊端,从变电站实际指挥、运行诊断、检修操作等实际使用的角度出发,实现变电运行设备数据准确及时的采集,电气设备、各种监控装置等真实位置场景及实时状态进行直观、立体、逼真的集中再现及变电站三维巡视的漫游、数据记录、外观记录、巡视分析报告录入等数据的直观、统一再现。规范了业务流程的管理,减少了人工和材料损耗,实现了信息数据及分析的自动生成,实现了变电运行的智能及集中化管理。
参考文献
[1]陈卓等.基于虚拟现实的变电站培训仿真巡视功能研究 [J].现代计算机(下半月版),2010(09).
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问题一:为什么要写论文?? 样完成一篇毕业论文 卢卓群 摘 要: 本文讲述了三个问题:一、为什么要撰写毕业论文。二、如何撰写毕业论文,写前要做哪些准备工作,毕业论文怎样选题,怎样收集材料,怎样分析、研究,研究成果如何表达,撰写论文有哪些程序和要求。三、答辩的程序有哪些、怎样准备答辩、要注意哪些问题。毕业生通过了论文答辩,才算完成了一篇毕业论文。 关键词: 大学文科;毕业论文;研究;写作;答辩。 引 言 谈到撰写毕业论文,有的同学感到无从下手,从而产生畏难情绪;有的大体知道,但不熟悉其中的一些环节;有的临时找些资料来抄袭、拼凑,应付了事。针对同学们(包括在校本科生、函授学员和自考生)不了解写作的程序和方法的实际,现根据长期教学实践,讲三个基本问题: 第一个问题讲完成一篇毕业论文的意义和目的。端正思想,先务虚,再务实。我们必须在正确思想的指导下,遵循科研与写作的基本规律去进行研究和写作。第二个问题讲完成一篇毕业论文的三大阶段:一是自我准备阶段,二是指导活动阶段,三是论文答辩阶段。这是完成一篇毕业论文的核心问题。第三个问题讲如何通过论文答辩。 一、为什么要撰写毕业论文 为什么要撰写毕业论文?它的目的和意义何在?归纳起来有三点: (一)大学本科教育必经的学习阶段 写作毕业论文是完整的大学本科教育中的一个重要的实践性教学阶段,不写毕业论文,即没有完成大学本科的全部学习内容,自然不能获得大学毕业文凭。对成人学历教育来说,毕业论文是本科学历教育的一门重要课程,是课程学习的最后必经的一个阶段。 (二)一个重要的实践性教学环节 写毕业论文是对所学相关知识和技能技巧的综合运用,是对大学本科阶段学习的实践检验。从总体上更加真实地反映本科阶段的学习质量,是学生整体专业素质的综合考核,集中体现了大学生的创新才能和专业水平。毕业论文较之各门课程的学习,其难度相对来说要大一些。学习课程和写毕业论文应该说是继承和创造的关系。作毕业论文要确定选题,进行调查,收集、整理资料,进行课题研究,分析归纳,最后用论文的形式表达出来,这是一个具有创造性的活动,是整个教学过程中重要的实践性教学环节。 (三)使学生得到科研的基本训练 撰写毕业论文属于学术研究的范畴,是对理论问题及其实践意义的研究,是对创造性思维的训练。撰写毕业论文,是培养学生综合运用所学知识、独立分析问题和解决问题的能力,使学生得到科学研究的基本训练。学习学术论文写作的全过程,也是初步学习如何做研究工作,为今后的继续学习和工作打下基础。 这篇文章所讲的内容,也可供平常学写专业论文的同学参考,只是没有论文答辩阶段。举例以语言专业论文为主,这与我是汉语教师有关。不论用什么例子,写毕业论文的步骤、原理、要求都是一样的。 二、完成毕业论文的三大阶段 完成一篇毕业论文有三个大的阶段:即“自我准备阶段”、“指导活动阶段”和“论文答辩阶段”。这三个阶段合起来,就是完成一篇毕业论文的全过程 问题二:为什么要写这篇文章 最好把生活融入自己的小说~~~~~~~~ 这样会素材不断~~~~~~~~~~~~ 问题三:你为什么要写这篇文章 时间,成就了内心世界,人生,改变了速度,付出,渡化了自己。由一种感动,藏在内心,有一种悲伤,藏在无奈,还有一份无辜,藏的凋零,人生总有不如意,且行且珍惜。看人,别看的太真,想自己,别问的太复杂,路要自己走,学会放下,人要每一天改变,学会放弃,每一天都是最好的年华,不珍惜今天,则会失去未来。 时间,错过了缘分,爱情,失去了真理,一个愿意,一个担心,还有一个忙碌,速度改变了心情,人生改变了自己。努力未必成功,但是不改变,一定会失败,人生的总结不是怎么看自己,而是欣赏别人的态度。做好自己,每一天珍惜生命,不浪费时间,不错过真情,人可以一败涂地,但是不能低头不语。 问题四:毕业论文实际意义怎么写 您的开题报告有什么要求呢 开题报告是需要多少字呢 开题报告 任务书 都搞定了不 你可以告诉我具体的排版格式要求,希望可帮到你,祝顺利 开题报告主要包括以下几个方面: (一)论文名称 论文名称就是课题的名字 第一,名称要准确、规范。准确就是论文的名称要把论文研究的问题是什么,研究的对象是什么交待清楚,论文的名称一定要和研究的内容相一致,不能太大,也不能太小,要准确地把你研究的对象、问题概括出来。 第二,名称要简洁,不能太长。不管是论文或者课题,名称都不能太长,能不要的字就尽量不要,一般不要超过20个字。 (二) 论文研究的目的、意义 研究的目的、意义也就是为什么要研究、研究它有什么价值。