【论文关键词】：信息技术 潜水医师 教学系统 数字化 在职培训
【论文摘要】：针对部队潜水医师在职培训工作实际，探讨了运用信息技术提高潜水医师岗位培训的可行性和优势，并设计了数字化教学培训系统方案，同时针对应用效果提出了改进措施。
潜水医师主要担负潜水作业或训练的医学保障工作，此项工作具有人员数量少、专业性强、工作内容相对单一、工作单位分散等特点。近年来，部队潜水医师的教育培养模式由专业教育培养转变为临床医学教育加潜水医学专业培训。但是，由于潜水医师工作的实践性较强，专业知识学习与工作实践的紧密结合是不断提高业务技能和水平的必由之路。因此，必须通过岗位培训加强其实际保障能力。由于目前没有专门的承训机构和进修单位，培训内容不系统，培训周期和时间远不能满足实际需求。基于上述情况，迫切需要探索创新潜水医师岗位培训的途径和组织方式。为此，课题组综合运用信息技术手段，设计完善数字化教学培训系统，为提高潜水医师岗位培训的效能提供了有效途径。Www.133229.COM
1数字化教学培训系统在潜水医师岗位培训中应用的优势和可行性
1．1优势
运用信息技术设计建立潜水医师数字化教学培训系统，其最大优势在于可实现潜水医师的在岗培训。学生可随时获得所需的知识和信息，结合岗位工作实践，反复学习，持续时间长，教学培训内容易于更新。同时，可减少集中培训占用时间甚至影响单位执行任务，节约了人力、财力等。
1．2可行性
运用数字化教学培训系统进行潜水医师在岗培训，不同于信息技术或多媒体技术在教学过程中的简单应用，而是借助多种信息技术手段设计一套培训系统，实现学生在工作岗位上接受潜水医师应具备的知识学习和技能培训，其可行性体现为以下几点：
1．2．1潜水医学保障的专业性和医学基础知识的有界性潜水医师的主要职责是为潜水员进行潜水活动提供医学保障，其工作内容与潜水活动非常密切，专业性较强。潜水医学基础知识虽然与普通临床医学有交叉，但支撑潜水医师工作的潜水医学基础知识具有明确的边界，大小适中的文件能够涵盖其全部信息，确保数字化教学培训系统能够满足学习培训的要求。
1．2．2潜水疾病种类的确定性和致病原因的单一性预防和治疗潜水疾病是潜水医师的核心工作，也是培训的核心内容。潜水疾病种类比较确定，主要包括减压病、肺气压伤、潜水挤压伤、氧中毒、二氧化碳中毒、氮麻醉等。而且，每种潜水疾病的致病原因非常确定且单一，病例的代表性较强。这样，通过信息技术，全面地分析、整理潜水疾病的治疗规律和建立程式化的医学保障方案得以实现。
1．2．3潜水减压方案选择的规律性和数量的确定性事关潜水活动安全最重要的潜水减压方案是由潜水医师选择和确定的，并负责在潜水现场根据水下停留时间变化调整减压方案。依据高压惰性气体在机体内的溶解和逸出规律，根据潜水深度、水下停留时间这两个变量，可以生成不同深度下的潜水减压方案。这些方案具有选择的规律性和数量的确定性，这样就能够建立潜水减压方案数据库。潜水医师通过查阅数据库资料进行岗位学习，并可以在实际工作中方便地选择所需的减压方案。
2数字化教学培训系统设计及关键技术
为适应潜水医师岗位培训要求，应该设计制作便于学生在实际工作过程中利用的普通个人计算机，综合运用windows操作系统的功能，以较小的容量及简便的操作即可进行自学。考虑到以上特点，结合部队保密的要求，该系统采用microsoftvb．net和access数据库进行开发，设计成单机版的应用系统，关键的教学资料在个人电脑中不予加载。因此，可以dvd光盘为载体进行应用分发，达到按需发放，即时回收的目的。
2．1系统层次模块图
该系统设计了6个模块：潜水医学基础理论知识模块、授课课件模块、实操演示模块、模拟病例处置模块、减压方案数据库模块和考试模块。系统层次模块如图1所示。
2．2模块功能设计
该系统涵盖潜水医学理论和实践两个方面，遵循有利于自学、理解和便于操作的原则，满足内容全面、信息丰富的要求。
2．2．1潜水医学基础理论知识模块建立相关文档，内容涵盖高气压生理学、潜水医学、潜水装具设备等基础理论知识；常规潜水医学保障规程、饱和潜水医学保障规程、快速上浮脱险医学保障规程等法规性标准以及潜水疾病治疗、潜水事故分析处理案例等，供学生学习和查阅。
2．2．2授课课件模块对潜水医师必须掌握的潜水医学保障规程、各种潜水疾病的诊治与处理，以及潜水医师在潜水作业现场的工作内容和职责等重点内容制作成课件，组织相关领域专家教授讲解，便于学生重点理解掌握。这一模块的内容通过与实操演示模块的内容相结合，方便学生学习。
2．2．3实操演示模块按照规范的操作程序，录制潜水疾病治疗过程、加压舱操作、潜水现场医学保障等方面的视频资料，采用adobepremiere或quiketime等非线性编辑系统进行编辑，制作成avi、mov、mpeg等格式的视频文件，供潜水医师观摩学习，提高潜水医师现场处置能力。
2．2．4模拟病例处置模块为解决无法通过人体实验设计或实际潜水活动中取得真实影像资料的问题，我们运用flash矢量动画技术，模拟潜水事故过程中潜水疾病的发生。主要包括：潜水员放漂时发生减压病、潜水员下潜速度过快或在水底停留过程中突然下沉发生潜水挤压伤、潜水员上升速度过快发生肺气压伤等动态过程j。同时，可用画面对肺气压伤、肺型氧中毒以及呼吸道灼伤等机体内部组织病变状况进行描述。
2．2．5减压方案数据库模块选择减压方案是潜水医师的核心工作内容之一，应遵循全面、准确的原则，建立减压方案数据库，供潜水医师在实际工作中方便、准确地选择减压方案和提出气体保障要求。表1是教学培训系统中根据潜水活动的特点，按照三种潜水方式、潜水深度(m)、水下停留时间(min)编制减压方案的数量情况。
这一模块对编制完成的减压方案按照潜水深度和水下停留时间分别排序，便于检索和学习。同时，可以根据工作任务方便地选择减压方案。后续需要设计潜水深度变化和水下停留时间间隔等参数更加详细的减压方案，或增加大深度饱和潜水减压方案等，减压方案数量将会大大增加，因此我们选用access作为该教学培训系统的数据库，以适应各种方案的灵活调用。
2．2．6考试模块该模块精选了潜水医学基础知识的重要考核点和实习操作关键环节的规范标准，并包含了部分考试题库。学生可利用该模块检验个人学习效果。利用该教学培训系统进行集中教学时，可为教师选择考试内容提供方便，进行学生学习成绩评价。
2．3系统实现的若干关键技术
2．3．1vb．net开发环境下的数据库应用vb．net采用ado．net(activexdataobjects)数据访问技术。ado．net是．netframework的重要组成部分，提供构建数据库功能所需的应用程序接口，对不同类型的数据库都使用统一的方式管理和访问数据源中的数据，它是一个类的集合，包括了连接对象(conncetion)、命令对象(command)、数据适配器(dataadpter)和数据集对象(dataset)等j。ado．net数据访问依赖于两个组成部分：dataset和数据提供程序，如图2所示。
为了便于用户使用ado．net数据访问技术，vb．net内置了4套访问数据库的控件对象，该系统采用access数据库，故使用oledb为前导名的数据对
