仿真环境范文

仿真环境范文（精选11篇）

仿真环境 第1篇

过去, 由于我国的输电线路较少, 电压等级较低, 并且大多架设在远离人口稠密区的荒山野岭, 输变电工程对环境的影响相对较小, 没有引起人们足够的重视。近年来, 许多城市进行供电网络的改建与扩建, 变电站由城市郊区逐渐建到市区, 高压架空输电线路在城市公众活动场所和居民区星罗棋布。高压输变电设备产生的电磁环境问题引起了全社会各方面的关注。

2 采用CDEGS软件的变电站电磁环境仿真

输变电设备的电磁场对人体的生物影响, 主要是热效应和非热效应。热效应是指人体蛋白和水分子这些不均匀电介质随着电场的变化而不断震动、摩擦产生热量。一般情况下, 人体对这种热量有调节和扩散的能力。非热效应是指电磁场在人体不产生温升的情况下引起疾病。人类在地磁场作用下进化过来, 形成了人类神经系统与这种磁场效应的和谐。但人体若是长期处于一个强磁场中, 这种环境中的附加磁场的强度都和自然本地不同, 对神经系统的正常运行产生影响。根据国家环保总局给出的超特高压输电线路电场限值为4k V/m, 对公众全天辐射时的磁场工频限值为100μT。

变电站的设备众多, 除了一些高压架空线路、高压母线和地上构架外, 还含有大量的二次设备、控制电气设备等。当变电站正常运行时, 各种带电导体流动的电荷, 以及在接地金属构架上产生的感应电荷, 将在变电装置的广大空间产生复杂的电磁场。由于变电站内高压带电导体纵横交错, 带电设备和接地金属构架多种多样, 采用理论推导的方法计算电磁场几乎是不可能的, 因此, 需要借助软件仿真。

CDEGS是加拿大SES安全技术工程服务有限公司推出的集成工程软件包, 主要应用于变电站电磁场分布的计算, 其所建立的简化模型大多是母线加进出线结构, 且计算的大多是稳态运行时的工频电磁场。本文利用CDEGS软件计算变电站内电磁场分布, 但是CDEGS只能建立由线性圆柱形的导体组成的模型, 不可能把变电站内所有的设备都考虑进来, 也不能实现诸如断路器、避雷器这样具有特定功能的设备。实际上, CDEGS建立的都只是实际变电站区间的几何模型。

鉴于国内电网 (除西部地区外) 是以500k V、220k V、110k V、10k V为主要电压等级, 选定500k V电压等级作为电磁场分布的仿真模型, 对现有变电站内电磁环境的分析最具代表性。本文所建模型的原型是晋东南变电站的500k V超高压部分, 该变电站正常运行时由2组母线、1组进线、5组出线组成, 其主接线示意如图1所示, 备用接线未考虑在内。

根据设计资料, 该500k V变电站的电气主接线部分在空间垂直高度上可分为3层。最上一层是位于24m处的主变进线和5组出线, 第二层是2组母线的高度为15.5m, 最下一层是9.7m处的断路器、隔离开关等设备间连接线。导线类型为4JL HN58K-1600, 等效半径为29.5cm。正常运行时线路相电压为288.7k V, 满负荷电流为3056A。

在CDEGS中计算电磁场时, 所建立的模型都是基于圆柱形导体直线段的, 各种高压输电线路、带电设备、金属构架都是由一根根圆柱形导体组成。可以定义导体的材料、半径、长度、电阻率等参数, 还可以定义空心导体及带绝缘层的导体等, 但这些都是基于线状导体的, 对于面状或体状的金属设备是无法进行模拟的。因此, 本文只对变电站主接线区间的高压带电线路建模, 且认为输电线路为彼此平行的圆柱形导线。对于分裂导线, 用单根导线等效;对于避雷器、互感器、断路器等设备则不予考虑。

选取离地面1.5m的高度, 通过电场的平面分布可知, 超过电场限制值4k V/m电场强度较大的位置出现在断路器、隔离开关、互感器等带电设备及母线、架空出线与设备间连线的交叉点附近, 最大电场强度10.113k V/m。这是因为这些带电部位的空间高度相对较低, 与计算平面距离最近, 场强最大。另外, 中间相 (B相) 下的场强比左相 (C相) 、右相 (A相) 都要小。这是因为三相线路激励对称, 在中间平衡点产生的场强相互叠加抵消, 所以其电场强度最小。

选取离地面1.5m的高度, 磁场的平面分布可以得出, 磁场强度的最大值为53.127A/m, 即磁感应强度最大值为66.72μT, 最大值存在的区域非常小, 仅仅集中在长治3条出线处的断路器、隔离开关、互感器等带电设备间连线的交叉点附近。其他区域的磁感应强度均非常小, 普遍小于32.6μT。这是因为磁场主要由电流产生, 而变电站正常运行时, 其线路电流相对较小, 磁场很小, 均在安全范围内 (0.1m T) 。磁场较大的区域也主要是母线、设备间连线等这些带电线路下方。这是因为母线是电流的汇集点, 电流相对较大, 在中部区域, 磁场相互同向叠加, 磁场较大。

3 结论

变电站稳定运行时, 电场强度在断路器、隔离开关、互感器等带电设备对地高度较低处, 以及母线、架空出线与设备间连线的交叉点附近, 场强较高, 超过了4k V/m, 其他大部分区域的电场强度均控制在安全限制之内。磁场强度在母线、架空出线与设备间连线的交叉点附近场强较高, 但最大值控制在安全限制值0.1m T以下。而当离开500k V断路器、母线的集中区域时, 电磁场强度均快速衰减, 迅速降低到安全限制值以内。因此, 变电站工作人员的工作区域以及变电站周围的居民居住环境内的电磁场范围是符合相关标准要求的。

本文对变电站的模型进行了大量的简化, 变电站实际设备复杂, 运行环境多变, 并存在操作、系统波动、雷击和不对称短路等暂态过程, 这些因素对变电站的电磁环境影响可在今后的研究中继续深入。

小资料

科学看待变电站电磁辐射

电磁辐射其实无处不在, 无时不在, 但只有在电磁辐射超过一定强度 (即安全卫生标准限值) 后才会对人体产生负面效应。变电站传输的电力为工频50赫兹, 从理论上来讲, 在临近变电线路或电力设备的环境中, 只涉及电场与磁场分析, 根本不形成辐射向外界传输能量。全室内变电站本身工频辐射能量已经非常小, 加上建筑物屏蔽的作用, 在一般情况下, 在变电站院墙之外, 就无法辨别是变电站设备所产生的工频电磁场还是环境中自然存在的电磁场。可以说, 输变电工程电磁辐射对周围产生的影响基本可以忽略不计。

变电站传输的电力依靠线路为载体传输, 与手机、广播等依靠高频电磁波传输的方式有本质区别, 工频不存在辐射问题。即使许多电力员工长期在变电站、电厂内工作、生活, 至今也没有确证因这样的环境致病的案例, 也没有电力从业人群被列为高致病群体的情况。

由于每座变电站都有其供电半径, 所以城区变电站必须建在用电负荷中心, 而不能建到郊区。许多城区变电站都与周边和谐共处多年, 对周边居民生产生活和健康从未造成不利影响。其实变电站不是怪物, 尤其现在新建的变电站都采用全户内、全电缆布置, 并通过多种技术手段降低噪音, 而且外露部分也都是全绝缘没有触电可能。

仿真环境 第2篇

空间碎片环境与碰撞预警仿真系统设计

在轨编目航天器数目已超过了9000,为了保证航天任务的顺利完成,必须对可能威胁到任务轨道的空间目标进行分析.文章首先对两行轨道根数和SGP4/SDP4轨道预报模型进行了分析,在此基础上建立了空间目标数据库及空间碎片环境与碰撞预警仿真和数据可视化系统.

作 者：马志昊 陈磊 周伯昭 MA Zhihao CHEN Lei Zhou Bozhao 作者单位：国防科学技术大学航天与材料工程学院,长沙,410073刊 名：空间科学学报 ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF SPACE SCIENCE年，卷(期)：200525(4)分类号：V528关键词：空间环境 数据库 碰撞预警 可视化 SGP4/SDP4

仿真环境 第3篇

仿真模型环境专业创新教学方法一、教学中引入仿真模型的必要性

环境专业是实践性与操作性很强的专业，专业实践能力是衡量学生质量的重要标准，也是学校培养学生的定向目标。如何深入浅出，透彻地学好环境类相关课程，各个高校都花了很大的功夫，并相应地提供各种参观与学习机会，但由于实训条件的限制，无法全面、高质量地完成对学生实践能力的培养，致使学生专业实践能力相对缺失，课堂教学效果也并不是很好。课堂上，学生只是单纯地被动接受知识，对处理原理与所涉及的设计要求往往只是一知半解。学生处于被动地位，积极性不高，教学效果不好。如何从基础出发，更清楚地表明水处理构筑物与水处理原理、水处理工艺设计与水处理效果之间的关系，是广大环境专业教师在教学过程中遇到的难题之一，在教学中引入水处理仿真模型能较好地弥补这一不足。水处理仿真模型与实际水处理设备相似，是实际构筑物的缩小版，其构造、水流特征和处理效果如同在工艺现场看到的一样，具有强大的仿真能力。仿真模型引入到环境专业教学课堂中后，学生可以逐个选择水处理工艺所需管道配件和水处理构筑物，并完成整个水处理工艺系统的连接与仿真，根据需要改变参数和装置，进行探究式学习，有助于提高学习兴趣，开阔思路，加强对水处理工艺的理解。利用仿真模型可以使学生快速了解水处理原理与水处理构筑物构造，并掌握水处理工艺基本设计方法，还可以弥补污水处理厂只能走马观花式的表面参观，无法实际操作的不足。此外，仿真模型还可以验证学生水处理工艺设计是否合理，并可对工艺流程进行改造，同时进行仿真训练可以训练学生的动手能力和解决问题的能力。因此，水处理仿真模型可应用于水处理工艺设计、水污染控制、水处理原理与技术等多门环境专业课程的教学中。