这一般可以先从现实需要方面去论述,指出现实当中存在这个问题,需要去研究,去解决,本论文的研究有什么实际作用,然后,再写论文的理论和学术价值。这些都要写得具体一点,有针对性一点,不能漫无边际地空喊口号。主要内容包括:⑴ 研究的有关背景(课题的提出): 即根据什么、受什么启发而搞这项研究。 ⑵ 通过分析本地(校) 的教育教学实际,指出为什么要研究该课题,研究的价值,要解决的问题。 (三) 本论文国内外研究的历史和现状(文献综述)。 规范些应该有,如果是小课题可以省略。一般包括:掌握其研究的广度、深度、已取得的成果;寻找有待进一步研究的问题,从而确定本课题研究的平台(起点)、研究的特色或突破点。 (四)论文研究的指导思想 指导思想就是在宏观上应坚持什么方向,符合什么要求等,这个方向或要求可以是哲学、政治理论,也可以是 *** 的教育发展规划,也可以是有关研究问题的指导性意见等。 (五) 论文写作的目标 论文写作的目标也就是课题最后要达到的具体目的,要解决哪些具体问题,也就是本论文研究要达到的预定目标:即本论文写作的目标定位,确定目标时要紧扣课题,用词要准确、精练、明了。 常见存在问题是:不写研究目标;目标扣题不紧;目标用词不准确; 目标定得过高, 对预定的目标没有进行研究或无法进行研究。 确定论文写作目标时,一方面要考虑课题本身的要求,另一方面要考率实际的工作条件与工作水平。 (六)论文的基本内容 研究内容要更具体、明确。并且一个目标可能要通过几方面的研究内容来实现,他们不一定是一一对应的关系。大家在确定研究内容的时候,往往考虑的不是很具体,写出来的研究内容特别笼统、模糊,把写作的目的、意义当作研究内容。 基本内容一般包括:⑴对论文名称的界说。应尽可能明确三点:研究的对象、研究的问题、研究的方法。⑵本论文写作有关的理论、名词、术语、概念的界说。 (七)论文写作的方法 具体的写作方法可从下面选定: 观察法、调查法、实验法、经验总结法、 个案法、比较研究法、文献资料法等。 (八)论文写作的步骤 论文写作的步骤,也就是论文写作在时间和顺序上的安排。论文写作的步骤要充分考虑研究内容的相互关系和难易程度,一般情况下,都是从基础问题开始,分阶段进行,每个阶段从什么时间开始,至什么时间结束都要有规定。课题研究的主要步骤和时间安排包括:整个研究拟分为哪几个阶段;各阶段的起止时间 希望可以帮你。 怎么写开题报告呢? 首先要把在准备工作当中搜集的资料整理出来,包括课题名称、课题内容、课题的理论依据、参加人员、组织安排和分工、大概需要的时间、经费的估算等等。 第一是标题的拟定。课题在准备工作中已经确立了,所以开题报告的标题是不成问题的,把你研究的课题直接写上就行了。比如我曾指导过一组同学对伦教的文化诸如......>> 问题五:为什么论文那么不好写? 为什么要在毕业之前要求学生一定要写一篇毕业论文呢?主要是要让学生总结一下在校四年来的学习成果。学校方面通过考察学生的毕业论文,检查学生在综合运用所学知识解决实际问题的能力怎么样。一个是综合运用所学知识,一个是解决实际问题的能力,这是两个要点。所以一定不要小看毕业论文,选个题,写一写就行了。真正动手开始写了以后,就会感觉到自己通过这篇论文的写作梳理了一下自己所学的知识,这是一个很好的锻炼。只要是认真去撰写论文的同学,他最后的体会就是如果我没有写这篇论文就可能不知道自己的知识掌握了多少,能力在什么水平上。因为各门课的考试,有的时候是通过背诵参加闭卷考试的。但是这篇论文是开放的,它不用你去背诵。主要看你的选题能力怎么样,是不是能够结合社会实践,能够选一个社会需要的论题。这就看你的社会敏锐性怎么样了。这也是一种考察,从选题上来讲,这就是一种能力的考察,这篇论文写出来有没有价值,有什么样的价值,价值的深刻性、新颖性怎么样等等。当你选出了一个题目,要真正形成一篇论文是不那么简单的。有的学生说毕业论文我突击一下就可以完成了,一般情况来说毕业论文需要将近一学期的时间来写。从我们的经验来看,在四年级的上学期,我们已经把学生分给各个导师,由导师与所辅导的学生进行沟通。学生选择了论题就由导师研究,看合适不合适,合适了就让学生动笔写提纲。提纲被导师认可了,就再动笔撰写。从时间上讲有将近一学期的时间。当然也有一些学校,可能就是突击一下,让学生在最后一两个月完成。那么这样的论文到底是一种什么样的水平我们可以做一下比较。当然我们并不是说时间长了就一定好,时间短了就一定不好。但是话说回来,我们说写论文需要搜集大量的资料去思考。有没有充分的时间对论文的质量还是有影响的。这是我要讲的毕业论文,主要是学校能够通过毕业论文来考察一下学生综合运用知识的能力和解决实际问题的能力。同时学生在撰写论文的过程中也会受到科学研究规范的训练,否则就根本不知道什么叫科学研究。考试的时候回答一个大题,那还不能叫科学研究。那是你面对着一门课看你学得怎么样。有经验的老师必定会出一道论述题,那就是面对着所教授的那门课通过这一道论述题来考察一下学生解决问题的能力怎么样。因此,毕业论文对学生来讲是非同小可的。毕业论文要根据学生所学的专业和培养的要求,在指导老师的指导下选定一个论题。有的学生说我不知道怎么去选择题目。