象，通过oledb接口访问数据库。vb．net的应用程序数据访问过程为：先使用连接对象创建与数据库的连接，然后使用命令对象配置sql命令，最后由数据适配器对象将获取的数据填充到数据集供程序使用。
2．3．2多媒体教学资料的处理教学培训系统授课课件、实操演示和模拟病例处置三个模块中应用视频资料较多，为适应教学对画面运动状态或色彩校正的需求，在视频资料制作过程中，进行了大量技术处理。运用premiereprocs3进行原始视频素材运动效果处理，包括创建运动关键帧、画中画运动效果等，实现视频资料顺序调整或镜头叠放以及病例整体与局部的切换显示；在原始视频资料弥补性修复方面，针对sd．1v水下电视系统采集的原始画面色彩差异影响病例表征问题，根据病例水面病理反应实际，采取rgb色彩校正滤镜制作视频特效，运用gamma校正滤镜制作视频特效，综合运用技术手段解决视频失真和根据需要调整视频的目的。
在实际的系统设计过程中，使用vb．ne3"的picturebox和image控件可以显示jpeg、gif、bmp、ico等文件的图形，其picture属性决定控件中所显示的图形文件。在vb．net中显示视频则首先要确定播放的视频格式，若是windowsmediaplayer支持的格式，则直接使用ole对象链接与嵌入控件，在对象类型中选择“视频剪辑”即可，若不是，则需先通过视频编辑软件做一定的转换。
3数字化教学培训系统的应用情况
潜水医师数字化教学培训系统设计完成后，共进行了两次集中应用。2009年l0月，结合潜水医师集中培训进行了试用。在为期20天的集中培训中，除专家讲座外，采用该教学培训系统的数据，进行了24学时的理论授课，8学时的教学操作观摩。实习阶段，减压方案的选择实现了减压方案数据库自动选择。教师和学生普遍反映单机版教学培训系统设计简单，易于操作，只需在windowsxp操作系统中满足cpup4，内存512mb，硬盘空间40gb即可运行，无需单独安装其他软件，即可通过光盘分发的形式进行教学。同时，课题组针对系统使用情况对潜水医师培训班的18位学生进行了问卷调查并征求了改进意见。
调查显示，绝大部分学生(15人)认为该教学培训系统能够较好地满足专业知识学习需求，说明系统在专业知识内容的全面性方面较好。在系统各模块学习效果方面，学生(10人)反映授课课件更有利于学习，而减压方案数据库(12人)则对工作实践更具有指导意义，表明系统模块设置的总体思路适合学生理论学习和实习操作的需求。同时提出改进建议，认为系统视频图像清晰度需提高，在减压方案制定影响因素中应增加水文、气象方面的变量。所提出的建议客观地反映出了系统存在的不足。
【论文关键词】：信息技术 潜水医师 教学系统 数字化 在职培训
【论文摘要】：针对部队潜水医师在职培训工作实际，探讨了运用信息技术提高潜水医师岗位培训的可行性和优势，并设计了数字化教学培训系统方案，同时针对应用效果提出了改进措施。
潜水医师主要担负潜水作业或训练的医学保障工作，此项工作具有人员数量少、专业性强、工作内容相对单一、工作单位分散等特点。近年来，部队潜水医师的教育培养模式由专业教育培养转变为临床医学教育加潜水医学专业培训。但是，由于潜水医师工作的实践性较强，专业知识学习与工作实践的紧密结合是不断提高业务技能和水平的必由之路。因此，必须通过岗位培训加强其实际保障能力。由于目前没有专门的承训机构和进修单位，培训内容不系统，培训周期和时间远不能满足实际需求。基于上述情况，迫切需要探索创新潜水医师岗位培训的途径和组织方式。为此，课题组综合运用信息技术手段，设计完善数字化教学培训系统，为提高潜水医师岗位培训的效能提供了有效途径。
1数字化教学培训系统在潜水医师岗位培训中应用的优势和可行性
1．1优势
运用信息技术设计建立潜水医师数字化教学培训系统，其最大优势在于可实现潜水医师的在岗培训。学生可随时获得所需的知识和信息，结合岗位工作实践，反复学习，持续时间长，教学培训内容易于更新。同时，可减少集中培训占用时间甚至影响单位执行任务，节约了人力、财力等。
1．2可行性
运用数字化教学培训系统进行潜水医师在岗培训，不同于信息技术或多媒体技术在教学过程中的简单应用，而是借助多种信息技术手段设计一套培训系统，实现学生在工作岗位上接受潜水医师应具备的知识学习和技能培训，其可行性体现为以下几点：
1．2．1潜水医学保障的专业性和医学基础知识的有界性潜水医师的主要职责是为潜水员进行潜水活动提供医学保障，其工作内容与潜水活动非常密切，专业性较强。潜水医学基础知识虽然与普通临床医学有交叉，但支撑潜水医师工作的潜水医学基础知识具有明确的边界，大小适中的文件能够涵盖其全部信息，确保数字化教学培训系统能够满足学习培训的要求。
1．2．2潜水疾病种类的确定性和致病原因的单一性预防和治疗潜水疾病是潜水医师的核心工作，也是培训的核心内容。潜水疾病种类比较确定，主要包括减压病、肺气压伤、潜水挤压伤、氧中毒、二氧化碳中毒、氮麻醉等。而且，每种潜水疾病的致病原因非常确定且单一，病例的代表性较强。这样，通过信息技术，全面地分析、整理潜水疾病的治疗规律和建立程式化的医学保障方案得以实现。
1．2．3潜水减压方案选择的规律性和数量的确定性事关潜水活动安全最重要的潜水减压方案是由潜水医师选择和确定的，并负责在潜水现场根据水下停留时间变化调整减压方案。依据高压惰性气体在机体内的溶解和逸出规律，根据潜水深度、水下停留时间这两个变量，可以生成不同深度下的潜水减压方案。这些方案具有选择的规律性和数量的确定性，这样就能够建立潜水减压方案数据库。潜水医师通过查阅数据库资料进行岗位学习，并可以在实际工作中方便地选择所需的减压方案。
2数字化教学培训系统设计及关键技术
为适应潜水医师岗位培训要求，应该设计制作便于学生在实际工作过程中利用的普通个人计算机，综合运用windows操作系统的功能，以较小的容量及简便的操作即可进行自学。考虑到以上特点，结合部队保密的要求，该系统采用microsoftvb．net和access数据库进行开发，设计成单机版的应用系统，关键的教学资料在个人电脑中不予加载。因此，可以dvd光盘为载体进行应用分发，达到按需发放，即时回收的目的。
2．1系统层次模块图
该系统设计了6个模块：潜水医学基础理论知识模块、授课课件模块、实操演示模块、模拟病例处置模块、减压方案数据库模块和考试模块。系统层次模块如图1所示。
2．2模块功能设计
该系统涵盖潜水医学理论和实践两个方面，遵循有利于自学、理解和便于操作的原则，满足内容全面、信息丰富的要求。
2．2．1潜水医学基础理论知识模块建立相关文档，内容涵盖高气压生理学、潜水医学、潜水装具设备等基础理论知识；常规潜水医学保障规程、饱和潜水医学保障规程、快速上浮脱险医学保障规程等法规性标准以及潜水疾病治疗、潜水事故分析处理案例等，供学生学习和查阅。
2．2．2授课课件模块对潜水医师必须掌握的潜水医学保障规程、各种潜水疾病的诊治与处理，以及潜水医师在潜水作业现场的工作内容和职责等重点内容制作成课件，组织相关领域专家教授讲解，便于学生重点理解掌握。这一模块的内容通过与实操演示模块的内容相结合，方便学生学习。