二、在教学中引入仿真模型的优点

1.有助于学生思维、创新能力的培养

教学中水处理仿真模型的应用改变了以往单一的被动听讲形式，使学生既掌握了一种新型的学习方法，又可以自己展开实验设计，大大提高了学生的学习兴趣。尤其在仿真模型操作过程中，学生不再是被动地重复教师的操作，而是主动地去探求解决问题的方法，同样的处理要求可以有不同的实现方法、不同的工艺程序，这能充分发挥学生的主观能动性和创造性，培养他们运用所学知识分析问题和解决实际问题的能力。仿真模型教学富含趣味性、可操作性强，仿真模型设计具有科学性、逼真性，使用具有可重复性和可视性，趣味性及可操作性强。将构筑物仿真模型应用于环境专业实践教学中，能启发学生去观察、去思考、去操作、去分析、去解决。在仿真模型上，同样的場景可以重复去设计并进行相应的修改。仿真模型的引入，创造了一个模拟的训练平台，提供了全新的实践体验，巩固了理论知识。

2.使学生由被动接受变为主动探索

水处理仿真模型在环境专业课堂上的引入，使得学生完全可以自己利用所学知识结合教材，进行分析、实验操作、提交结果分析报告等。教师在整个教学过程中是学生引路人的角色，为学生获得知识提供情景、引导学生自己去学习、设计实验并验证实验结果。

3.突破教学过程中的空间和时间的限制

水处理仿真模型有助于改进教学效果和解决学校离污水厂远，交通不便的问题。仿真模型在课堂中的引入突破了空间的限制，学生不必拘泥于处理现场，可以回到学校继续进行研究，这样就可对水处理的原理、方法有较明确的认识，对实践中的难点也有了准备，当他真正走出学校时，能做到心中有数，减少了操作的盲目性，改善了教学效果。

4.提高了教学质量

传统教学模式以教师口授为主，多采用多媒体加黑板的方法，一些机理较为抽象，教师讲授困难，学生理解困难，影响了教学效果。在教学中引入仿真模型能较好解决这一问题，使枯燥干瘪的内容生动起来，知识点更直观，更容易被学生接受。因此，在课堂教学中引入仿真模型能明显提高教学质量。

三、结束语

综上所述，水处理仿真模型可以为学生提供发挥主观能动性、主动展开学习的模拟实践环境，能极大地调动学生的积极性。将水处理仿真模型引入环境专业教学过程中后，学生们培养锻炼了自己解决实际问题所必须的各种技能，了解、掌握了所采用的测量方法和仪器设备的性能，为以后的课程学习及参与科研课题打下了良好的基础。另一方面，学生在仿真实践的过程中逐渐提高了兴趣，不断地投入，并尝试各种变化，达到了我们追求的：以教为主的教学模式转变为以学为主的教学模式。在实践环节的教学上，重视发挥学生的主动性和创造性，在教学中取得了明显的效果，学生在整个学习过程中处理问题的能力与过去相比得到了较大的提高，对教学质量的提高和应用型人才的培养非常有益，得到了学生的好评。可以预见，引入仿真模型辅助环境类课程教学，是教学发展的必然趋势。仿真模型会不断发展，不断推进教学方法的改进。

参考文献：

[1]万志平.仿真软件在电类课程教学中的应用.实验技术与管理，2009，26（4）：76-79.

[2]陈朝.MATLAB实验仿真在通信原理课程教学中的应用.实验技术与管理，2007，24（5）：92-93.141.

[3]刘瑶，刘捷，曾超美.模拟装置辅助教学在新生儿窒息复苏教学中的应用探讨.中国高等医学教育，2010，（6）：95-96.

[4]康秀兰.仿真模型在产科护理教学中的应用分析.当代医学，2012，18（14）：1-2.

综合战场环境建模与仿真研究 第4篇

一切作战活动都是在一定的战场环境中进行的, 战场环境对部队人员战斗力、武器性能、通讯和情报搜索能力都有很大的影响。作战仿真中, 研究战场环境对作战影响是较困难的, 主要体现在数据量大、定性及不确定因素较多, 很难用精确量化方法研究。本论文为了实现用定量和定性相结合的方法研究复杂战场控制系统建模与仿真问题, 先介绍战场环境对作战的影响, 然后提出综合环境的概念, 重点分析了综合环境建模、数据表示与交换, 并依据作战想定进行了仿真, 可以适应3未来复杂多变的实际情况。

1 战场环境对作战的影响

战场环境大体上可以分为战场自然环境3和战场社会环境, 有时还可以分出战场人工环境。战场自然环境可分为地理环境和气候环境;战场社会环境可分为人文环境、国际环境、社会舆论等。战场人工环境也可分为战场工事构筑、战场障碍设置和战场网络等。

1.1 自然环境对作战的影响

自然环境对作战的影响主要有地形对作战的影响和天候对部队作战影响两种。地形对作战的影响即地面的起伏状况能够影响部队的行动速度及制约部队的机动能力。天候对部队作战影响按字面的意思天候可分为天气和气候, 它直接影响着部队战斗力的发挥。

1.2 社会环境对作战的影响

作战的社会环境是关系着战争胜负的重要因素。主要有社会舆论、战场国际环境、社会人文几方面的影响。

1.3 人工环境对作战的影响

作战双方都力图为自己行动创造方便条件, 力求趋利避害, 而给对方制造困难。这种改造自然环境, 形成的新的环境称为人工环境。人工环境主要包括:1) 防御工事;2) 障碍物;3) 烟幕;4) 电子干扰。

2 综合环境及其建模

2.1 综合环境

综合环境是指通过模拟战场空间, 以数据描述和自然环境的形式表达和各种作战实体的整体集合。

综合环境包括两部分:战场空间中的自然环境和各种作战实体。自然环境, 包括陆地, 海洋, 大气, 太空, 声音和电磁环境。综合环境有两个特点:内容的广度和数据的集成。

综合环境是各种数据的集成。综合环境数据库不仅包括战斗空间数据可视化的要求, 还必须没有视觉的信息进行封装。

2.2 综合环境与仿真系统

综合环境包含于仿真系统中, 对各种仿真活动有限定作用, 它是支持实施各种模拟活动的基础同时也为其提供环境支撑。综合仿真环境也是异构网络互操作性的必要前提。互操作性不仅是实体和实体之间的互操作性, 而且还包括实体和综合模拟环境之间的相互作用。实体和环境之间的作用相互关联并相互产生影响。因此, 一个共同的集成环境, 是对互操作性的关键。

此外, 数据的重用和数据共享也是建立在综合环境的基础之上。

2.3 综合环境建模、数据表示与交换

综合环境建模是通过战斗的空间和抽象的数学模型的建立分析, 并根据该模型描述的自然环境和战斗实体, 实现了数据表示、交换、再利用与共享, 并支持各种练习、分析、建模和应用等。

综合环境建模的目标是实现环境数据表示和交换。建模的结果, 不仅可以确保战斗空间的自然环境和战斗实体做全面、明确的说明, 而且还描述了这些对象之间的关系。同时, 集成建模环境还可支持最大的数据交换。

互操作性在很大程度上实现对环境数据的一致性、完整性和表示的清晰度。综合环境数据的3个关键点:完整性、多样性和有效性。

3 仿真结果分析

3.1 仿真结果分析

1) 红、蓝双方人员战斗力及损失率仿真结果

经过仿真, 得到双方人员战斗力及损失率随时间变化的曲线图1。

从图1中可以看到, 战斗大约48小时 (共150小时的模拟时间) 结束, 此时红方的剩余战斗力指数约为420。随着战场环境的变化战斗力的消耗也在变, 因此曲线是跳跃曲线。蓝方和红方作战战场一样, 因此双方所处环境一致, 但红方属于本土作战, 所以在社会环境这一方面红方教蓝方略占优势。

场环境变化而变化的, 所以其曲线是一条跳跃的曲线。由于蓝方和红方的作战场地相同, 那么双方所处的自然环境可以看成相同, 红方在本土作战, 所以在社会环境这一方面红方略占优势。

2) 红、蓝双方武器效能的仿真结果

经过仿真, 得到双方武器效能随时间变化的曲线图 (图2) 。

从图2中可以看到, 战斗大约48小时 (共150小时的模拟时间) 结束, 此时红方武器效能指数还剩余约为120。蓝方和红方作战战场一样, 但红方属于本土作战, 所以在社会环境这一方面红方教蓝方略占优势。

4 结论

本文对现代战仿的战场环境做了客观全面的描述, 但由于战场环境的复杂性, 描述它是一项任务量相当大的工作任务。以外生参数为基础, 用仿真建模描述综合战场环境, 外生参数可事先选择方法, 且这些参数可在不同阶段上取不同数值, 进而适应未来复杂多变的实际情况。因此, 用仿真来描述战场环境对战场的影响是恰当的。

参考文献

[1]毕会娟.分布交互仿真的标准化研究[J].计算机仿真, 1999, 16 (1) .