那么我说今天我讲完课了,你就应该知道怎么去选题。应该选择什么样的题目来做论文题目。那么当你自己没有把握的时候要跟导师沟通。为什么要有导师呢?有导师的目的就是要在这个大题目中进一步培养学生的科研能力。毕业论文的完成也就是得到了导师的认可。导师根据自己的经验认为你这篇论文完成了,也就是定稿了。定稿了以后,导师要邀请若干个老师组成论文答辩小组,然后让学生围绕着自己的这篇论文进行答辩,也就是说答辩小组的各个老师看了你的论文以后,从论文中提出相关问题,你面对着各位评委提出的问题应该作出实事求是的回答。一个是书面的撰写论文,一个是论文完成以后的论文答辩,这两个过程结合起来,最后答辩小组对学生的论文给予一个成绩。那么这个过程结束以后,我们就说这个毕业论文完成了。毕业论文现在分为三个等级,一个是本科生的毕业论文,一个是研究生的毕业论文,一个是博士生的毕业论文。 问题六:以为什么要读书为话题写一篇论文DD议论文 我最喜欢读书 我最喜欢读书,因为书是一个五彩缤纷的世界;我最喜欢读书,因为书是一个开阔视野的海洋;我最喜欢读书,因为书是一把打开人生大门的金钥匙…… 打开书,迎接我的是一个五彩缤纷的世界,它蕴藏着无穷的宝藏。置身于书中,我会知道“上下五千年,纵横八万里”;我会知道“改革开放不容易,中华民族望富强”;我还会知道“我们二十一世纪的少年儿童肩负的是建设祖国的重任”……书,不仅能让我们学到知识,还能作为我们课外轻松的途径。一天的紧张学习过后,抽点时间看一看笑话书、漫画书,就会把一天的疲劳抛到九霄云外。但是,也不要过于迷恋笑话书、漫画书,这样会影响学习。 我最喜欢读书,不仅仅因为书是一个五彩缤纷的世界,还因为书是一个开阔视野的海洋,。走进这个海洋,自己就跟着导游DD知识小鱼去漫游了。首先到《三国演义》里跟曹操他们打招呼;然后走进《水浒传》里向李逵、武松等问好;在向《红楼梦》的大观园走去,正巧,碰到了贾宝玉,还聊了两句呢!告别了《红楼梦》,我们又到《西游记》里拜孙悟空为师了……怎么样,书是不是也让你开阔视野? 我说书是一把打开人生大门的金钥匙,一点儿也不假。从小到大,我读了很多书,在一些书中,我学会了怎样做人。书它教会我“忍一时,风平浪静;退一步,海阔天空”;它教会我“一寸光阴一寸金,寸金难买寸光阴”;它还教会我“世上无难事,只怕有心人”……是啊,人就像一本书,如果没有丰富的知识,是无法在社会中得到认可的。 以前我最欢读书,现在仍然喜欢读书,今后我还会喜欢读书。因为书是我最好的朋友!我要告诉大家:“我最喜欢读书,也希望大家与书作朋友!” 问题七:为什么写论文之前要先写文献综述?文献综述是要写什么的? 是要写关于你这篇论文的研究内容前人做过什么研究,得到过什么成果。主要是提供一个你的研究的生长点,前人做过的你当然不必再做,前人有什么矛盾的地方或者没研究到的地方,这就是你研究的内容。而且也可以给不太熟悉的读者有一个背景的介绍,不然再用很多术语础很突兀了。所以要做综述。就是把以前的相关研究综合陈述一下
旅游网站系统设计论文参考文献
在日常学习和工作生活中,大家都不可避免地会接触到论文吧,通过论文写作可以培养我们独立思考和创新的能力。相信写论文是一个让许多人都头痛的问题,以下是我整理的旅游网站系统设计论文参考文献,欢迎大家分享。
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拓展阅读:基于差异化定制的交互式旅游网站系统设计与实现论文
[摘要] 随着科技不断发展,旅游网站系统设计与实现是现代化旅游业发展的重要的宣传途径,在旅游业中占据着重要的地位。交互式的旅游网站系统设计与实现需要从用户需求出发,并在差异化定制基础上对其系统进行规划。基于此,本文在差异化定制基础上,研究交互式旅游网站系统设计与实现,立足于差异化定制概念,对旅游网站管理系统的需求分析进行论述,研究其网站设计框架。
[关键词] 差异化定制;交互式;旅游网站系统;设计与实现
前言:旅游业在我国发展繁盛,但是旅游业的运行模式过于传统,不能在信息化的基础上进行延伸。而旅游网站作为电子商务中的重要成员,其在旅游业中设计与实现备受关注。而交互式的旅游网站设计是一种新型的商业生态链模式,通过互联网技术,将与旅游业相关的社会服务相互联系,进而将旅游业的整体服务水平提高。本文在差异化定制理念基础上,对旅游网站建立与实现进行研究。
1.差异化定制概述
差异化定制是指通过向用户提供差异性的产品来满足细分市场中用户的实际需求。面对旅游市场中不同用户的细分需求,对旅游市场形式进行定性与定量的精确评估,包括从技术的成本与收益方面进行细分。其中定性评估是指,为了满足市场用户的需求来对产品服务进行的性质估量,已通过产品服务的本质改变来实现不同用户的差异性需求。将差异性定制投放在旅游网站设计中,更加的面向用户需求。由于不同旅游用户具有不同需求,那么在旅游网站设计上不仅要体现整体性还要具有一定的差异性定制,能够满足诸多用户的多种需求。差异性定制主要面向大众,服务细节。
2.旅游网站管理系统的需求分析
数据库需求