2．2．3实操演示模块按照规范的操作程序，录制潜水疾病治疗过程、加压舱操作、潜水现场医学保障等方面的视频资料，采用adobepremiere或quiketime等非线性编辑系统进行编辑，制作成avi、mov、mpeg等格式的视频文件，供潜水医师观摩学习，提高潜水医师现场处置能力。
2．2．4模拟病例处置模块为解决无法通过人体实验设计或实际潜水活动中取得真实影像资料的问题，我们运用flash矢量动画技术，模拟潜水事故过程中潜水疾病的发生。主要包括：潜水员放漂时发生减压病、潜水员下潜速度过快或在水底停留过程中突然下沉发生潜水挤压伤、潜水员上升速度过快发生肺气压伤等动态过程j。同时，可用画面对肺气压伤、肺型氧中毒以及呼吸道灼伤等机体内部组织病变状况进行描述。
2．2．5减压方案数据库模块选择减压方案是潜水医师的核心工作内容之一，应遵循全面、准确的原则，建立减压方案数据库，供潜水医师在实际工作中方便、准确地选择减压方案和提出气体保障要求。表1是教学培训系统中根据潜水活动的特点，按照三种潜水方式、潜水深度(m)、水下停留时间(min)编制减压方案的数量情况。
这一模块对编制完成的减压方案按照潜水深度和水下停留时间分别排序，便于检索和学习。同时，可以根据工作任务方便地选择减压方案。后续需要设计潜水深度变化和水下停留时间间隔等参数更加详细的减压方案，或增加大深度饱和潜水减压方案等，减压方案数量将会大大增加，因此我们选用access作为该教学培训系统的数据库，以适应各种方案的灵活调用。
2．2．6考试模块该模块精选了潜水医学基础知识的重要考核点和实习操作关键环节的规范标准，并包含了部分考试题库。学生可利用该模块检验个人学习效果。利用该教学培训系统进行集中教学时，可为教师选择考试内容提供方便，进行学生学习成绩评价。
2．3系统实现的若干关键技术
2．3．1 vb．net开发环境下的数据库应用vb．net采用ado．net(activexdataobjects)数据访问技术。ado．net是．netframework的重要组成部分，提供构建数据库功能所需的应用程序接口，对不同类型的数据库都使用统一的方式管理和访问数据源中的数据，它是一个类的集合，包括了连接对象(conncetion)、命令对象(command)、数据适配器(dataadpter)和数据集对象(dataset)等j。ado．net数据访问依赖于两个组成部分：dataset和数据提供程序，如图2所示。
为了便于用户使用ado．net数据访问技术，vb．net内置了4套访问数据库的控件对象，该系统采用access数据库，故使用oledb为前导名的数据对
象，通过oledb接口访问数据库。vb．net的应用程序数据访问过程为：先使用连接对象创建与数据库的连接，然后使用命令对象配置sql命令，最后由数据适配器对象将获取的数据填充到数据集供程序使用。
2．3．2多媒体教学资料的处理教学培训系统授课课件、实操演示和模拟病例处置三个模块中应用视频资料较多，为适应教学对画面运动状态或色彩校正的需求，在视频资料制作过程中，进行了大量技术处理。运用premiereprocs3进行原始视频素材运动效果处理，包括创建运动关键帧、画中画运动效果等，实现视频资料顺序调整或镜头叠放以及病例整体与局部的切换显示；在原始视频资料弥补性修复方面，针对sd．1v水下电视系统采集的原始画面色彩差异影响病例表征问题，根据病例水面病理反应实际，采取rgb色彩校正滤镜制作视频特效，运用gamma校正滤镜制作视频特效，综合运用技术手段解决视频失真和根据需要调整视频的目的。
在实际的系统设计过程中，使用vb．ne3"的picturebox和image控件可以显示jpeg、gif、bmp、ico等文件的图形，其picture属性决定控件中所显示的图形文件。在vb．net中显示视频则首先要确定播放的视频格式，若是windowsmediaplayer支持的格式，则直接使用ole对象链接与嵌入控件，在对象类型中选择“视频剪辑”即可，若不是，则需先通过视频编辑软件做一定的转换。
3数字化教学培训系统的应用情况
潜水医师数字化教学培训系统设计完成后，共进行了两次集中应用。2009年l0月，结合潜水医师集中培训进行了试用。在为期20天的集中培训中，除专家讲座外，采用该教学培训系统的数据，进行了24学时的理论授课，8学时的教学操作观摩。实习阶段，减压方案的选择实现了减压方案数据库自动选择。教师和学生普遍反映单机版教学培训系统设计简单，易于操作，只需在windowsxp操作系统中满足cpup4，内存512mb，硬盘空间40gb即可运行，无需单独安装其他软件，即可通过光盘分发的形式进行教学。同时，课题组针对系统使用情况对潜水医师培训班的18位学生进行了问卷调查并征求了改进意见。
调查显示，绝大部分学生(15人)认为该教学培训系统能够较好地满足专业知识学习需求，说明系统在专业知识内容的全面性方面较好。在系统各模块学习效果方面，学生(10人)反映授课课件更有利于学习，而减压方案数据库(12人)则对工作实践更具有指导意义，表明系统模块设置的总体思路适合学生理论学习和实习操作的需求。同时提出改进建议，认为系统视频图像清晰度需提高，在减压方案制定影响因素中应增加水文、气象方面的变量。所提出的建议客观地反映出了系统存在的不足。
伴随着计算机技术、系统工程与科学的迅速发展, 将网络技术、多媒体技术、仿真技术应用于油田安全教育和技能培训是本系统的重要特色,集成了安全知识和技术学习考试系统、安全技能仿真训练和考核系统、安全事故案例分析系统、安全事故应急预案演练系统和安全培训考核管理系统等模块,可以使安全知识学习和安全技能培训内容更加丰富全面,对培训者掌握安全生产基础知识、安全操作技能,提高工作能力以及提高安全培训系统的工作效率具有重要作用。该系统能够帮助各油田企业安全生产“预防为主”的指导思想真正落到实处。
系统功能
按照国家和石油企业安全生产的管理规定和岗位人员安全操作技能培训要求,立足于钻井、采油、采气、井下作业等岗位操作人员安全知识和安全技能的培训提高,总结油田企业多年来在操作人员安全教育和岗位安全技能培训方面的经验,建立数字化生产安全仿真培训系统,使被训练者如临其境地去体验、学习、训练,并学会采取有效的应急措施去处理各种险情,以提高人员素质,消除事故隐患。
(一)系统整体架构
油田生产安全培训软件系统基于B/S系统架构设计,具体包括如图1所示的系统功能。
(二)系统功能模块
油田生产安全知识的学习与考试系统该系统面向油田岗位操作人员,学习内容包括油气田生产相关安全法律法规、油气田生产安全基础知识、油气田安全操作技术等内容。由课程学习、同步训练(作业)、在线考试、信息查询、沟通交流等功能模块组成。通过灵活的学习、考试方式,利用教程和题库资源,使学习者有效掌握与岗位相关的安全知识和技术。