仿真环境 第5篇

杨

静

赵旭德 刘庆斌

（黄石理工学院环境与化学工程系

湖北黄石

435003）

摘 要：作者通过在环境工程专业实验、实习教学中尝试应用仿真软件，将其作为实物实验和实习的预习与补充，取得了较好的教学效果，提出了一种实践教学的新模式。

关键词：仿真 环境工程

实验、实习教学

Application of Simulation Softs on Experiments and Training of Environmental Engineering Yang Jing, Zhao Xude, Liu Qingbin(Huangshi Institute of Technology, Huangshi HuBei 435003)Abstract: The authors apply simulation softs as preview and of onsite experiments and trainings on Environmental Engineering, which have got pretty good teaching effects.Key word: Simulation, Environmental Engineering, Experiments and Training 1 前言

我系于2003年5月购买了北京东方仿真控制技术有限公司开发的环境工程专业的水、大气处理实验仿真软件和污水处理实习仿真软件的单机版，教师个人使用后感觉对于教学非常有帮助。2004年5月又购买了网络版，使大量学生进行模拟实践成为可能。我们对2002级环境工程专业和给排水工程专业的学生在实验、实习教学中开展了这两套仿真软件的应用，主要 是将它们作为实物实验、实习之前的预习和之后的补充，取得了明显良好的教学效果，现将应用总结如下。用作实物实验前的预习

常规的实验教学，采用的是实验指导书加老师讲解的教学手段，容易造成主要两个方面的不足：一是学生对于实验目的和步骤理解得不够透彻，总是按照指导书一步一步地做，至于为什么要这样做不甚清楚，在整个实验过程中处于一种被动的地位，往往是实验报告做完，实验目的和步骤也全忘光，没有达到实验教学的目的；二是学生对一些实验设备缺乏感性认识，即使把实验指导书中对设备的基本构造、使用方法和注意事项看了多遍，仍不得要领，到了实验室，经常不能很快地投入到做实验中，甚至不能正确地操作设备，导致设备出现故障，影响了实验的进程和效果。而在常规实验前首先进行的仿真实验，则在很大程度上弥补了这两点不足。这套软件中的每一个实验都分为实验指导、实验操作、数据处理、教学课件四个部分。

（1）实验指导以简洁的语言和形象的动画讲解了实验目的、设备认识等，比老师单纯的“口头＋笔头”更容易让学生理解。

（2）实验操作是软件通过建立的动态数学模型模拟真实的实验过程和现象，通过3D互动操作界面模拟真实的实验装置，学生可以一人一台计算机，通过做仿真实验，从而了解真实的实验操作，达到每个学生都能够亲自动手做实验的效果。软件提供了实时帮助功能，对于不清楚的操作，可以及时获得帮助。

（3）数据处理是软件对学生所做实验产生的数据自动进行表格填入、公式计算、图形绘制，并生成可以打印的报表。虽然此步骤没有让学生进行 数据分析的练习，但它对学生前面的操作却要求非常严格，一旦有一点失误，生成的数据就不正确，填表、计算、绘图等也就不能正确地进行。（4）教学课件则把课本中相关的理论知识以生动的CAI课件形式讲述了一遍。这样老师不用再讲一次理论，学生也能理解地更清楚。2.1水处理仿真实验

水处理实验仿真软件可以做的实验有自由沉淀实验、过滤实验、混凝实验、气浮实验、曝气充

氧实验、活性污泥实验等六个[1]。其中，第1、2个属于物理实验，第3个属于化学实验，第4个属于物理化学实验，第5、6个为生物处理法。它们涵盖了水处理的几种基本方法，同时也是教学大纲[2]中规定的必修实验。开设这六个实验，可以为我系环境工程专业的专科《水污染治理工程》和本科的《给水工程》和《排水工程》、专科给排水工程专业的《给水工程》和《排水工程》、环境监理专业的《环境工程学》（水部分）等多门相关课程服务。

以下是一位学生操作混凝实验中测试混凝剂最佳投量得到的实验数据。原水800ml/份

水样编号 混凝剂加注量(ml)剩余浊度（NTU）

20.2 15.2 10.2 8.2 9.9 14.9 1

20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0

从数据可以判断最佳混凝剂投量为50.0ml左右，此时水中剩余浊度最低。这和课本上的数据是一致的。

接着是软件根据此表自动绘出的曲线图。

可以看到曲线连接光滑，最低点处在50左右，曲线绘制是成功的。2.2大气处理仿真实验

大气处理实验仿真软件可以做的实验有两个：旋风除尘器性能实验、碱液吸收SO2实验[3]。也正好涵盖了大气处理实验教学大纲[4]中规定的必开实验。其中，旋风除尘器性能实验可以测定的性能包括处理风量、阻力、效率。这两个仿真实验，可以为我系环境工程专业的专科和本科《大气污染控制工程》、专科环境监理专业的《环境工程学》（大气部分）等相关课程服务。

2.3效果

学生在做了仿真实验以后，对于实验目的、步骤已经基本上心中有数，再到实物实验室做真实实验，设备可能会和软件上的有些不同，但是大同小异，操作能很快上手，而且做真实实验不再是一个学生做，是几个一起做，结合了几个人的智慧之后，大部分都能按照正确地步骤，顺利地完成实验。学生做完实验后写实验报告时，也能够根据仿真实验所提供的参考进行正确地数据处理和分析。用作实物实习前的预习传统的课程实习教学，是老师把学生带到某个与专业相关的单位比如污水处理厂，由厂里的技术人员给学生介绍工程的基本情况，然后把学生带到每一个单元参观、介绍，如果学生比较多或者现场比较嘈杂，学生往往看或听不清楚技术人员的讲解，有些人也就放松了要求，不再认真实习；这种实习还有一个更大的不足也是缺憾，就是学生为了遵守工厂的规章制度，不得随便动任何设备、仪器，除非进行在岗的跟班实习，否则对于如何控制管理水处理工艺的运行、出现问题如何解决，不能得到实践锻炼，也就没有培养出实践能力。

而在传统课程实习前首先进行的污水处理厂仿真实习，极大地弥补了上述不足。这个软件是以北京市高碑店污水处理厂为原型，建立在污水处理工艺中各种构筑物运行过程的严格动态数学模拟基础上开发完成的。仿真实习时，每个学生面对一台计算机，可以从总流程、各个单元多角度地观察工艺；可以动所有的设备、仪器、阀门等；可以训练对各种事故的处理；并可以客观地得出实习成绩。

该系统分为水工段、泥工段两大块[5]。其中，水工段可以培训的项目有：污水提升泵轴温超标、污水提升泵电流超标、来水PH值过低、处理负荷增大、来水SS增高、来水BOD增高、来水NH3－N升高、来水腐败、环境温度降低、曝气池污泥膨胀等10个；泥工段培训的项目有：浓缩池进泥中水含量增大、浓缩池刮泥机发生故障、浓缩池螺杆泵发生故障、一级消化池搅拌机发生故障、一级消化池换热器发生故障、消化池进泥温度降低、压滤机配药浓度降低、压滤机皮带打滑等8个。

另外还提供了初沉池、活性污泥、消化池三个重点单元的具体操作培训。老师提出一个培训项目，学生就得思考如何解决这个问题，首先要判断这个问题可能是什么原因造成的，然后去寻找大致的解决途径，在这个思 路下再去对设备、仪器、阀门等做出一些调整，如果调整正确，就可以得到步骤分，如果调整的程度到位，就可以得到质量分。

以下是一位学生在培训如何处理水工段中来水处理负荷增大的问题时所做出的响应： 解决问题的途径

具体操作

改变的参数

过栅流速

闸

加开泵房备用泵

启动提升泵四

增大曝气沉砂池曝增大曝气沉砂池处2#鼓风气量 机风量

开启11号初沉池

加开备用初沉池 开启12号初沉池 开启23号初沉池 开启24号初沉池

曝气沉砂池除砂率

第一组初沉池出口SS值BOD含量

第二组初沉池出口SS值BOD含量

第一组曝气池中的MLSS浓增大第一组曝气池回流比 度、出口BOD含量、NH3--N

含量、有机负荷

增加曝气池回流比

第二组曝气池中的MLSS浓增大第二组曝气池回流比 度、出口BOD含量、NH3--N

含量、有机负荷

增大曝气池处6号鼓风机第一组曝气池中的溶解氧浓增加曝气池曝气量

风量

度 打开进水方阀六 启动提升泵三

集水池液位和配水井液位 加开格栅处进水方打开进水方阀五

开启曝气池处7号鼓风机

系统打分如下： 测评历时：600秒 实际得分：104.00 百分制得分：69.34 其中：

步骤操作得分：60.00 质量操作得分：44.00 操作失误导致扣分：0.00

第二组曝气池中的溶解氧浓度

可见，通过对该仿真污水处理厂的亲自“动手”操作，学生可以在以下几个方面得到提高：1）加深对污水处理工艺原理的理解；2）熟悉正常的运行指标；3）各种异常发生或设备故障的修正操作训练。

学生心中对污水处理厂有了基本印象以后，再到真实污水厂进行参观、学习，配合感性认识，能更快地理解现场，能提出更多有意义的问题，实习会更有收获，当然也使得课程实习及毕业实习这一重要的教学环节更加圆满和成功。用作实物实验、实习后的补充

我系购置的环境工程实验设备，无论在数量和种类上，都是全国同类院校中比较靠前的，但是在开设实验课上仍然感觉不够。仿真实验、仿真实习软件在很大程度上弥补了这一不足。

此外，学生在做完实物实验、实习以后，如果对某个问题还不够清楚，可以通过再次或多次操作仿真软件得以解决。这是它的第二个补充作用。结束语 环境工程是一门实践性很强的专业，教学中加强学生的实际运用能力是非常重要的。而仿真软件的应用很有助于提高这一能力，但目前其应用还不是非常广泛，我系环境工程专业在全国同类院校中是比较早购置和应用的，所以在这里总结了一些心得。当然仿真实验、实习是不能取代实物实验、实习的，这一点应该明确。