旅游业具有一定的特殊性,其在运营和发展的过程中对信息的依赖程度较高,旅游网站的建立也要将数据库作为基础,不仅需要收集旅游信息,同时还要对信息进行加工和传播,供旅游管理者、旅行社以及消费者使用。可以说建立数据库是旅游网站的第一需求,消费者可以在数据库中检索到自己需要的信息,即迅速又准确,一方面方便了消费者,另一方面有利于旅游信息向着规范化的方向发展,另外,旅行社也可以将该数据库作为推广旅游营销计划的平台,这样,旅游信息就不再被封锁起来,而是在全社会中共享,有效提升这些信息的利用率,政府部门也可以根据数据库的变化情况总结未来一段时间内旅游业的.发展趋势,并制定出相应的宏观政策,这对于规范旅企业经营者行为、促进我国旅游产业的健康发展具有重要意义。
系统目标
交互式旅游网站的设计与实现在旅游业的发展中占据重要地位,从当前社会形势来看,任何一个产业都离不开信息技术,当前我国产业结构正处于优化调整之中,第二产业及第三产业在国民经济中的比重将越来越大,旅游产业将为国民经济做出更多贡献,完善旅游产业的信息化假设已经成为一种必然趋势。本设计中应用ASP以及数据库开发等先进信息技术,建立一个综合旅游服务平台,其中不仅包括咨询服务,还包括政务服务以及电子商务等,将多个服务领域综合起来,同时发挥每个领域的优势,实现对相关信息的综合管理和利用,制定出更加完善的营销计划,促进旅游产业的进一步发展。而消费者可以直接在系统上了解旅游景点信息,包括食宿价格、近期旅游人次以及评价等,可以对多家旅行社的消费情况进行对比,最终选出自己最满意的,并可以直接在线上报名。系统在正式设计之前,需要对旅游市场开展深度调研,准确掌握旅行社以及消费者的需求,保证前期收集到的资料真实、完整、准确,然后初步确认系统的组织和功能,明确要实现这些功能需要哪些信息技术作为支持,最终利用差异化定制实现这些功能,使该系统同时满足旅游业管理部门、旅行社以及消费者的不同要求。
3.交互式旅游景区网站系统设计
系统框架细化
对旅游网站系统框架进行细化为几个模块,其中包括景点介绍、地图和物品展示等几项基本内容。并对系统功能进行创新拓展,增加了自定义漫游和跨时期景观展示,使旅游网站系统的功能更加丰富和全面。在整个系统框架完全确定之后,再对每一功能区域进行细化,使系统功能更加完整。景点介绍是以图片和文字的形式,介绍景点的实际情况。在旅游网站系统景点介绍功能区域内,能够自动呈现或者根据用户的需要进行点击寻找,最终呈现出旅游景点的二维界面,通过图片和文字向游客介绍,使其更加清晰的了解和掌握景区的详细信息。
地图的功能能够解决用户在三维场景当中方向感和整体感欠缺的不足,开拓用户的视野范围,提升景区场景的宏观性和简洁性。三维场景搭配二维地图,三维场景当中的任意区域位置都可以通过地图来获得准确的信息。当用户通过旅游网站系统进入某一场景当中时,能够同时为其提供地图作为参考。
物品展示能够将场景当中的物品和相关细节呈现出来,以虚拟旅游产品通过独立窗口来展示实际物品,并具有缩放、旋转等功能,更加清晰的进行观察。用户登录旅游网站系统时,能够通过物品展示功能区查看物品细节。
漫游功能能够让用户通过旅游网站系统进行模拟体验,并从中获得最佳路线。而跨时期景观展示则是向用户展示旅游景区的发展历程以及未来的规划,使用户对景区有了更加详尽清晰的了解。
交互方式分析与交互设计
在旅游景区网站系统框架细化的基础之上,进行交互方式分析与交互设计。对桌面虚拟现实系统的局限性加以考虑,选择合适的交互工具。在虚拟旅游系统当中,以鼠标点击行进,以键盘予以方向控制,但是该系统存在一定的局限,就是会出现漫游的“死角”,为了避免这一现象的发生,开始采用键盘来点击行进。在系统当中,点击鼠标左键能够点开界面当中的物品,进而呈现文字介绍,通过可缩放的地图来消除虚拟漫游的迷失感。能够通过点击鼠标左右键以及滚动滑轮,缩放、拖拽和旋转相关物品,观察其细节。另外,切换到不同时期的景观场景,也是通过交互方式分析与交互设计来实现的
界面框架以及细节设计
以区域划分式的布局结构对旅游网站界面框架进行设计,将虚拟旅游产品展示作为重点区域,着重于界面的上中部设计,以吸引用户注意,将其作为主展示区域。另外,在文字、图片以及色彩等细节问题的设计上要格外注意,做到协调统一,合理搭配,要符合旅游产品的风格,将信息更加准确的表达,提升用户对产品的认知。
结论: 综上所述,本文首先对差异化定制进行概念进行解释,对旅游网站管理系统的需求进行分析,面向其数据库建立需求,制定详细的系统目标。旅游网站需求分析立足于差异化定制理念,建立不同用户需求数据库,为了扩大旅游网站的经济市场进而制定差异化目标。通过对交互式的旅游网络系统进行设计,首先将系统框架进行细化,采取交互式的分析方式,对旅游网站界面框架进行处理。
应该是缺少那种经过努力才能得到美景的成就感吧。
随着虚拟现实技术的不断进步,虚拟现实技术被应用在各个领域。而虚拟现实与旅游业的结合,则更好的展现出虚拟现实的交互性与沉浸感。虚拟现实技术带来的认知体验、情感体验以及审美体验能够更好的促进旅游者的旅游活动,旅游所独有的行为模式,使虚拟旅游更能体现出基于自然的人机交互风格。而如何更深入的展现旅游的行为模式,是未来的重点研究方向,在功能信息服务方面进一步提升,从而满足游客的旅游需求和交互体验。