油田安全事故案例分析与应急预案演练系统该系统对油田企业常见的安全事故案例进行了总结分析,详细介绍了事故发生的基本情况、事故原因、整改措施、事故教训等内容,并结合分析结果,提出了有效防范安全事故的主要措施。其中的安全事故应急预案演练模块提供了不同类型的安全事故案例模拟场景,按照应对安全事故的基本处理流程规范,可以迅速培训和提高油田员工的安全事故应急处理能力。该系统采用文字、动画、视频、虚拟现实等技术,对事故案例进行全方位展示、分析和现场模拟,学员可以通过人机交互的方式对避免事故的关键操作进行演练,真正从事故中汲取教训,提高安全操作技能水平。
技能仿真训练与考核系统安全技能仿真训练和考核系统包括仿真训练与仿真考核两部分,主要利用仿真模拟软件对不同工艺实现安全技能操作训练。通过模拟工艺现场操作,多媒体交互,实现了安全培训的模块化、多媒体化及模拟现场可操作化,培养学员的动手能力。该系统可用于培训安全应急操作仿真训练,包括压力容器、锅炉、防尘、防毒、防火、防爆、用电安全、危险物品操作等应急处理训练,也包括采油、采气、井下作业等岗位安全操作技能训练。可以很方便地利用仿真技术对平时很难培训的紧急事故应急处理进行培训,特别适用于对新员工和在岗员工的实际操作安全技能培训。
课件素材制作子系统课件素材制作子系统主要面向培训教师和安全管理人员,由页面编辑、课程编辑、课件加载、导出等模块构成。教师和安全管理人员可以通过专用的课件编辑工具,将编辑好的内容和其他素材连成一个标准的课程包,直接加载或导出系统,组织和电子教程。
安全培训管理子系统安全培训管理子系统主要面向全体参与培训的员工,按角色划分为系统管理员、学习管理员、教师、学员四种类型;其功能由部门管理、专业管理、学习、培训、培训计划管理、定制查询、定制报表、档案管理、知识管理等模块组成。安全培训管理系统主要包括系统管理子系统和培训管理子系统,前者主要面向系统管理员,后者主要面向培训管理员。
系统的特点
本系统的最大特点是将虚拟仿真技术应用融合到油田员工的生产安全培训过程中,通过硬件实体模拟、软件效果仿真等手段,为油田员工生产安全培训的知识学习、岗位操作安全训练和考核提供可重复模拟、操作以及应急预案演练的平台。
仿真性油田员工可通过使用计算机,采用多种交互手段,如语言、手势、数据手套及触觉等,与虚拟环境交流信息,并得到实时反馈。针对设备装置的结构及工作原理,油田员工利用系统的虚拟仿真技术,可以清晰、完整地看到其内部结构,简单地操作鼠标、操纵杆便可以从不同角度观察各个部件细节和工艺过程,从而使油田员工更深入地理解各种装置设备的生产安全属性和生产工艺安全操作要求。
场景性系统针对不同岗位在油田实际环境中的生产安全规范操作流程,通过虚拟仿真技术,可以逼真地还原现场实景。系统能为油田员工设定各种复杂的安全事故发生情况,以提高油田员工的安全事故应急能力,从而使他们在将来的实际工作环境下能得心应手地处理各种安全隐患和安全事故危机情况。
实用性全面系统化的安全知识学习、专业化的岗位生产安全技能考核、虚拟化的生产安全模拟仿真培训、流程化的课件素材制作和个性化的自我培训管理相互配合,将生产安全知识学习、岗位生产安全技能训练和模拟仿真操作三者完美融合,使油田员工不但能巩固并加深对生产安全知识的理解,而且能熟悉油田企业的各种生产安全突发场景和应急流程,更能培养油田员工的生产安全事故应急处理能力。
灵活性基于B/S系统架构设计,客户端除IE浏览器外,无需安装其他任何程序。试题库、试卷、课程能自由加载或自动生成。受训的任何油田员工能在任何时间、任何地点完全自由地通过该系统进行有关操作,学习或训练某种生产安全技能。对于训练后还没有掌握的生产安全操作过程或技术,员工可以自己多次练习。这样,受训的油田员工可真正掌握生产安全培训的主动权,大大增强生产安全培训的效果。
安全性采用该系统模拟仿真的方式对油田员工进行生产安全仿真训练,油田员工可以在一个逼真的环境中熟悉并操作各种复杂设备,即使操作失误,也不会真正发生危险;同时,油田员工可以进入各个环节进行深入理解,这对于生产安全应急处理演习、油田生产安全操作技能的提高、减少硬件投资、减少操作危险等方面都具有特别重要的意义。
扩展性采用多层次体系结构和模块化技术,使系统具有良好的可扩展性,开发了与实训设备硬件对应兼容的仿真实训功能模块以及通用接口。只要安装相应的仿真实训设备,完成对实训设备硬件的驱动之后,受训员工就可以直接利用该系统对各种仿真设备进行实训互动操作。
智能管理性从生产安全培训需求、生产安全培训计划、生产安全培训实施、成本核算、生产安全培训评估、生产安全培训统计等方面进行全过程管理。实现按油田员工部门、岗位、工种、考核、组织机构等自动分配课程,做到目标明确、有的放矢。通过对考核结果的在线评估和分析,生成详尽的生产安全培训总结报告,供油田企业领导层决策参考。
基于计算机虚拟现实技术的油田生产安全培训软件系统,可以满足油田员工的生产安全培训不受时间、空间和人员等因素限制,能够随时随地地进行自主生产安全培训的要求,降低油田企业生产安全培训成本,大大提高油田员工的生产安全事故应急能力,增强油田员工生产安全培训兴趣,促进油田员工把生产安全知识与生产安全事故应急操作技能更紧密地结合,扩大生产安全培训受益人群,增加生产安全培训覆盖面,打造出全新的油田生产安全培养模式,强化油田生产安全培训学习型组织建设,全面提升油田企业在生产安全方面的核心竞争能力。
作者简介:
[论文摘要]职业教育作为一个完整的技能培养知识体系，实训中心建设是其中极为重要的环节。但实训中心建设存在投入大、规划难、设备淘汰快、实训效果不理想等问题。为此，文章提出构建现代化实训中心，以最少的设备投入、多样的实训方式、优良的实训效果、优异的性价比，为理论教学和学生实践能力培养提供理想的解决方案的观点。
一、建设方案
办学理念、教育教学思路、教学计划、教学模式是学校得以发展的精髓。而实训场所的规划与建设是学校发展中最重要的硬件条件之一。目前，高职院校实训中心建设存在投人大、规划难、设备淘汰快、实训效果不理想等问题。为此，我们构建了现代化实ijl}中心，以最少的设备投人、多样的实训方式、优良的实训效果、优异的性价比，为培养学生的实践能力提供理想的解决方案。
1.在内容上以规范、标准、安全要求为重点，以培养岗位能力为主线。现代工业逐渐向大型化、复杂化、连续化、集成化和自动化方向发展，要求在生产过程中达到高产、优质、低耗、低污染、无人身设备事故，因此对工人素质的要求也越来越高。“基于计算机网络的教学培训平台”素材采集均以规范、标准型号的设备和标准操作控制为依据，从而达到安全、可靠地培养学生对所学知识的理解能力和岗位操作的应用能力的目的。
2.在形式上是计算机仿真十真实装置。仿真培训在国内外已开始广泛应用。在一些发达国家，一个新的生产工艺、新的装置的制造都有仿真模型的产生，以便对系统进行分析论证，同时在人员上岗之前通常需通过仿真培训，我国的许多大型企业也都运用计算机仿真技术对员工进行在职和r’馆`u培训。但是，无论是国内国外的计算机仿真都是基于某一对象或某一过程的培训，而职业技术类院校是面向多专业、多技能的培养，因此，我们在认真研究的基础上，提出建设网络化的包含计算机仿真的教学培训平台规划和目标，以此提高职业技术类院校的实验实训效果，同时提高经费投人的性价比。