参考文献

[1] 黄石理工学院环境与化学工程系环境教研室，水污染治理工程实验教学大纲

[2] 北京东方仿真控制技术有限公司，水处理实验仿真教学软件使用说明 [3] 黄石理工学院环境与化学工程系环境教研室，大气污染控制工程实验教学大纲

[4] 北京东方仿真控制技术有限公司，大气处理实验仿真教学软件使用说明

仿真环境 第6篇

摘要：作为“企业资源计划”课程的延伸与提高，“企业资源计划课程设计”是对相关理论课中所学知识的验证与应用，但其实验项目多年来仍存在着多为认知型、验证型实验项目，缺乏综合设计和研究创新型实验项目的问题。通过在新的实践环境中开展企业资源计划课程设计教学，提高了教学效果，锻炼和培养了学生能力。实践教学内容的革新、教学方法和手段的改革是达到“了解软件使用，掌握管理理念，提高综合素质，增强实践能力”的主要途径。

关键词：企业资源计划课程；跨专业综合实习；虚拟仿真环境；教学改革

企业资源计划（ERP）是借助现代信息技术对供应链上的资金、物料等信息进行获取、分析和处理，以达到有效控制和利用企业资源，使资源分配更加合理，能够以最小的成本和最快的速度为客户提供满意的产品和服务，同时为企业创造利润和价值[1]。随着ERP在社会经济中的广泛应用，我国高校管理类专业大多开设了“企业资源计划”相关课程，并越来越重视其教学效果。

“企业资源计划课程设计”是对相关理论课程的重要补充，是连接实践与理论的桥梁，学生通过课程设计将所学的理论知识进行验证和应用，能够加强对理论知识的理解和掌握，同时也能够培养学生的创新能力、独立思考能力和团队合作意识。但是在大多数高校的企业资源计划实验教学中还普遍存在诸如教学思想和观念陈旧，教学内容陈旧、教学手段和方法落后等一系列问题，这些都严重影响了企业资源计划实验课程的教学质量。

一、“企业资源计划课程设计”教学现状

“企业资源计划课程设计”是管理类相关专业包括工商管理、电子商务、物流管理、信息管理、会计学、财务管理等专业在学完相关理论课程后开始的专业实践课，开设此课程的目的在于使学生进一步了解ERP软件的基本使用方法、掌握现代企业管理理念，从而提高学生的综合素质，并增强学生的实践动手能力。目前该课程的教学主要通过安装在电脑上的ERP软件完成教材中设计好的一些实验项目，尽管教材的编写者已经尽力将企业运营管理的情景在教材中再现，但由于学生缺乏实际工作的经验，这些再现的场景在学生看来并不容易接受，这样就难免使开设的实践课基本上仍以认知型和验证型的实验项目为主，缺乏必要的综合设计和研究创新型实验项目，学生的学习也往往流于应付，草草地输入原始数据验证了结果就万事大吉，并没有仔细思考企业在应用中会遇到什么问题，该怎么解决？过度地侧重于软件功能的使用练习，缺乏引导学生深入思考，使得学生缺乏学习动力，对学到的相关理论知识理解不够深入，为了课程考核能够过关，机械重复课本上的实验步骤，妨碍了对企业资源计划课程的进一步深入探索和应用。对于现代的大学生，软件的使用掌握起来不难，对于企业资源计划中获取、分析和处理信息，控制和配置资源使其最优化的精髓更要掌握，单纯的软件使用训练难以达到教学的目标。

综合仿真实习平台是利用现代计算机技术和信息技术把典型的、经过了浓缩的社会经济管理环境及经济管理活动搬进实验室，在计算机系统里建构起制造业、流通业、金融业、政务及服务业、监管机构等相互联系、相互依存的经济社会运行系统，将经济运作的每一笔业务集成于综合仿真平台，营造出既相互合作又存在激烈竞争博弈的动态运作的“虚拟经济社会”，具备高度仿真的经济业务内容及流程。这种“高仿真、运转型、博弈竞争”的教学模式使学生能身临其境经营模拟企业，感受企业运转的氛围，极大提高了学生学习的积极性，学习效果进步明显。在综合仿真实习环境中运用ERP进行模拟企业的运营管理，可以利用仿真平台最大程度的再现企业运营管理环境，调动学生的主动性，将以往被动学习转为主动探究、主动思考的主动学习，从而更好地将理论与实践相结合，并在实践中将理论升华为知识和技能。

二、教学内容规划

在综合仿真实习环境中开展“企业资源计划课程设计”实践教学，需要对原有的教学大纲和教学计划进行修订，通过在教学内容中添加综合仿真实习平台操作方法，使学生了解和掌握综合仿真实习平台的使用，以利用该平台构建仿真的教学环境。在教学计划安排上，可在课程开始的4～6个学时集中讲解综合仿真实习平台的基本操作、业务规则和注意事项，然后使用4个学时由教师带领学生完成企业的试经营，使学生掌握平台的操作，熟悉业务规则，能结合自己所扮演的角色独自进行操作应用。剩下的三十个学时由各学生小组成立模拟公司，利用仿真环境完成企业采购、生产、销售等工作，在实践中体会企业经营管理。实验项目、教学内容及学时分配参看下表：

三、教学方法实施

基于综合实习仿真环境开展企业资源计划实验课程教学，需要提前进行实习准备：教师需要准备好实习单据、资料、印章等实习工具以及根据上课专业侧重配置好软件平台，学生需要复习已经学过的企业资源计划知识，再次熟悉ERP软件的使用，可以开放实验室一定时段提供给学生自习使用。上课时，首先将学生分为若干团队，每个团队成立一家模拟制造企业，团队中的每个人担任该模拟制造企业某一关键岗位的主管，如CEO、财务主管、生产主管、销售主管等，按照制造企业生产经营的流程连续经营6个季度，各制造企业处于同一市场中，通过竞争获取每季度初的销售订单；综合实习中其它类型的机构则由系统自动完成相应功能，如商业银行、工商局等，不能由系统自动完成相应功能的机构可由教师以超级管理员身份运营，从而形成相互竞争、动态运转，既相互依赖又有博弈竞争的商业生态环境。综合仿真系统是对典型的制造企业的高仿真，其采购、生产、销售等环节与现实社会中的企业经营流程高度仿真，学生在对模拟制造企业经营管理的过程中，企业运营的数据，如资金、库存、产成品、原材料等数据由学生在对模拟企业的经营过程中产生，这些数据也是“企业资源计划课程设计”需要收集和处理的元数据，学生实习过程中将这些数据输入到ERP系统中进行分析、处理，从而达到对企业所拥有的资源进行管理和分配，并尝试优化配置的目的。相对于课本上“死”的实验步骤和实验项目，这些从企业经营中得到的数据更易于学生理解和接受，从而也达到了把复杂、抽象的ERP理论以直观的方式让学生去体验和实践的教学效果。通过创建竞争对抗的模拟运行环境，使学生愿意全身心地参与进教学，变以前被动消极地验证实验结果到积极主动地应用理论知识提高生产效率，扩大企业效益，构建出积极主动的学习氛围和环境，就把复杂的理论知识轻松地传授给学生。

教学大纲应做相应调整，要加入综合仿真实习平台操作的相关内容，将其作为独立的章节进行教学，为了便于学生掌握，可考虑做6～8个学时的“试经营”，试经营期间，由教师边讲解规则边引导学生操作，增加教学的直观性，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。在制定教学大纲时，还应根据不同专业的培养目标有针对性的选择实习的侧重点，如物流管理专业可以侧重于供应链管理，市场营销可侧重于客户关系管理，会计学专业可侧重于财务管理等。教学安排上先学习企业资源计划理论知识，然后将虚拟仿真环境引人课程设计实践教学，让学生从亲身参与的经验管理的过程中体会使用ERP进行企业经营管理的知识，不仅让学生更加熟悉掌握了ERP软件，也让学生在实践过程中掌握了先进的企业管理理念、提高综合素质、增强实践能力。

四、教改目标与特色

将综合实习仿真环境应用到“企业资源计划”课程实验教学中后，可以使学生在较“真实”的企业运营环境下使用ERP进行模拟企业的经营管理活动，获得直观的体验和感受，在动手过程中将ERP的理论知识传递转化为实践方法进行掌握，有助于学生对ERP课程产生兴趣，从被动学习转变为主动学习。教学模式也从“教师布置任务，学生照课本练习”转变为“教师引导，学生主动参与，分组经营模拟公司，在竞争博弈中学习”的创新教学模式，实现了“学中做，做中学”，从而有助于学生把ERP理论理解得更加透彻，又能让学生在学校里体会到和公司企业相似的工作环境，既应用了理论知识到工作实践，实现了理论与实践的结合，又进行了团队合作，激发了创新创造能力。

基于综合仿真实习环境开展ERP课程教学，让学生从亲身参与的经营管理过程中体会使用ERP进行企业经营管理的知识，不仅让学生学会了如何使用ERP软件，更使学生了解了现代企业管理理念，提高了综合素质，增强了实践能力。

参考文献：

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[3] 刘冬 “企业资源计划”课程中引入沙盘工具的改革探究[J] 当代教育实践与教学研究 2015（12）

[4] 占胜 基于工学结合一体化的”企业资源计划（ERP）”课程教学探究[J] 大家 2012（12）

[5] 李震 大学本科管理类专业“ERP原理及应用”课程教学改革研究[J] 黄山学院学报 2013（02）

基于环境可视化的视景仿真 第7篇

视景仿真立足于虚拟现实技术, 通过各种技术手段构造逼真的交互式环境, 使用户与环境实时、有效地开展交互, 完成特定意义下的功能实现。视景仿真在工业技术、军事训练、航天领域等方面应用广泛, 运用场景模拟技术建立逼真的各种特殊环境, 使研制人员、作训官兵、航天实习者身处其中, 进行各项练习, 练习效果显著, 评估方式灵活, 为新产品开发、武器装备研制、战术训练提供了高效手段。