报告内容包括: 1、虚拟漫游古镇的定义:虚拟漫游古镇是指在计算机中通过三维虚拟空间的建模和表现形式,将实际上已消失的古镇重现出来,使研究者可以在虚拟空间中随意漫步,从而更好地了解古镇保存状态、发掘其中所蕴涵的文化底蕴。 2、国内外研究现状:国内外近年来在虚拟漫游古镇方面的研究有所增加。以国内为例,中国人民大学、北京大学、华中师范大学等有关虚拟漫游古镇的研究,着重研究古镇的历史文化、空间结构、传统精神等;以国外为例,法国、德国、瑞典等发达国家也积极开展虚拟漫游古镇的研究,重点放在技术层面上,如数字建模和可视化技术。 3、虚拟漫游古镇的应用:虚拟漫游古镇的应用不仅可以为文物保护提供参考,还能够对人类对过去的文化遗产的记忆提供科学支持,从而促进古镇的发展和文化传承。
一、引言
虚拟现实对于很多人来讲还是一个比较新的词汇,也可能你听说过,但并不了解,只是认为佩戴显示设备,观看虚拟出来的内容,有身临其境之感,以为这就是虚拟现实技术。不尽然,那虚拟现实技术究竟指什么呢?本文将为读者解决这个困惑。
二、虚拟现实技术简介
虚拟现实技术即虚拟现实。虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)是近年来出现的高新技术。从本质上来说,虚拟现实是一种先进的计算机用户接口,它通过给用户同时提供视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段,因此具有多感知性、存在感、交互性、自主性等重要特征。
三、虚拟现实技术的应用领域
虚拟现实技术在很多领域内均有比较理想的应用,如教育与培训、娱乐与艺术、医学、军事、商业等领域,下面我们将就其中几个比较典型的应用领域展开叙述。
教育与培训
虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃。在教育领域中,把虚拟现实技术的产品作为一种新的学习工具,一方面可以使学习者从逼真的虚拟假想空间中获取真实世界中得不到或难以得到的经验和感受,另一方面也使教师等教育工作者逐渐养成用数字时代的思维方式去教育学生的行为方式与习惯。
娱乐与艺术
如电视台使用的虚拟演播室也是一种虚拟现实技术。虚拟演播室系统是一种只需要有演员和道具,不需要实际的真实场景的演播系统。这个让观众耳目一新的系统不但为电视制作人提供了广阔的创作空间,而且在丰富节目包装方式、降低节目成本方面有着十分可观的优势。
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随着计算机技术的发展和系统科学的全面开发,结合计算机技术、控制技术、图像技术、三维技术等技术的进步,衍生了一门全新的科学技术——计算机仿真技术。下面是我为大家整理的计算机仿真技术及应用本科 毕业 论文,供大家参考。
《 化工中计算机仿真技术研究 》
摘要:目前,计算机逐渐被普及到生活生产各个方面,并逐渐被拓展至化工行业内应用,计算机仿真技术化工行业内应用范围渐渐被扩大,某种特殊程度上促进化工行业可持续发展。本文由计算机仿真技术化工行业应用角度阐述该技术优势,以及对其应用必要性,希望可以对相关工作者带来一些启示。
关键词:计算机仿真技术;化工;应用
伴随科学技术逐渐发展进步,化工行业设施装置逐渐趋于大型化、复杂化发展,自动化水平逐渐提升,操作要求更加严格。需要相关操作人员与技术人员渐渐提升自身业务能力与水平,不单确保生产设备能够稳定安全与长期运行,还需要有关工作者对于发现事故做到尽快合理处理,争取避免有所损失。在化工行业里,传统培训体系偏向于师傅带领徒弟传帮带形式,而有关工作人员对于故障处理的能力,通常要靠长时间实践积累为主,还要具备资历师傅将其所掌握的原封不动传授给徒弟。该方式比较真实,但却受到授培训时间与周期限制,培训内容缺少丰富性,某种程度上有可能增加相关工作者独立上岗时间,不符合生产技术可持续发展与生产装置更新所需。
1应用计算机仿真技术重要性
化工行业常需要针对部分具体工程设备与工艺流程予以操作,才逐渐深入至岗位操作人员,然后通过培训,培训工作通常结合实物挂图与微缩器具将知识传授出去,传授过程比较枯燥。实物挂图与教具基于实用因素与经济因素,并不选择大尺寸,致使所有培训工作人员详细掌握相关操作与原理。结合3D技术绘制能够让设备形象更趋于逼真化,可做任意旋转,使培训工作人员可实现全方位观察工艺与设备[1]。结合Flash技术制作设备动画有效代替挂图,对设备动态进行演示的时候更为生动形象,帮助相关人员针对设备工作原理予以掌握,能够很好带动培训人员热情。并且,使用设备较为方便,对使用要求可以很好满足。
2基于计算机仿真技术化工数据模型
结合计算机做仿真模拟,是把化工过程数理带入计算机当中,接下来经计算机把工艺过程进行模拟与反映。所有原理基于人为因素转变,可以得到与之匹配反应过程与反应结果变化值。通常情况下它存在下述优势。其一,友好人机交互界面。当前,诸多化工业模拟软件设计规则都以微软公司为基础,使相关工作者能快速上手并投入相关操作中,让相关人员感到轻松便捷,培养浓厚实验兴趣,并充分调动起工作积极性与能动性。其二,对工程装备的性能反应较为真实[2]。要充分分析化工设备反应过程,建立同它相互匹配模型,凭借实验把所有过程全权反映出来,对操作工人熟练快速掌握操作技能非常有利。我们在下述 文章 中列举一个化工工业常会涉及到的一个模型,希望可以供相关操作人员参考。计算机仿真系统具有许多特点,如重复、复杂性和多个,20世纪50年代初,西方国家一直在计算机仿真系统的动态和静态特性进行了研究,并取得了非常重要的影响。仿真系统对我国化工行业也进行了一系列的设计和研究,但也限于静态研究范畴。