3.在管理上实行集中管理、联合开发，实现资源整合与优化。“基于计算机网络的教学培训平台”把各专业的典型案例进行集中整合、统一管理，再配以实际装置和合适的仿真教学模式，一方面可以满足职业教育中课堂教学的理论知识与真实的仿真效果相结合，提高课堂教学的实效性;另一方面可以解决学院在实习、实训中因为学生多、设备少、在规定的实习实训时间内使每位学生的知识技能都能得到提高的要求，同时还可以满足学生个性化学习和发展的需要，通过让学生自主选择培训项目进行操作练习来培养学生的专业技能。
4.在服务上为社区、地方、行业的培训事业提供平台。由于“基于计算机网络的教学培训平台”是一个开放系统，其素材可以根据不同的需求进行更新和设定，同时也可以按照不同行业的培训要求及时更新培训内容，学生通过在教学实训平台的培训，再结合一些真实装置的操作，可以很快适应岗位需求，达到事半功倍的效果。
二、建设内容与规划原则
在建设内容上，一方面满足专业实验和实训要求，配置、规划、建设好电子教室和多媒体学术报告厅;另一方面着重规划技术研发中心，锻炼并打造一支具有较强能力的科研队伍。
基本方案:计算机仿真与实际工业对象相结合。教学内容可分为知识的理论部分(应知)和知识的应用操作能力(应会)。计算机仿真教学系统的开发，是以计算机和网络为手段，把应知和应会内容分别用多媒体教学课件(教件)和仿真实训的形式表现出来。其中理论学习、机理研究中的实验(验证型和研究型)和对问题的理解主要用教、课件描述，而实训过程中的操作技能及同一动作过程精细、准确、稳定性的培养则采用大型仿真培训软件培训。
三、采用三层局域网模式实现方案
采用三层局域网模式可以方便地对系统进行扩充和统一维护管理。包括进行远程登录、调试、系统组态。所有资源共有共享。第一层，操作层面(实物层面);第二层，方案组态对象及连接层面(同一对象下可进行多个实验实训项目);第三层，对象模型或实际对象层面。
四、计算机仿真和实际装置结合方案的主要特点
1.投入大大下降，实验实训效果大大提高.没有实训平台时:(1)设备投人一个标准班10组(每班40人计);(2)设备需维护、维修(需投人人力、物力);(3)设备的更新、淘汰快(财力不断投人);(4)实验实训的能耗和耗材。有了实训平台后:(1)每人一台，各自互不干扰，并可反复练习，任意起点;(2)可以改变时标，太快的可放慢，太慢的可加快;(3)具有在线帮助系统，实时提供学习提示;(4)自主选择培训内容;(5)在线考试系统，及时检查学习效果。
2.将不易实训的内容变为可能。(1)消防过程(危险过程)的实训;(2)易燃易爆环境下(危险场所)的实验实训;(3)易损设备的操作实训;(4)一次性设备的实验实训等均可以实现。
3.满足培训和专业调整后，新建、重组实验实训环境。(1)培训:高职学院的发展必须走学历教育(全日制、成人)和各类培训相结合的道路，从国内外高职学院典型成功案例可以看出各类培训年学生数一般都超过学历教育的年学生数，同时不难算出各类培训的经济效益更高，其培训的特点是岗位多、专业广、同阶段学习人数少。该平台可以同时满足不同岗位方向的培训人员同时在线进行不同的培训，同时达到在不同的实验实训环境中进行培训的要求。(2)专业调整、新建、重组后的实验实训投人不大，建设周期短。
4.计算机网络方案使资源共享成为可能.合法用户学生和教师可在任何一个终端登录使用资源库的教学资源，合法用户们可在同一个机房进行不同的实验实训练习，集中管理资源更安全，添加、修改更方便。
五、结论
“基于计算机网络的教学培训平台”采取计算机仿真与实际工业对象相结合的方案，在专业技能培训、技能鉴定与考核等领域提供了一种新的技术手段。
仿真包括:基理仿真—机理的研究和教学过程(课件教件)。即通过教学课件、教件、电子教材等进行仿真，其中动作原理与理论原理是真实的，而学习对象的动作过程是模仿的;操作仿真—操作技能的培训、岗前实训、实践能力的训练，其中操作实践过程是真实的，而操作对象是模仿的;环境仿真—模拟各种工作环境、学习环境、生活环境，以便对真实环境下的事物展开研究，其中实验基理现象是真实的，而实验设备对象是模仿的。实训场所再配以实际装置设备后，可以同时解决仿真无实物对象存在和仿真可能与实际存在偏差的问题。
办学理念、教育教学思路、教学计划、教学模式是学校得以发展的精髓。而实训场所的规划与建设是学校发展中最重要的硬件条件之一。目前，高职院校实训中心建设存在投人大、规划难、设备淘汰快、实训效果不理想等问题。为此，我们构建了现代化实iJl}中心，以最少的设备投人、多样的实训方式、优良的实训效果、优异的性价比，为培养学生的实践能力提供理想的解决方案。
1.在内容上以规范、标准、安全要求为重点，以培养岗位能力为主线。现代工业逐渐向大型化、复杂化、连续化、集成化和自动化方向发展，要求在生产过程中达到高产、优质、低耗、低污染、无人身设备事故，因此对工人素质的要求也越来越高。“基于计算机网络的教学培训平台”素材采集均以规范、标准型号的设备和标准操作控制为依据，从而达到安全、可靠地培养学生对所学知识的理解能力和岗位操作的应用能力的目的。
2.在形式上是计算机仿真十真实装置。仿真培训在国内外已开始广泛应用。在一些发达国家，一个新的生产工艺、新的装置的制造都有仿真模型的产生，以便对系统进行分析论证，同时在人员上岗之前通常需通过仿真培训，我国的许多大型企业也都运用计算机仿真技术对员工进行在职和r’馆`u培训。但是，无论是国内国外的计算机仿真都是基于某一对象或某一过程的培训，而职业技术类院校是面向多专业、多技能的培养，因此，我们在认真研究的基础上，提出建设网络化的包含计算机仿真的教学培训平台规划和目标，以此提高职业技术类院校的实验实训效果，同时提高经费投人的性价比。
3.在管理上实行集中管理、联合开发，实现资源整合与优化。“基于计算机网络的教学培训平台”把各专业的典型案例进行集中整合、统一管理，再配以实际装置和合适的仿真教学模式，一方面可以满足职业教育中课堂教学的理论知识与真实的仿真效果相结合，提高课堂教学的实效性;另一方面可以解决学院在实习、实训中因为学生多、设备少、在规定的实习实训时间内使每位学生的知识技能都能得到提高的要求，同时还可以满足学生个性化学习和发展的需要，通过让学生自主选择培训项目进行操作练习来培养学生的专业技能。
4.在服务上为社区、地方、行业的培训事业提供平台。由于“基于计算机网络的教学培训平台”是一个开放系统，其素材可以根据不同的需求进行更新和设定，同时也可以按照不同行业的培训要求及时更新培训内容，学生通过在教学实训平台的培训，再结合一些真实装置的操作，可以很快适应岗位需求，达到事半功倍的效果。
二、建设内容与规划原则
基本方案:计算机仿真与实际工业对象相结合。教学内容可分为知识的理论部分(应知)和知识的应用操作能力(应会)。计算机仿真教学系统的开发，是以计算机和网络为手段，把应知和应会内容分别用多媒体教学课件(教件)和仿真实训的形式表现出来。其中理论学习、机理研究中的实验(验证型和研究型)和对问题的理解主要用教、课件描述，而实训过程中的操作技能及同一动作过程精细、准确、稳定性的培养则采用大型仿真培训软件培训。
三、采用三层局域网模式实现方案