2 三维视景生成

视景仿真系统组成为:视景数据库、图像生成器和显示系统。视景数据库包括几何定义数据、仿真环境需要的色彩和纹理;图像生成器绘制的内容是仿真器从视点定义的, 这些数据存储在视景数据库中;显示系统可以是投影、显示器或头盔显示器。

视景数据库由两部分组成, 一部分是以直接或间接方法存储的图像数据, 另一部分是以向量或参数方式存储的图形数据。视景中的图像是由计算机根据环境的需要, 利用给定的条件和模型, 在对图像数据和图形数据计算后生成的, 其生成过程如图1所示。

(1) 视景表示

图形基本单位是点和线, 计算机内部用网栅和矢量表示直线, 网栅按点阵表示图像;矢量利用线段起点和终点坐标, 对应于图形库和图形函数的描述。图形处理计算机处理图像通过二维数据矩阵实现, 矩阵元素代表对应点的灰度值。三维图像以边界、表面、体积元区分开来。

(2) 视景三维建模

视景建模分为几何建模、物理建模、运动建模, 分别为模型的平台、表现与核心。几何建模着重建立固有几何性质的抽象模型, 如形状、大小、颜色等;物理建模注重对质量、纹理、粗糙度、硬度、形状改变模式等方面的逼真刻画, 与几何建模共同形成真实的虚拟模型;运动建模主要针对虚拟环境中位移、碰撞、变形等动作, 仿真接触的真实性和具体程度, 如导弹或炮弹是否已撞击到飞机机体或坦克装甲、火箭点火的推力是否传递给了箭体, 这类碰撞检测须计算各物体的相对位置, 视景仿真系统实时计算采用矩形边界检测法或光线跟踪方法, 高效率地完成检测。

虚拟环境的模型层次多、成分杂, 一般利用单元分割、离线预先计算、内存统一调度等技术保证系统运行的实时性。同时, 精确度、实时性、友好性是衡量模型的标尺, 必须统筹规划。

3 可视化系统组成

3.1 硬件要求

(1) 高档图形工作站。

通常配备高效的实时可视化仿真开发软件。

(2) 计算机工作站。

一般为Windows操作系统, 有一定的通用性, 降低了开发成本。

(3) 计算机+图形加速卡。

普通计算机+高性能的图形加速卡已能够满足大部分的实时可视化仿真的需要, 而且成本很低, 不受操作系统的限制, 具有良好的通用性和可移植性。

3.2 软件环境

根据软件开发环境的功能及实用性, 分为:

(1) 高层开发软件。专业的可视化开发工具, 如Multigen Creator, Vega, OpenGVS, WTK, Performer等, 这类软件环境功能强大、开发效率高, 但价格高, 使用受许可证限制。

(2) 底层开发软件, 如OpenGL和Direct3D。成本低, 灵活性大, 对系统的依赖性小, 可移植性高, 但开发工作量大, 开发周期过长, 对专业知识要求较高。

3.3 可视化实现

首先要深入了解系统结构, 明确最终的效果要求;其次广泛收集可用素材, 如具体环境的地形数据等, 使场景更加丰富细致;然后通过有效实用三维建模工具构造三维模型;最后开发程序、认真设计, 以高效有序地驱动三维模型。

3.4 三维图形库OpenGL

OpenGL是一个函数库, 它包含数百图形库函数, 可用C语言程序调用, 用以绘制2D和3D彩色图形。在图形程序中编程语言提供逻辑结构, OpenGL命令提供图形软件和硬件之间接口。OpenGL的基本功能包括:创建物体模型、图形变换、平滑图形动画、消隐处理、光线处理、与用户交互等。OpenGL的基本工作流程图如图2所示。

4 实时环境渲染

必须充分保证环境的逼真性, 地形、地貌、地物构造好之后, 能够实时漫游, 画面流畅。

(1) 实时视景生成技术

动态人机交互是实时视景仿真的重要内容之一, 用户可通过输入设备实时改变虚拟环境中物体的运动方向、速度等状态特性;图形生成速度与软硬件体系结构密切相关。

(2) 实时地形动态渲染

实际地形的数据量相当大, 人机交互若要实时高效, 地形数据必须动态更新。

①层次细节模型

视景仿真为提高模型的分辨率, 使用了更多的三角形或多边形表示物体, 层次细节模型为每个物体建立多个相似的具有不同分辨率的模型, 细节描述越精确, 模型就越复杂, 如图3所示。虚拟环境中采用层次细节模型, 场景绘制速度提高, 实时性、逼真度大幅提升。

②视窗裁减技术

视窗裁减技术可提高实时交互的效率。环境中人员可视范围约为直角, 仅能观察到地形中的一部分, 省略渲染未出现在视野范围和距离内的地形, 节省了系统开支, 提高了交互的实时性。图4为视窗裁减示意图, 棱体内部为关注区域。

③动态地形生成

动态地形采用地图的精度应与规划要求一致, 注意减少数据的冗余, 压缩无谓的数据量, 同时在统筹规划、组织分配地理数据时应结合规划的实现难度和可替换性。

(3) 纹理映射

最常用的纹理就是对物体表面的法向进行微小的扰动以表现物体表面的细节。构造丘陵、泥泞路等场景时不用建造真实的三维模型, 加上纹理, 在维持图形速度的同时, 可用少量的多边形和纹理增强细节水平及真实感。

OpenGL将成分纹理不同的渲染类型定义为GL_BLEND模式, OpenGL支持多种图像的纹理, 称为多贴图纹理。多贴图为多边形选择与屏幕分辨率最接近的纹理图像, 选取具代表性的小块纹理重复映射到选定区域地形上, 在控制系统开销的同时, 比较理想地实现了环境实况。

(4) 集成模型与地形

将三维模型加载到构造好的地形中, 使三维模型与地形有机结合, 最常用的方法是由3dmax建立三维模型并导入地形中, 如图5所示。

三维模型是点、线、面的有序组合, 加载这类模型关键是将点、线、面坐标信息全部采集, 利用OpenGL将点、线、面在预定位置复现。OpenGL定时、连续地将多边形和三维模型重画, 而加载三维模型时要充分发挥层次细节模型算法和视窗裁减技术的作用, 以提高渲染速度。同一模型在视景中多次出现, 内存中只保留一个副本以备复现调用。三维模型消失, 如飞机被摧毁、导弹爆炸等, 在完成爆炸效果的仿真后, 及时清除内存中的相关数据, 减轻系统负担。

参考文献

[1]Stephane G.Mallat.A Theory for Multiresolution Signal Decomposi-tion:The Wavelet Representation[M].IEEE.PAMI, 11 (7) , 1989:674-693.

[2]DMSO U S.High Level Architecture Federation Development andExecution Process (FEDEP) Model Version 1.5[Z], December 81999.

[3]彭群生.计算机真实感图形的算法基础[M].北京:科学出版社, 1999.

[4]林辉, 彭长辉.地理信息系统中栅格单元大小和形状的选择[J].遥感信息, 2001:21-23.

复杂环境下车牌定位算法仿真研究 第8篇

智能交通系统(Intelligent Transportation System, ITS)是欧、美、日等发达国家于上个世纪60年代末期开始研究的一套以监控为主体的交通工程管理系统。90年代后随着计算机技术、信息技术、通信技术以及电子技术的进步,ITS向着智能化、信息化、网络化的方向发展,现在的ITS系统无论在内涵还是功能上与最初的ITS系统相比都发生了较大的变化[1]。但是,无论ITS系统如何发展,车牌识别(license plate recognition , LPR)技术始终是其关键技术之一。其主要思想就是通过车牌字符的识别确认车辆身份的图像识别技术。完整的车牌识别过程应包括:车牌定位、字符分割以及字符识别三个处理阶段[2],其中车牌定位阶段是整个识别过程的关键,定位的准确程度将直接影响后两个阶段的处理效果。

目前,车牌定位算法主要有三大类别。一类是基于灰度图像的算法[3,4],这类算法主要利用车牌区域特殊的边缘、纹理特征实现定位。其运算速度快,实现简单,但当采集图像的对比度下降或是外界光照强度不均匀时该方法定位的准确性将下降;第二类是基于彩色图像的算法[5,6],这类算法主要利用车牌区域特殊的颜色特征进行定位。其复杂程度较高,运算速度较慢,尤其是当车身或环境中的颜色特征与车牌区域特征接近时定位效果较差;第三类是融合边缘、颜色和纹理等特征的算法[7],这种算法的定位效果最好,但是由于需要综合考虑各种特征其计算量很大,难以满足实时定位的要求。

目前基于灰度图像的算法技术最成熟,应用最广泛。本文针对此类算法的不足,提出了一种能够自适应光照变化进行图像灰度变化的方法,克服了光照变化对复杂环境下车牌图像对比度的影响。然后使用改进的Sobel算子进行边缘检测,再根据车牌区域边缘的特征滤掉干扰和噪声,最后利用形态学运算和先验知识定位出车牌位置。

1 图像预处理

ITS系统中获得的车辆图像一般都是由安装在各个交通路口的摄像机拍摄的。由于受天气、距离、车辆行驶速度等因素的影响,这样采集到的图像对比度不高,给车牌定位处理带来不利影响。所以在正式定位之前应对图像进行预处理。图像预处理通常包括颜色变化和灰度变化两个过程。