3针对电子数字方面的研究
基于计算机仿真系统的特点,可以把它看作是非线性的本质,及其相对高阶的时候,分析 方法 和经典控制理论,计算机模拟在化工系统动态性能研究是非常困难的[3]。本文通过计算机在电子数字计算机系统微积分方程,计算,介绍了结合时域动态性能指标体系,这将最终调整方案出来。第一,系统是稳定的;第二,在数值计算时,系统的输入值等于;第三,在排除干扰因素,把化学工作在正常状态;第四,干扰因素考虑在内的情况下,各种干扰因素也作为单独的个体来处理。本文通过预测校正格式,欧拉方法是迭代微分方程数值积分计算。
4计算机仿真系统的改进方案
当前,化工仿真系统应用范围很广,但由于化工设备操作和较大的工艺流程不同,当前的仿真软件,仿真机器,更好的培训新员工无法满足,因此,未来的新的仿真技术和仿真软件的发展空间仍然是大[4]。未来,应该与自动控制理论相结合,适当参考校正环节能有效地改善系统动态性能的质量,使其有较高的稳定性和抗干扰能力。可以连接到气体的输入端仿真系统的微分和积分负反馈环节,最终会使动态性能大大提高,它相当于系列的介绍和链接。我们计算的结果可以看出,只要相应的参数选择正确获得超出预期的效果。微分和积分部分的结构可以被视为一种天然气供应预感桥,放置在相同的速度管道温度传感器已经变成一座桥两个手臂,表达时间常数很小,时间常数相对较长。仿真系统的输入结构的负面反馈链接到系统具有更好的动态性能。基于基本知识理论,修正的链接对系统控制精度的影响,通过计算结果我们可以看到,只要精心挑选的组件参数,达到理想的效果是指日可待。我们提倡这项计划的最明显的特征是它简单易操作,换句话说,只要其中一个传感器连接到导管,同时本文串并联在同一桥臂上面的。连接到放大器的输入和先进的网络,结合线性系统的自动控制原理做提前修正原则,与放大器的输入电阻和电容组成先进的网络,可以很好的改善系统的动态品质。讨论上述3种改进方案是基于先进的理论为基础,由计算结果可以看到,他们所有的3种基本上可以改善系统的动态品质。第一种和第二种的系统还可以明显改善方案来提高抗干扰能力。和改进项目的这些类是基于现有技术的前提下,没有相对比较容易实现的障碍。当然,想把他们对实际系统的引用,还需要很长一段时间。
5结语
目前,计算机仿真技术生产与培训方面应用比较多,所以,要着重强化对仿真软件与仿真机器开发设计,计算机仿真技术进一步推广,要对该项技术加速深化,让它的应用范围与性能得以提升。计算机仿真技术应用,促进高新技术更进一步发展,促进科学技术加速发展,同一时间为化工行业提供更为广阔发展空间。未来可持续发展当中,化工行业把握计算机仿真技术应用 措施 ,为企业赢得更多收益。
参考文献:
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《 计算机仿真技术及其应用 》
随着计算机技术的发展和系统科学的全面开发,结合计算机技术、控制技术、图像技术、三维技术等技术的进步,衍生了一门全新的科学技术——计算机仿真技术。计算机仿真技术在近些年不断的发展,而且科学家在众多的领域都联合计算机机仿真技术进行开发,并取得了良好的成果。本文通过对计算机仿真技术的概况进行阐述,探讨计算机仿真技术的应用。
一、计算机仿真技术的定义
计算机仿真技术通过对科研工程人员和系统操作管理人员进行研究,利用计算机多种软件分析、设计、模拟实际环境,进行仿真的科学实验的技术。计算机仿真技术比真实试验更加省时省力,大大节约科研成本。所以计算机仿真技术一经推出,就受到人们极大的喜欢。
二、计算机仿真技术各阶段的发展及未来发展的趋势
计算机仿真技术根据计算机、图形图像、建模、三维、系统等技术的发展可以分为以下四个阶段发展:
(1)模型试验阶段
(2)数字化仿真阶段
(3)图像化仿真阶段
(4)虚拟现实技术阶段计算机仿真技术在这四个阶段里,每个阶段的发展都各种特色及侧重点。如模型试验阶段就是注重试验建模;数字化仿真就是对计算机数字化设计;图像化仿真注重运用图像进行表达设计;虚拟现实技术采用特色设置配备三维技术,是仿真技术更加逼真。随着社会的发展,计算机 网络技术 的进步,结合人们的生活需求,计算机仿真技术越来越趋于人性化。在未来,计算机仿真技术会朝着几个趋势进行发展:分布式、协同式、沉浸式、网络环境式的计算机仿真技术。如分布交互仿真就是运用计算机网络技术把各地分散的仿真实验进行串联起来构建一个网站的仿真实验环境。协同式仿真就是建立配合生产协同作用。沉浸式仿真就是满足纵向信息分享的要求,使得数据更加直观,更便于分析。网络环境式仿真就是建立在虚拟网络的仿真模式,这种就更具有普遍性。这几个计算机仿真技术发展的方向,从纵向和横向都有发展,至于多方位的满足人们多计算机仿真技术的要求,这也加快了计算机仿真技术的推广。