采用三层局域网模式可以方便地对系统进行扩充和统一维护管理。包括进行远程登录、调试、系统组态。所有资源共有共享。第一层，操作层面(实物层面);第二层，方案组态对象及连接层面(同一对象下可进行多个实验实训项目);第三层，对象模型或实际对象层面。
四、计算机仿真和实际装置结合方案的主要特点
1.投入大大下降，实验实训效果大大提高.没有实训平台时:(1)设备投人一个标准班10组(每班40人计);(2)设备需维护、维修(需投人人力、物力);(3)设备的更新、淘汰快(财力不断投人);(4)实验实训的能耗和耗材。有了实训平台后:(1)每人一台，各自互不干扰，并可反复练习，任意起点;(2)可以改变时标，太快的可放慢，太慢的可加快;(3)具有在线帮助系统，实时提供学习提示;(4)自主选择培训内容;(5)在线考试系统，及时检查学习效果。
2.将不易实训的内容变为可能。(1)消防过程(危险过程)的实训;(2)易燃易爆环境下(危险场所)的实验实训;(3)易损设备的操作实训;(4)一次性设备的实验实训等均可以实现。
3.满足培训和专业调整后，新建、重组实验实训环境。(1)培训:高职学院的发展必须走学历教育(全日制、成人)和各类培训相结合的道路，从国内外高职学院典型成功案例可以看出各类培训年学生数一般都超过学历教育的年学生数，同时不难算出各类培训的经济效益更高，其培训的特点是岗位多、专业广、同阶段学习人数少。该平台可以同时满足不同岗位方向的培训人员同时在线进行不同的培训，同时达到在不同的实验实训环境中进行培训的要求。(2)专业调整、新建、重组后的实验实训投人不大，建设周期短。
4.计算机网络方案使资源共享成为可能.合法用户学生和教师可在任何一个终端登录使用资源库的教学资源，合法用户们可在同一个机房进行不同的实验实训练习，集中管理资源更安全，添加、修改更方便。
五、结论
“基于计算机网络的教学培训平台”采取计算机仿真与实际工业对象相结合的方案，在专业技能培训、技能鉴定与考核等领域提供了一种新的技术手段。
仿真包括:基理仿真—机理的研究和教学过程(课件教件)。即通过教学课件、教件、电子教材等进行仿真，其中动作原理与理论原理是真实的，而学习对象的动作过程是模仿的;操作仿真—操作技能的培训、岗前实训、实践能力的训练，其中操作实践过程是真实的，而操作对象是模仿的;环境仿真—模拟各种工作环境、学习环境、生活环境，以便对真实环境下的事物展开研究，其中实验基理现象是真实的，而实验设备对象是模仿的。实训场所再配以实际装置设备后，可以同时解决仿真无实物对象存在和仿真可能与实际存在偏差的问题。
Abstract： For the problems of high cost and poor training effect of traditional safety training methods in oil production plant， this paper designs and realizes the virtual simulation platform of safety training in oil production plant by using 3D simulation technology. The virtual human simulation modeling， static and dynamic objects three dimensional scene modeling method are mainly introduced， and the level of detail and collision detection key technologies are solved in this virtual simulation platform. The results of practice show that the interactive operation drill and the highly reduced accident case obviously enhanced the security training effects， reduced the cost of oil field training and improved staff safety awareness and operational level.
关键词： 三维模拟；虚拟仿真；场景建模；交互式控制
Key words： 3D simulation；virtual simulation；scene modeling；interactive control
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）11-0078-03
0 引言
随着油田的深入开发，采油厂在石油开采过程中的各种作业工艺变得越来越复杂，安全生产过程中的隐患问题日益突出，安全事故经常发生[1]。因此急需对石油生产一线的作业人员进行切实有效的、系统的安全操作技术培训，特别是一些危险作业的操作方法的培训。提高油田工作人员安全技术水平和预防、处理事故的能力，对于石油的安全生产至关重要，其中向油田职工展示以往的错误操作致使石油生产过程中发生的事故案例非常必要，以此达到警示的作用。
魍秤吞锇踩操作培训大部分是以文字资料和多媒体课件为主、实物操作训练为辅的方式进行集中培训[2]。这种形式的培训存在很多问题，例如通过书本学习的培训方式枯燥无味，实物操作训练的成本很高，设备和培训人员的数量都受到限制，难以控制设备的操作时间，由于无法还原事故案例现场，很多事故无法真正再现给培训人员，如果在实际生产操作中遇到了紧急情况，员工依然是手足无措、容易发生事故，培训效果不理想，无法实现实时交互式操作训练功能[3，4]。
因此，针对传统培训方法的不足，本文借鉴现代化油田安全培训方法，将虚拟现实技术应用于采油厂的安全培训中，使用三维模拟仿真技术，再现采油厂发生过的事故案例现场，描述每个案例的经过和预防措施，以人机交互的方式展现在员工面前，实现三维的高度仿真效果，使培训者如亲临生产或事故现场。将三维模拟仿真技术应用到油田培训工作中，让培训者在这个过程中既能学习到正确的操作步骤，又能起到防范的作用，很大程度上解决了油田培训中的困难， 对油田的安全生产与管理起到积极的推进作用。
1 系统设计
采油厂事故案例虚拟仿真平台主要利用虚拟现实技术，将采油生产事故案例和安全防范措施进行仿真，仿真平台主要应用3DS Max进行建模、贴图和渲染，通过Virtools工具将各个三维模型按照一定的结构进行集成，用来组建完整的场景，仿真平台可以通过接口如鼠标、键盘、控制手柄、操纵台等输入设备实现设备操作、故障处理等来实现人机交互。
本文的虚拟仿真平台根据系统的分层结构进行划分，可以分为数据服务层，仿真管理层、用户界面层三个层次。操作者与系统进行交互时，通过界面显示层输入数据的访问请求，通过仿真层中的各种服务，转换为对数据服务层的访问请求，数据服务处理请求后，将结果通过中间层，返回给界面层输出。该系统的体系结构如图1所示。