1.1 颜色变化

随着彩色摄像机的普及,路口摄像头拍摄的图像可能是彩色的。考虑到彩色定位算法的速度较慢,本文提出的算法只针对灰度图像,若拍摄的图像是彩色的需将彩色图像从RGB空间转换到灰度空间。设R、G、B分别是彩色图像的红、绿、蓝三个颜色分量,则将图像从RGB空间转换到灰度空间可以用式(1)来表示:

Gray(i,j)=R(i,j)*0.299+

G(i,j)*0.587+B(i,j)*0.114 (1)

1.2 灰度变化

灰度变化的目的是使图像的对比度增强,便于后续的边缘检测。常用于灰度变化的方法有:直方图均衡化和亮度变化。

直方图均衡化的实质是将灰度概率密度分布经过某种变化之后近似服从均匀分布,从而使信息熵最大。文献[8]使用直方图均衡化进行图像灰度变化,使原来直方图分布变得均匀,达到图像增强的目的。但是即使图像的直方图分布比较均匀只能使图像的清晰度变大,不能保证图像具有较高的对比性。

亮度变化函数通常可用式(2)表示:

s=T(r) (2)

其中,r表示原图像f中相应点(x,y)的亮度,s表示变换后图像g中相应点(x,y)的亮度。为了使变化前后图像的对比度增强,本文使用式(3)进行变换:

$s={\rm T}(r)=\frac{1}{1+(m/r){}^e}(3)$

式(3)可将输入者低于m的灰度级变换到输出图像中较暗灰度级的较窄范围,也可使输入值高于m的灰度级变换到较亮灰度级的较窄范围,使得输出图像的对比度增强。e用来控制变换曲线的斜率,对图像增强有较大影响,当e>1时可使图像变暗;当e<1时可使图像变亮。e值往往根据经验或实验确定,为了使式(3)对不同光照强度的图像都适用,本文设计了一种自适应算法来确定e的取值大小。其计算过程可分为两步:

Step1:计算图像的均值,记为:mean;

Step2:按照式(4)确定e值的大小。

$e=\{\begin{array}{l}128/\text{m}\text{e}\text{a}\text{n}\text{i}\text{f}\text{m}\text{e}\text{a}\text{n}＞128\\ \text{m}\text{e}\text{a}\text{n}/128\text{i}\text{f}\text{m}\text{e}\text{a}\text{n}128\end{array}(4)$

其中,mean是整幅图像的均值。式(4)保证当图像均值偏高时e>1使图像变暗,而当均值偏低时e>1使图像变亮。保证了图像始终具有较高的对比度。

2 垂直边缘提取与滤波

车牌区域包含丰富的垂直边缘信息,这种信息与其它非车牌区域相比具有明显的差异。因此可以通过提取车牌区域垂直边缘来增强车牌区域的特征以达到车牌粗定位的目的。但由于车辆自身以及环境中的其它因素也可能包含垂直边缘,这些干扰会使定位失败,必须采取适当的滤波措施减少干扰的影响,提高定位的准确性。

2.1 改进的Sobel边缘提取

Sobel算子简单实用,是一种常用的边缘提取方法。其检测过程是用模板对图像进行梯度检测并将梯度与阈值比较,然后进行水平方向的非极大值抑制,最后得到边缘。用于垂直边缘检测的Sobel模板如式(5)所示:

$\mathit{{\rm H}}=\left[\begin{array}{ccc}-1& 0& 1\\ -2& 0& 2\\ -1& 0& 1\end{array}\right](5)$

本文提出一种改进的Sobel边缘检测方法。首先对式(5)的模板进行改进,使用提升滤波方法使梯度检测后的极大值区域更加突出,改进后的模板式如式(6)所示:

${\rm H}=\left[\begin{array}{ccc}-1& 0& 1\\ -3& 0& 3\\ -1& 0& 1\end{array}\right](6)$

然后按照式(7)进行垂直边缘检测。式(7)是在原有垂直边缘检测的基础上减去该位置上原像素的灰度值。这样在垂直方向边缘处就会产生高值,而其它像素点的灰度值基本等于零,这样在将梯度图二值化时对阈值选取的要求就明显降低了,也使垂直边缘信息尽量多的保留下来。最后,选用一个合适的阈值T将检测的梯度图像分割成二值图。

g(i,j)=|f(i-1,j+1)+3*f(i,j+1)+f(i+1,j+1)-f(i-1,j-1)-3*f(i,j)-f(i+1,j-1)|-f(i,j) (7)

g(i, j)二值化过程可用式(8)表示:

$g(i,j)=\{\begin{array}{l}\text{Τ}\text{R}\text{U}\text{E}\text{i}\text{f}g(i,j)\ge {\rm T}\\ \text{F}\text{A}\text{L}\text{S}\text{E}\text{o}\text{t}\text{h}\text{e}\text{r}\text{w}\text{i}\text{s}\text{e}\end{array}(8)$

2.2 滤波处理

由于车声、车灯、背景等位置也有较明显的垂直边缘信息,所以在提取车牌区域内有效边缘信息的同时也会提取出非车牌区域的干扰信息。为了减少后续定位的运算量并提高定位的准确性,必须使用相应的滤波方法减少无效的边缘信息的干扰。

我国现行的九二式机动车号牌国标尺寸规定蓝牌和黑牌的大小为440140,大车(黄牌)前排尺寸为440140,后牌为440220。摄像头拍摄到的图像由于要受到角度、距离等因素的影响,车牌的宽高比一般在3～5之间。车牌区域内字符的垂直边缘长度应在一定的范围之内,不在此范围内的垂直边缘都认为是干扰。本文设计了一个1L(L<Height/3, Height为原图像的高度)的滑动窗口,并让该窗口在原图像垂直方向上滑动的方法判断垂直边缘是否为干扰。其具体步骤如下。

Step1:使窗口顶端位置与图像中某一像素位置对齐。

Step2:统计覆盖在窗口之下的图像中像素值为“1”的个数N1。

Step3:取上阈值Th1和下阈值Th2,如果Th1<N1或者N1<Th2,则将此时与窗口顶端重合的图像像素置“0”。否则,让滑动窗口在垂直方向上向下滑动一个像素,返回Step1直至窗口将图像遍历一遍。

另外,车牌区域的字符边缘的密度明显高于非车牌区域,利用这个特征进一步减少无效边缘的干扰。可再设计一个MN大小的滑动窗口,让此窗口在整幅图像中从左至右,从上往下遍历以判断边缘位于车牌区域还是位于非车牌区域。根据车牌的宽高比,本文选择窗口的M=3N,并且为使此窗口能在车牌区域内滑动,M和N的取值不宜过大。滤波的具体步骤为如下。

Step1:让滑动窗口左上端与图像中某一像素对齐。

Step2:统计覆盖在窗口之下的图像中像素值为“1”的个数N2。

Step3:取阈值Th3,如果N2<Th3则将窗口左上角对应的图像像素置“0”。否则,让滑动窗口左上端向右滑动一个像素,返回Step1直至遍历全图。

3 形态学提取车牌候选区域

形态学是一门建立在集合论和拓扑学基础上的分析科学。在图像处理分析中,形态学是由一组形态学的代数运算子组成的,它的基本运算有4个:膨胀、腐蚀、开运算和闭运算。

经过滤波处理后的边缘有的部分是连通的,而有的部分是断裂的。为了将车牌区域的“1”像素点融合成一个完整的连通区域,可以对滤波后的图像做膨胀处理。膨胀是将与物体接触的所有背景点合并到该物体中,使边界向外部扩张。由于车牌字符之间的水平距离基本相同,并且受到垂直方向边缘检测的影响,边缘在垂直方向的连通性明显高于水平方向的连通性。所以在选取膨胀运算的结构元素时应给水平方向赋予更大的权值,考虑到车牌的宽高比,可将结构元素的宽高比设为3:1。

如果滤波后的图像中还有一些孤立的噪声点或其它形式的干扰,那么在膨胀时这些噪声或干扰也会扩张。这些干扰区域经过扩张后可能会形成与候选车牌区域相似的连通域,从而使定位发生错误。考虑到这些噪声或干扰的面积一般都不大,可以使用腐蚀运算使边界向内收缩,消除这些干扰。用于腐蚀的结构元素的宽高比可取4:1,但其大小要稍大于膨胀时的结构元素。

4 车牌定位

经过形态学处理之后得到的车牌候选区域可能不止一个,这时可以根据车牌的先验知识来筛选出真正的车牌区域。用于车牌定位的先验知识有以下几种。

①区域的尺寸:设置Lmax、Lmin、Wmax、Wmin等4个长度与宽度的上下阈值,当连通区域外接矩形的长宽值不在其中时表示该区域不是车牌区域,应该剔除。

②区域的面积:将连通域面积不在上下阈值Smax与Smin之间的区域剔除。

③区域的宽高比:将连通域外接矩形的宽高比不在给定阈值范围内的区域剔除。

④填充度:将连通域面积与其外接矩形面积不在给定阈值范围内的区域剔除。

最后,由于在形态学腐蚀时使用了比膨胀时面积稍大的结构元素,在消除干扰的同时也使车牌连通域的范围减小了。所以在最终提取的车牌连通域基础上再进行一次区域扩展,以便于提取出完整的车牌图像。

5 实验与结果分析

为了验证本文提出算法的有效性,在PC机上(2G内存,CPU主频3.2GHz)使用Matlab7.0进行了实验验证。本文算法的基本流程可用图1表示。

图2-5显示了在各种环境下利用本文提出的算法进行车牌定位的实验结果。其中各图中(a)为原始图像;(b)为改进的Sobel算法提取的边缘;(c)为滤波处理之后的图像;(d)为经形态学处理并筛选之后的定位结果。