三、计算机仿真的步骤及技术核心
计算机仿真技术研发的步骤可以分为三大步:一是建立数学模型二是数据模型的程序化三是仿真实验。第一步建立数学模型,即是科研这通过多方面的考究分析,建立起一个特定的具有边际的数据模型来进行对象研究。第二步数据模型的程序化,即是对数据模型进行数字化及编程化。第三步仿真实验即是对已经建好的模型,进行仿真式的模拟实验,形成一个系统的仿真模式。经过这三大步奏,便能得到想要的仿真数据。计算机仿真的关键技术有面向对象的仿真、分布交互仿真、智能仿真三个主要关键技术。这三大关键技术,纵横相互关联的,而且是逐层递进的关系。智能化仿真将是未来的发展趋势,更能满足人们的需求。
四、计算机仿真技术的应用
计算机仿真技术由于它的优越性且高性能多样性,越来越被各行各业看好,并应用与实际的生产中。如航空航天、航海、企业生产、地理勘探、交通运输、农业、 教育 、军事国防、还有各项的科研设计等等,都应用了计算机仿真技术。我们可以根据计算机仿真技术使用的功能及范围,把计算机仿真技术的应用分为:系统的研发及理论研究应用、产品研发应用、人才培育应用。
(一)系统的研发及理论研究应用
在开发研究新的项目是,都需要到对各种数据进行分析,而计算机仿真技术就能应用在这些项目的研发中,通过仿真建模,便能对各个系统的研究,还有理论分析,收集各种数据。如:对航空航天技术的研究应用,主要是对火箭、航天飞船等模拟实验,收集需要的数据等。军事军方领域应用,多先进的军事设备、战地环境进行模式实验。()产品研发应用计算机仿真技术应用于企业产品生产或者各种产业研发生产中,比如工业制造行业的仿真,根据企业生产的产品、建立产品模型、测量产品功能、外观是否能满足需求。医学领域的仿真,对医疗设备或者仿真医疗试验。这些技能节约研发成本,节约人力物力。而且还能提高科技人员的整体技能水平。
(三)人才培育及教育应用
计算机仿真在训练和教育领域中的应用可以是多方面的,比如,在学校的实践教学中,可以仿真虚拟的企业见习,丰富了实践教学的内容,提高的效率、节约能源。在如航天员训练等仿真实验,一方面保证安全、而且还减低了成本,达到预期的效果。计算机仿真技术还在进一步的开发中,在未来,计算机仿真技术在更多的领域得到应用。
五、 总结
随着计算机技术、网络技术、系统知识科学、控制技术的再发展,计算机仿真新技术会发展的突飞猛进。而且计算机仿真技术隐藏着巨大的效益,不管对于哪行哪业,未来计算机仿真技术必将达到产业化,这就使得计算机仿真技术在各个领域越来越广泛的应用,为人类的发展,又翻开了一个全新的篇章。
《 汽车理论教学中计算机仿真技术的应用 》
1课程 教学方法 探讨
汽车理论是一门涉及内容较多、理论性很强、综合多个学科的专业课程,不同于其他汽车专业课程那么形象直观,学生普遍反映难以掌握。根据课程教学内容及其特点,选择适用的教学方法是提高教学效果的关键。对于基本概念、工作原理、受力分析图、曲线图、数据表以及一些结论性的知识点,可以采用多媒体中的文字、图表和动画等方法展示,既可达到直观明了的效果,又可提高教学效率。涉及公式推导和受力分析内容的,宜采用传统的黑板板书教学方式。因为传统的黑板推演过程更能容易引导学生进行 逻辑思维 和 抽象思维 ,对得到的结论印象也会更加深刻。对于比较复杂、抽象的教学内容,可以应用计算机仿真平台通过动画视频,以及现场调取模型进行分析等方式辅助教学,将其形象化以提高学生的感性认识,避免了让教师空洞地陈述、学生想象地去理解的局面,从而提高教学效果。对于汽车性能实验,特别是汽车的操纵稳定性和平顺性实验,由于实验条件的限制多数无法开展。而通过应用计算机仿真技术可以设计与实施一些虚拟仿真实验,从而弥补了实验教学内容的不足。汽车理论课程除理论教学和实验教学内容之外,一般还附带课后作业、课外大作业、课堂演讲以及后续汽车理论课程设计等环节,由于课后题目一致、项目任务单一、可用的计算工具也比较局限(常用 Excel 或Matlab),往往造成大量抄袭,不利于学生能力的培养与公正的评价。可以考虑以项目为驱动将多种计算机仿真技术融入实践教学环节,以加深学生对理论知识的理解,并激发学习和研究的兴趣。在教学过程中,需要根据具体的教学内容选择恰当的教学手段,结合传统教学方法与现代教学方法,使其发挥各自优势才能获得更好的教学效果。
2计算机仿真技术应用方法探讨
在汽车理论教学中,合理应用计算机仿真技术将对课程的教学和学生的学习效果、对后续课程设计与毕业设计,以及对学生工程软件应用能力的培养带来很大的帮助。下面将从如下几点探讨其应用方法:
建立汽车性能仿真分析辅助教学模型库
首先应根据汽车理论教材,结合学生的具体理解情况,合理选择应用点,对某些重点、难点以及不易讲述的地方,考虑能否应用计算机仿真技术进行辅助教学。应用计算机仿真软件建立汽车性能仿真分析实例库与模型库,在课程教学中可以随时调用视频录像与仿真模型,将汽车的一些结构运动、参数调整、性能分析、曲线变化等复杂问题在课堂中进行动态仿真演示。这样老师就可以方便地进行讲解,并给学生提供了直观、形象的过程与结论,学生理解起来会更容易。同时在教学过程中,向学生展示计算机仿真技术在汽车领域的应用,还可激发学生利用相关软件对理论知识进行学习和应用,为后续课外实践、课程设计、毕业设计等环节打下基础。由于课程所涉及的应用点可能较多,所以模型库建设之初,工作量较大,不过这对学校精品课程建设和直接改善课程教学效果来说是十分必要且一劳永逸的。