采油厂事故案例虚拟仿真平台由模拟仿真训练、事故案例再现、应急救援措施三个部分组成。模拟仿真训练主要实现采油工、电力变电、抽油机等安全操作的三维仿真，同时可以自由漫游于井厂配电间等；事故案例再现主要通过三维技术再现采油厂近些年发生的典型安全事故案例，并且分析事故原因；事故应急救援主要针对采油厂易发生的配电失误、油气泄露导致爆炸等事故，制作完整的事故应急救援三维仿真。系统组成结构如图2所示。
2 场景建模
在三维仿真系统中最重要的是场景数据库的管理与三维模型的建立，整个场景三维建模过程也就是场景数据库的建立和管理过程[5]。建立场景数据库首先要做好前期准备工作，收集和处理数据，并且确定场景数据库的层次结构，其次是建立三维实体模型，最后对模型进行集成优化并测试，场景数据库建立流程图如图3所示。
采油厂事故案例虚拟仿真平台中的物体模型分为三大类：虚拟人、静态物体模型和动态物体模型。虚拟人为供操作人员控制的替身或是与操作人员控制的替身合作完成任务的助手或监护人等；静态物体模型为场景中静止不动的实体模型，例如房屋、树木、道路等地形、地物；动态物体模型指的是具有运动属性的各种仿真实体模型，如按钮、开关、阀门等[6]。
2.1 虚拟人建模
虚拟人是整个虚拟仿真平台的主体，其中人物模型的建立、人和动态物体间的行为描述对虚拟仿真平台的质量起决定性作用。由于虚拟人具有运动的特性，为了使虚拟人的动作看起来更加流畅、更加合理，本平台采用曲面细分建模技术来构建虚拟人的外形，其特点是虚拟人在运动过程中产生的皮肤拉伸和挤压不会失真，并且运用正向运动与反向运动学技术对人物骨骼的运动进行虚拟仿真，然后通过蒙皮技术将人物的外形与骨骼模型进行连接最终构建了完整的虚拟人。虚拟人的动作表现、行为控制、人与物体的交互也是虚拟仿真平台的关键问题[7]。
通过对油田作业中常见操作活动的分析，将油田工人的一个操作活动分解成几个基本行为，而每个基本行为是由几个基本动作的不同组合完成，现将这些基本动作进行分类，建立人物幼骺猓库中的动作包含了操作活动的所有基本动作，每个动作在语义上是独立的，并且具有可重用性和通用性，这样一个操作活动就可以通过基本动作的组合来实现。
2.2 静态物体建模
静态建模大部分是通过几何建模技术，利用建模工具从形状以及外观上对实体进行模拟，并且通过使用纹理映射等方式来降低模型的复杂度[8]。根据井场内实体的位置和重要程度确定建模顺序，然后分别对其进行建模，最后进行集成。3DS Max建模工具为用户提供了优秀的树状层次结构来组织管理模型，并且3DS Max中的图形操作非常灵活，因为可以从最基本的元单位点、线、面等开始建立自己的三维模型，而且建立的所有三维模型都是通过树形结构组织在一起的。
2.3 动态物体建模
在虚拟仿真平台中，阀门的开关，分离液的流动等都属于动态物体建模。对运动部件进行动态建模时，首要任务就是建立运动对象，其方法是在已经建好的模型文件中添加自由度节点，设立其相应的局部坐标，并进行定位[9]。在本文中通过粒子系统制作分离液和气体流动的动态效果，来实现液体、气体等不规则物体的模拟仿真。在不规则物体的建模方法中，相对来说粒子系统是一种比较好的方法，该方法的特点是能够用很小的计算代价达到真实感很强的模拟效果，能充分体现不规则物体的动态性和随机性[10，11]。本文中把分离液和被分离出的气体都定义为粒子，这些粒子是具有生命周期并且是随机运动的，而且粒子的运动状态能够被改变，通过动态控制粒子的运动轨迹来实现液体和气体沿着管道内壁流动的效果。分液的流动效果如图4所示。
3 关键技术
3.1 层次细节技术
在本平台中采用层次细节技术进行场景优化，使用一组复杂程度逐渐增加的层次细节模型描述相同的对象，在场景漫游时，根据虚拟人视点距离目标实体模型的远近来选择不同层次的细节模型，当视点和目标实体的距离较大时，选用细节程度较低的模型，反之则选用细节程度高的模型，动态调节虚拟场景中模型的复杂度，这种技术使系统在不影响整体视觉效果的同时又提高了场景的运行效率，实现不同视点观看到复杂程度不同的模型，建立的四合一罐效果如图5（a）、（b）所示。
3.2 碰撞检测技术
本文中虚拟平台的交互控制主要有系统漫游，控制阀门、开关等操作，而实现交互控制的重点就是碰撞检测。为了避免平台中两个不可穿透的物体彼此穿透，所以在虚拟现实的建模中经常会用到碰撞检测技术。
本文中的碰撞检测是根据两个物体的相对位置计算它们之间的距离，例如现在进行更换法兰垫片操作，虚拟人需要行走到设备前，系统实时检测虚拟人与设备的相对位置，当人与设备的距离L超过系统设定的距离Ls时，则不会发生碰撞，人继续朝着设备行进，当L
4 结论
本文建立了采油厂安全培训虚拟仿真平台，通过三维模拟仿真技术模拟了采油生产过程与典型事故案例的再现事故应急。由于在生产岗位中的各种关键设备，在正常生产情况下是无法看见其内部结构和它们的运转情况的，培训时为了能使学员们了解设备的内部结构，本文在三维软件中按比例建立了四合一罐实物的整体和分部模型，建立场景数据库，然后进行整体效果渲染，模拟设备的运行，使学员有身临其境之感。
本文中的虚拟仿真平台融入了采油厂安全培训的知识，并且其平台的交互性与可操作性极大地增强了培训人员的学习效果，提高了操作人员的应急处理能力与操作水平，并在很大程度上减小了油田培训的成本，对于油田的数字化发展有很大的意义。
参考文献：
[1]林琳，刘贤梅.基于虚拟现实技术的油田仿真培训系统的设计[J].计算机技术与发展，2012，22（10）：205-208.
[2]Wu J X， Chen G C， Chang C W， et al. Development of virtual-reality simulator system for minimally invasive surgery （MIS） using fractional-order vascular access [C]. SAI Computing Conference（SAI）， 2016. IEEE， 2016： 1257-1259.
[3]张铭江.油田井控安全教育培训系统的设计及实现[D].大庆：东北石油大学，2016.
[4]闫苏斌.基于虚拟现实技术的钻井安全培训系统设计[J]. 科技与企业，2015（13）：73-74.
[5]Luca Chittaro， Roberto Ranon. Web3D technologies in learning， education and training： Motivations， issues， opportunities[J]. Computers & Education， 2007， 49（1）： 3-18.
[6]李金永，吴寅生，郑建峰，等.基于Unity3D的油田作业仿真考核系统移动设备客户端的设计与实现[J].系统仿真技术， 2016，12（1）：71-77.
[7]吴桐桐，周国辉.基于虚拟现实的三维建模技术的研究[J]. 智能计算机与应用，2016，6（2）：113-115.
[8]喻晓和.虚拟现实技术基础教程[M].北京：清华大学出版社，2015.
[9]赵国梁.综采工作面安全生产虚拟现实系统关键技术研究[D].西安：西安科技大学，2012.