在不同光照条件、不同清晰度、不同背景复杂度以及不同拍摄视角等条件下使用本算法对400幅图像进行了实验,车牌的定位准确的图像有386幅,准确率达到了96.4%以上。

从各(b)图中可以看出改进后的Sobel算法对图像中垂直边缘有较强的检测效果,并对其他区域有较强的抑制作用,使得车牌区域的有效信息损失较少;从各(c)图中可以看出使用滑动窗口滤波的方法能够在尽可能保留车牌区域信息的前提下,去除无效的干扰边缘信息。

6 结束语

复杂环境背景下车牌定位问题一直以来都是ITS中研究的热点问题。本文在这个问题上对一些经典的方法进行了一些改进,使这些方法应用于复杂环境时具有更强的适应性。从仿真实验的结果上来看,通过对比度拉伸、Sobel提升滤波处理、滑动窗口去噪以及形态学定位等一系列处理之后,本文提出的改进算法的定位准确率可达96.4%,且对环境具有较好的适应能力。

摘要：提出了一种能适应环境变化的车牌定位算法。该算法首先利用自适应灰度变化增强图像的对比度,使灰度变化剧烈的边缘区域更加突出;然后采用改进的Sobel算子对图像进行滤波并对非边缘区域进行抑制,使边缘区域以高值形式表现出来而其它区域值基本为零;接下来通过两次基于滑动窗口的统计滤波方法去除无效的边缘和干扰噪声得到车牌的候选区域;最后通过形态学处理的方法并根据有关的先验条件定位出车牌区域。仿真实验结果表明,该算法具有较强的环境适应性,在各种环境下的定位准确率达到96.4%以上。

关键词：智能交通系统,边缘检测,车牌定位,形态学处理

参考文献

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仿真环境 第9篇

1 低压电器屏柜总体设计

电力机车低压电器柜的设计原则是：符合相应的标准要求，确保柜内各种电气元件安全、可靠、稳定运行，方便对柜内电器元件进行安装、检修、维护，同时要保证良好的通风散热效果，确保柜内电器元件能够在额定的安全运行环境下运行。如图1是神华八轴低压电器屏柜外观三维模型效果图。

2 机车控制模块使用环境的散热仿真分析计算

由于机车控制模块对其运行的EMC环境条件要求比较高，所以在元件布置设计时，把机车控制模块安装在柜体上部一个独立的空间内，见图1的上部(隐藏了两个上柜门)，根据airpak要求建立计算模型，如图2是两个上柜门没有开通风孔时airpak计算模型。图中下部小孔是EMC隔板上开的通风孔，与低压电器柜下部分连接。

通过airpark软件提取模块表面处的温度，了解模块在工作状态时的通风散热情况。如图3、图4是当机械间温度为45℃、50℃时，模块周围的温度分布情况。从图中可以看出，上门板没开孔，最高温度在模块上方，当机械间温度为45℃时，模块上方温度达到了57℃，当机械间温度为50℃时，模块最高温度达到了61℃。

3 机车控制模块使用环境结构优化设计后的散热仿真分析计算

通过上面分析可知：如果柜体上部机车控制模块安装空间的两个上柜门采用完全封闭的结构，这样不利于模块空间通风散热，可能会使模块温度过高，因此会影响机车的安全运行。为了达到良好的通风散热效果，本设计在柜体上门板上开两个通风孔，同时在通风孔处安装滤尘板，主要目的是过滤机械间的灰尘颗粒物，以免灰尘积压而造成模块短路现象。其次，通风孔开在上门板正面也有利于观察、更换。图6为airpak软件计算模型，由于开孔处有隔尘板，根据实际有效的散热面积，计算模型开孔尺寸为实际开孔大小的一半，如下图5。

根据计算结果，通过airpak软件提取模块表面处的温度，如图6、图7，当机械间温度为45℃、50℃时，模块周围的温度分布情况。它更清楚地表达了模块表面周围的温度环境，从图中可以看出，上门板开孔后，最高温度也在模块上方。此时，当机械间温度为45℃时，模块上方温度为53℃，当机械间温度为50℃时，模块最高温度达到了57℃。

4上门板有无开通风孔时数据对比分析

根据上述计算方法，提取柜内平均温度，如图8为有无通风孔时柜内模块平均温度变化的对比，通过对比发现，有散热孔时柜内模块温度比没有散热孔时有明显的降低，特别是当温度升高到40℃以上时，其作用更加明显。其次，在相同的机械间温度下，为了对比柜体开孔后与不开孔时模块最高温度，即模拟计算当机械间温度为45℃时，通过airpark软件提取模块表面最高温度(模块上表面温度)，如图9。同样可以看出，当开通风开时，模块上表面的温度比不开孔时低了5℃左右。

5 结语

由于神华八轴电力机车的控制模块较多，且根据以往的设计经验，在电器柜体上门板上增加开通风孔结构。通过airpak软件计算与分析，低压柜的通风散热效果有了显著的改进，主要体现在：柜体上门板上开通风孔时，改善了机车控制模块的使用环境，降低机车控制模块的使用环境温度，开孔后改善明显，柜内平均温度只高于机械间温度1℃～2℃，未开孔时柜内温度高于机械间温度5℃以上;同时，对柜内模块表面的最高温度也有很大的改进，通过图9可以得出，开孔后最高温度相应的下降了5℃左右。

参考文献

[1]张树勋黄学君, 丁伟民.电力机车新型电器屏柜设计分析[J].机车与城轨车辆, 2008 (6) .

[2]TB/T1508-2005, 机车电器屏柜技术条件[S].

仿真环境 第10篇

《自动控制原理》[1]是高等学校电气信息自动化类专业的一门必修课程,它也是一门理论性与实践性都非常强的基础专业课程。该课程的主要任务是通过对控制技术理论知识的学习,培养学生对控制系统进行分析、设计和创新的能力。该课程内容丰富、信息量大、涉及的知识面广、更新快、习题量多,且概念比较抽象。针对这种情况,这里采用由美国Math Works公司出品的商业数学软件Matlab[2],将计算机仿真技术[3]引入到传统实验方法中,利用计算机强大的表现能力将抽象问题具体化,引导学生深入掌握该课程的实质。

传统的实验教学是理论教学的附属手段,实验内容是理论知识的验证,实验方法是学生按照实验指导书上规定的步骤完成实验,整个实验过程中学生完全是消极被动的,很多时候学生对实验内容、方法不感兴趣。显然这种实验教学难以实现学生实践能力和综合素质的培养。培养学生的实践动手能力和创新意识更需要在实验环节和内容上进行改革与创新。而以典型、有代表性的被控对象为核心,采用计算机控制,依托网络系统,构成模块化的教学设备;以先进的系统软件和应用软件为基础,构成系统建模、分析、仿真、控制器设计、常规控制、先进控制的软件环境成为各地高校自动控制实验的新思路。

自20世纪60~70年代起,美国、西欧、日本等国不惜重金建起一大批半实物仿真实验室,并不断进行扩充和改进[4]。20世纪80年代,我国也建设了一批高水平、大规模的回路仿真系统,如射频制导导弹仿真系统、红外制导导弹仿真系统、歼击机工程飞行模拟器、歼击机仿真系统、驱逐舰半仿真系统等[5]。在高校自动控制实验室建设方面,近年来涌现出诸如德国d SPACE公司的d SPACE实时仿真系统[6];国内的清华大学、中国科技大学、哈尔滨工业大学、中国矿业大学、华东理工大学等高校纷纷引进或自主开发出自动控制仿真实验教学。

MATLAB是美国公司Math Works开发的用于教育、工程与科学计算的软件产品。它集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络和图象处理等学科的处理功能于一体,具有极高的编程效率[7]。Simulink是MATLAB产品中的图形化建模工具,它主要用于系统级的设计和仿真,同时也用于算法开发。用Simulink搭建的模型通过Real-Time Workshop可以自动生成面向不同目标的代码。以MATLAB和Simulink为基础,MATLAB产品家族向用户提供从概念设计、算法开发、建模仿真到实时实现的理想集成环境。MATLAB拥有的功能各异的工具箱涵盖了每一种最先进的控制系统设计技术,而且MATLAB下的RTW工具箱(基于Simulink的代码自动生成环境)能提供实时控制,因此提出应用硬件在回路仿真技术,在MATLAB RTW工具箱下,构建系统实时控制平台的方案[8]。实时仿真实验平台的构想把离线仿真和实时控制结合起来,缩短了系统设计和算法开发的周期。该实验平台具有的开放性和通用性,可以使许多不同的实验设备工作在同一平台下,为设计系列实验提供了一个具有延续性的环境,减少学生熟悉实验软件的过程,提高实验效率。

另外,自动控制仿真实验平台的构想,可以推广到其它仿真实验的开发中,对促进实验室建设具有一定推动作用。

从理论上来说,首先对系统我们通过解析法或实验法建立系统数学模型。

二、三个阶段

1、建模阶段

可用系统辨识、信号处理工具箱对实验测试数据进行处理,再利用MATLAB和Simulink工具来描述问题。利用Simulink可视化的建模方式,可迅速地建立动态系统的框图模型,Simulink的分级建模能力使得体积庞大,结构复杂的模型构建也简便易行。根据需要,各组图块可以组织成若干子系统,在此基础上整个系统既可以按照自顶向下也可以按照自底向上的方式搭建,并生成初始的设计方案。

2、仿真阶段

利用Simulink及其工具集运行仿真模型,调试控制参数。Simulink的示波器可以动画和图形显示数据,能够在仿真运算进行时监视仿真结果。Simulink的交互仿真使假设分析简单易行:运行中可随时改变模型参数并立刻可见到改动结果。由于Simulink完全集成于MATLAB,在Simulink下计算的结果可保存到MATLAB的工作空间中,因而就能使用MATLAB所具有的众多分析、可视化及工具箱工具操作数据。