各种仿真软件在专业教学中的优势
根据不同计算机仿真软件的专业优势,合理应用于汽车理论教学中,使复杂问题的分析变得直观、清晰,并能激发学生的学习兴趣。Matlab软件是进行汽车性能计算的常用工具,具有强大的数值计算和图形功能,可以方便地完成各种汽车性能的计算;同时,利用Matlab的数值计算函数和Simulink模块,可以对汽车理论中复杂的过程进行仿真分析和求解。这些计算和分析的结果都可以通过Matlab提供的可视化手段呈现给学生,有助于清晰地阐释抽象的概念。[4]车辆性能仿真软件CRUISE是一款专门为汽车传动系统匹配而设计的整车性能仿真软件。模块化的建模方式将整车分为发动机、离合器、变速箱、主减速器等汽车模块,同时设有循环行驶工况、爬坡性能分析、稳态行驶性能分析等计算任务,可方便地进行传统汽车、新能源汽车整车动力性、经济性计算与动力装置参数的匹配分析。与Matlab软件不同的是,该软件建模方便,不同的模块参数和计算任务可以详细、方便地进行设置,更加接近汽车实际模型,计算结果也更加精确。该软件在汽车动力传动系统仿真方面具有其他仿真软件无法比拟的专业性和灵活性,在国内外汽车行业应用十分广泛。ADAMS是一款在汽车行业应用较为广泛的机械系统多体动力学仿真软件,其中ADAMS/CAR模块为一款整车设计软件包,它能够快速建造高精度的整车虚拟样机模型,通过高速动画,直观地再现各种虚拟实验工况下整车的动力学响应,大大减少了对物理样机的依赖。在汽车理论教学中,可通过ADAMS/CAR在虚拟环境中实现悬架、转向系统的运动分析,同时还可进行汽车操纵稳定性和平顺性等相关的仿真实验,解决了由于客观条件限制不能进行的实验教学环节。另外,在汽车仿真技术研究领域还有ADVISOR,CarSim/TruckSim等工程软件,凭借自身的优势和特点,应用也较为广泛。计算机仿真技术在项目驱动实践教学模式中的作用目前多数汽车理论教学进行的课后作业、课外大作业和汽车理论课程设计,以Matlab软件应用较为广泛。通过Matlab软件进行编程计算可对汽车的多项性能进行分析,但是应用Matlab使学生过多偏重于公式计算与编程,具有一定的局限性。而且,单一的课题任务往往伴随大量的抄袭,不利于学生独立解决问题与公正的评价。以多类课题项目为驱动将不同计算机仿真软件应用于汽车理论各个实践教学环节,可解决上述问题。[5]实施过程中,需要构建多个贴合汽车实际使用性能的课题项目,并以同类型仿真软件的应用进行分组学习和指导,使学生在项目学习及完成过程中加深对理论知识的理解及实际应用,激发学生实际分析问题、解决问题的能力。
3计算机仿真技术应用实例
软件应用实例
汽车的动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。其中,在绘制一下曲线图,如驱动力-行驶阻力平衡图时,以往的教学方法基本是课堂讲授曲线的作图方法,给一个课本已经绘制好的某车型的曲线,然后由曲线分析汽车各档的驱动力的变化。可根据发动机转矩拟合公式、驱动力计算公式、行驶阻力计算公式及车速计算公式,
软件应用实例
利用CRUISE软件模块库,可快速搭建传统汽车及新能源汽车动力传动系统仿真模型,通过设置计算任务,对整车动力性、经济性等进行仿真计算。同时,软件自身也提供了多种汽车模型模板,便于初学者进行学习。图3为软件自身提供的传统后轮驱动汽车(FR)动力传动系统仿真模型,通过设置计算任务,可得到丰富的有关汽车动力性、经济性的文本和图表结果分析文件。为设置UDC循环工况后,计算得到的发动机工作点分布示意图,可对发动机与整车动力装置参数进行匹配分析提供依据。
软件应用实例
在汽车理论教学中,可通过ADAMS/CAR在虚拟环境中实现汽车操纵稳定性和平顺性等相关的仿真实验,解决实际实验条件限制带来的问题。在ADAMS/CAR中用户可以通过模板自行创建模型,也可调用共享数据库中的系统或整车模型进行仿真分析。以汽车操纵稳定性中的单移线实验为例,对某车整车操纵稳定性进行了虚拟仿真。可根据标准设置实验条件,通过仿真计算,将实验结果以动画、曲线图等方式展现。ADAMS/CAR所提供的仿真实验平台,可使学生方便地进行各种有关操纵稳定性、制动性、平顺性虚拟实验,弥补了实验教学内容的不足。
4结束语
将计算机仿真技术应用到汽车理论教学,可以使教学质量得到明显提高。形象、生动的仿真模型分析与演示,既便于老师的讲述,又使学生对理论知识有了深刻的理解,克服了客观实际条件对理论教学的制约,同时也能培养学生对相关软件学习的兴趣与应用能力。当然充分利用多种计算机仿真工程软件的优势来辅助教学,还需要大量的准备工作,但考虑到对教学效果的提高改善与学生理论知识的学习,这将是十分必要。
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