3、测试阶段

可使用Real-Time Workshop的快速原型化系统,将模型代码在快速原型化系统中进行测试。通过使用快速原型化目标,可实现模型和物理系统的连接。

从具体实现上来说,通过实验平台,首先离线仿真找出一个可行且较好的控制算法、策略或方案,然后把该控制算法、策略或方案施加在实物模型上,观察与实际的控制对象相连时,控制算法、策略的性能;如果控制算法不理想,再离线在线反复实验,直到找到理想的控制方案。所以要实现MATLAB下的实时仿真,使设计阶段和实现阶段无缝连接,首先必须寻找能与实物模型进行信号联系的工作方式,即选用什么输入输出设备,采用何种方式在MATLAB下对系统模型进行控制,并且获取系统实物模型的某些变量。

实验平台的自动控制仿真系统由5个部分组成:(1)自动控制仿真设备:如目标模拟器、仿真计算机等,这里我们所需要的仅仅是实验室提供的PC机;(2)参试设备;(3)各种接口设备:I/O板卡或者运动控制器;(4)支持服务系统:如显示、记录、文档等硬软件;(5)实验控制台:负责总体控制仿真实验,并负责在出现紧急情况下切断电源避免损坏设备等。利用MATLAB的实时工具箱和专用的软件开发工具将这几个部分有机地综合在一起,为设计一个高质量的实时仿真实验平台提供一条途径。因此所用的软件有:Windows系统资源、Matlab核心组件、Simulink、Real-Time Workshop、Real-Time Windows Target、Windows系统下的C语言编译器等[9]。

三、总结

综上所述,通过事先对实验对象建立数学模型,利用MAT-LAB在控制系统设计方面强大的功能,设计一系列回调程序,通过人机界面调用,完成离线仿真,再在此基础上完成实时控制,在线调整参数。力求覆盖本科教学中经典控制理论和过程控制理论[10]。学生通过实验能够掌握如何建立对象的数学模型,如何利用所学知识设计自己的控制策略,如何根据实验现象和实验数据修改控制参数等。研究如何设计一个良好的人机交互界面,尽可能提高学生在实验中的参与性,发挥学生的能动性。实践表明,引入Matlab后,改善了教学手段,极大地丰富了教学内容,取得了良好的效果。

摘要：自动控制实验是研究控制系统必不可少的手段,是建立在控制系统模型基础上的过程仿真实验。本文说明了将Matlab仿真引入到自动控制原理教学中的必要性和实用性,且阐述了控制系统仿真实验的主要内容和实现过程。

关键词：Matlab,控制系统,仿真

参考文献

[1]胡寿松.自动控制原理[M].北京:科学出版社,2007.

[2]魏克新.Matlab语言与自动控制系统设计[M].2版.北京:机械工业出版社,2004.

[3]陈荣.计算机仿真技术在电子信息工程专业“自动控制原理”教学中的应用[J].电气电子教学学报,2003,25(1):84～85.

[4]吴重光.仿真技术[M].化学工业出版社.2000.2.

[5]Jim,Ledin著;焦宗夏,王少萍译.Simulation Engineering[M].北京机械工业出版社.2003.

[6]柴瑞娟.Matlab语言在自动控制原理教学中的应用[J].电气电子教学学报,2001,23(6):25～6.

[7]尹泽明,丁春利等编著.精通MATLAB6[M].北京:清华大学出版社.2002.6.

[8]路静,李亚伟.利用Matlab实现对硬件的实时处理和仿真[M].现代电子技术.2003.3.

[9]杨涤,李立涛,杨旭,朱承元.系统实时仿真开发环境与应用[M].北京:清华大学出版社.2002.10.

仿真环境 第11篇

关键词：仿真模型,环境专业,创新,教学方法

一、教学中引入仿真模型的必要性

环境专业是实践性与操作性很强的专业, 专业实践能力是衡量学生质量的重要标准, 也是学校培养学生的定向目标。如何深入浅出, 透彻地学好环境类相关课程, 各个高校都花了很大的功夫, 并相应地提供各种参观与学习机会, 但由于实训条件的限制, 无法全面、高质量地完成对学生实践能力的培养, 致使学生专业实践能力相对缺失, 课堂教学效果也并不是很好。课堂上, 学生只是单纯地被动接受知识, 对处理原理与所涉及的设计要求往往只是一知半解。学生处于被动地位, 积极性不高, 教学效果不好。如何从基础出发, 更清楚地表明水处理构筑物与水处理原理、水处理工艺设计与水处理效果之间的关系, 是广大环境专业教师在教学过程中遇到的难题之一, 在教学中引入水处理仿真模型能较好地弥补这一不足。水处理仿真模型与实际水处理设备相似, 是实际构筑物的缩小版, 其构造、水流特征和处理效果如同在工艺现场看到的一样, 具有强大的仿真能力。仿真模型引入到环境专业教学课堂中后, 学生可以逐个选择水处理工艺所需管道配件和水处理构筑物, 并完成整个水处理工艺系统的连接与仿真, 根据需要改变参数和装置, 进行探究式学习, 有助于提高学习兴趣, 开阔思路, 加强对水处理工艺的理解。利用仿真模型可以使学生快速了解水处理原理与水处理构筑物构造, 并掌握水处理工艺基本设计方法, 还可以弥补污水处理厂只能走马观花式的表面参观, 无法实际操作的不足。此外, 仿真模型还可以验证学生水处理工艺设计是否合理, 并可对工艺流程进行改造, 同时进行仿真训练可以训练学生的动手能力和解决问题的能力。因此, 水处理仿真模型可应用于水处理工艺设计、水污染控制、水处理原理与技术等多门环境专业课程的教学中。

二、在教学中引入仿真模型的优点

1. 有助于学生思维、创新能力的培养

教学中水处理仿真模型的应用改变了以往单一的被动听讲形式, 使学生既掌握了一种新型的学习方法, 又可以自己展开实验设计, 大大提高了学生的学习兴趣。尤其在仿真模型操作过程中, 学生不再是被动地重复教师的操作, 而是主动地去探求解决问题的方法, 同样的处理要求可以有不同的实现方法、不同的工艺程序, 这能充分发挥学生的主观能动性和创造性, 培养他们运用所学知识分析问题和解决实际问题的能力。仿真模型教学富含趣味性、可操作性强, 仿真模型设计具有科学性、逼真性, 使用具有可重复性和可视性, 趣味性及可操作性强。将构筑物仿真模型应用于环境专业实践教学中, 能启发学生去观察、去思考、去操作、去分析、去解决。在仿真模型上, 同样的场景可以重复去设计并进行相应的修改。仿真模型的引入, 创造了一个模拟的训练平台, 提供了全新的实践体验, 巩固了理论知识。

2. 使学生由被动接受变为主动探索

水处理仿真模型在环境专业课堂上的引入, 使得学生完全可以自己利用所学知识结合教材, 进行分析、实验操作、提交结果分析报告等。教师在整个教学过程中是学生引路人的角色, 为学生获得知识提供情景、引导学生自己去学习、设计实验并验证实验结果。

3. 突破教学过程中的空间和时间的限制

水处理仿真模型有助于改进教学效果和解决学校离污水厂远, 交通不便的问题。仿真模型在课堂中的引入突破了空间的限制, 学生不必拘泥于处理现场, 可以回到学校继续进行研究, 这样就可对水处理的原理、方法有较明确的认识, 对实践中的难点也有了准备, 当他真正走出学校时, 能做到心中有数, 减少了操作的盲目性, 改善了教学效果。

4. 提高了教学质量

传统教学模式以教师口授为主, 多采用多媒体加黑板的方法, 一些机理较为抽象, 教师讲授困难, 学生理解困难, 影响了教学效果。在教学中引入仿真模型能较好解决这一问题, 使枯燥干瘪的内容生动起来, 知识点更直观, 更容易被学生接受。因此, 在课堂教学中引入仿真模型能明显提高教学质量。

三、结束语

综上所述, 水处理仿真模型可以为学生提供发挥主观能动性、主动展开学习的模拟实践环境, 能极大地调动学生的积极性。将水处理仿真模型引入环境专业教学过程中后, 学生们培养锻炼了自己解决实际问题所必须的各种技能, 了解、掌握了所采用的测量方法和仪器设备的性能, 为以后的课程学习及参与科研课题打下了良好的基础。另一方面, 学生在仿真实践的过程中逐渐提高了兴趣, 不断地投入, 并尝试各种变化, 达到了我们追求的:以教为主的教学模式转变为以学为主的教学模式。在实践环节的教学上, 重视发挥学生的主动性和创造性, 在教学中取得了明显的效果, 学生在整个学习过程中处理问题的能力与过去相比得到了较大的提高, 对教学质量的提高和应用型人才的培养非常有益, 得到了学生的好评。可以预见, 引入仿真模型辅助环境类课程教学, 是教学发展的必然趋势。仿真模型会不断发展, 不断推进教学方法的改进。

参考文献

[1]万志平.仿真软件在电类课程教学中的应用.实验技术与管理, 2009, 26 (4) :76-79.

[2]陈朝.MATLAB实验仿真在通信原理课程教学中的应用.实验技术与管理, 2007, 24 (5) :92-93.141.

[3]刘瑶, 刘捷, 曾超美.模拟装置辅助教学在新生儿窒息复苏教学中的应用探讨.中国高等医学教育, 2010, (6) :95-96.

[4]康秀兰.仿真模型在产科护理教学中的应用分析.当代医学, 2012, 18 (14) :1-2.