1培训管理系统业务流程
培训机构的业务流程仅从培训机构自身分析，主要线条是项目计划管理、实施管理、评估和总结管理。“项目计划管理”遵从培训计划、课程策划、培训日程计划的流程。“项目实施管理”包括学员报到管理、开班管理、培训教学及管理、学员日常活动管理、学员成绩考核及评定、后勤服务管理、结业管理、学员离校管理等主要环节。“项目评估和总结管理”包括事中教学评估、管理评估和事后项目总结与评估。项目信息主文件是以班级编号为记录关键字的项目信息文件，存贮项目的大部分信息；辅助文件包括学员文件、课表文件、教学考核文件、教学资料文件、人员及操作权限文件及员工档案、管理人员档案、课程档案、教室档案等。
2数据库设计
培训管理信息系统要存储和分析大量数据，需要一个安全、高效、高处理能力和吞吐量的数据库管理系统。通过比较、分析，并从实际应用的数据规模、易用性、成本等方面出发，本系统拟采用MicrosoftSQLServer作为数据库的管理系统。MicrosoftSQLServer是一种典型的关系型数据库管理系统，主要在Windows操作系统上运行，能与其他系统间实现完美交互操作，具备可靠、易用、容易管理等特点，能为用户提供完整的数据库解决方案，为关键业务提供值得信赖、高效、智能化平台，支持基于策略的管理审核和大规模的数据仓库。
2.1存储类型
通过分析实际培训数据得出，数据存储类型可以分为文本型、文件型和Image三种。其中“文本型”是指以文字的方式存储于数据库中的信息；“文件型”是以文件的形式储于数据库中的信息，如多媒体、Office等；“Image类型”是对要求权限高的文件型数据进行存储。
2.2文件结构设计
根据功能设计和数据流图分析，可将整个干部培训管理信息系统的数据存贮分为公共信息和培训信息两部分。为方便管理，在MicrosoftSQLServer中，将上述两部分数据统一到一个数据库中，以不同的文件名前缀进行区分管理。干部培训管理信息化系统的数据库设计方案，以项目信息主文件为例。
3系统数据安全设计
1.国内外研究与应用现状及趋势。随着计算机技术和自动化技术迅猛发展和广泛普及，推动了仿真技术的发展。计算机仿真就是利用过程数学模型来模仿生产装置的动态行为并进行试验的技术。计算机仿真培训就是在计算机上建立过程仿真培训模型，设置开车、停车、正常运行和各种事故状态的现象。不用投料，没有危险，能大大缩短培训时间、节省培训费用，具有重要意义。
近几年，国内各单位不仅把仿真培训作为岗位练兵的重要内容之一，而且把仿真培训与技术比武和技能鉴定结合起来，使仿真培训成为生产装置中不可缺少的重要培训手段。
2.技术特点、创新点概述。研究基于知识的产品，开发集成系统的关键技术、应用架构、技术开发与应用实现等方面的内容，提出了基于知识的产品开发集成系统体系结构，原型系统功能构架，体系结构，产品开发流程描述，在研究分析设计知识定义及基于“规则+实例”的包括加权频率属性约简等算法的推理机制的基础上，构建知识库系统，进行基于知识的产品开发集成系统集成平台的开发与应用实现，实现的原型系统具有集成智能辅助功能。
（1)项目策略采用以项目为导向，项目和典型过程贯穿，配以真实装置和合适的仿真教学模式。在专业课程中，通过项目的仿真讲解和切合实际的实训过程，培养学生的专业技能。同时避免建设之间的冲突，借助计算机网络实现校内实训场所、资源的整合。（2)技术特点，建立一套通用的计算机仿真培训硬件系统。这一套硬件是基于高档微机为主机（服务器），仿真操作站兼工程师站（客户机）。该硬件系统可以满足现有各种装置仿真培训系统的要求（化工过程单元、系统操作仿真；制冷仿真；过程自动化仿真等），也可根据以后其他生产装置建立仿真培训系统的要求进行扩展。（3)方案创新，在于建设方案中采用计算机仿真与实际工业对象相结合。实际装置设备解决了仿真无实物对象存在的问题和仿真可能与实际存在的偏差。
3.项目实施目的、意义。实训中心建设存在投入大、规划难、设备淘汰快、实训效果不理想等问题。计算机仿真为培养学生实践能力提供了理想的解决方案。内容上：各类规范、标准、安全要求为重点，以培养岗位能力为主线。形式上：计算机仿真+真实装置。管理上：集中管理，联合开发，实现资源整合与优化。服务上：为社区、地方、行业的培训事业提供运行平台。
4.在专业技能培训，技能鉴定与考核等领域提供一种新的技术手段。表现在：降低投入成本，体现在：设备投入一个标准班10组（需10套）;设备需维护、维修;设备的需更新、淘汰;实验实训有较大的能量的消耗和材料的消耗;大大提高实验实训效果。(1)每人一台，各自互不干扰，并可反复练习，任意起点;(2)可以改变时标，太快的可放慢，太慢的可加快;(3)具有在线帮助系统，实时提供学习提示;(4)自主选择培训内容。将不易实训的内容变为可能。①消防过程（危险过程）的实训;②易燃易爆环境下（危险场所）的实验实训;③易损设备的操作实训;④一次性设备的实验实训。
5.项目实施的运行管理体制。建立健全项目组、工作程序、工作目标。项目实施项目负责人负责制，认真制定工作程序和工作计划，逐步实施。子项目负责人，负责开放课题及课题经费管理、仪器设备管理、制定并执行各项规章制度、组织学术交流、资料和档案管理、运行及开放管理、计算机管理系统、报送阶段总结和统计。
二、 项目的研究内容及解决的关键问题
1.研究内容。内容包括：网络版课件类素材库、网络版仿真实验教学软件、网络版仿真实训教学软件（基理仿真――机理的研究和教学过程，课件教件；操作仿真――操作技能的培训、岗前实训、实践能力的训练；环境仿真――模拟各种工作环境、学习环境、生活环境，便于对真实环境下的事物展开研究）；学生和教师可在任何一个终端登录使用资源库的教学资源；合法用户们可在同一个机房进行不同的实验实训的练习；集中管理资源更安全，添加、修改使用更方便。其他工业装置。
2.解决的关键问题。根据岗位（群）开发仿真教学课件与教件的软件;根据专业实验实训的能力培养要求编写文字脚本，进而开发仿真培训软件;开发符合教学过程和学习要求的互动网络应用平台;开发实际装置（过程）的仿真系统软件。
三、 实施的技术路线
1.实施方式。在内容上规范教学、实验、实训项目建设。教学、实验、实训资源的网络化整合，实现资源优化。
2.技术路线。开发工业对象装置的真实过程和相应的计算机仿真教学系统。硬件系统可以满足现有各种装置仿真培训系统的要求（化工过程单元、系统操作仿真、制冷仿真、过程自动化仿真等），也可根据以后其他生产装置建立仿真培训系统的要求，将仿真操作站的个数适当增加。
实施仿真模拟培训系统与真实生产装置在线连接，通过网络将有关数据传输到仿真系统，将仿真模拟培训系统操作数据与现场真实数据对比，指导学员操作。同时保证这种数据传输方式是单向的，即由现场到仿真系统，而仿真系统不能反馈给现场，不影响正常生产及控制。即仿真培训系统增加在线功能。软件技术支持平台主要有五部分：总体监控软件、通信软件、工艺模型软件、仿真软件、智能操作诊断软件。仿真系统通信软件在基于微机软硬件上开发，主要实现教师站与仿真操作站之间的实时通信，即实现化工装置仿真系统所要求的仿真运算主机与仿真操作站之间的实时动态数据交互。仿真运算主机所产生的工艺模型运算数据结果实时传送到各学员操作站各学员操作站的操作、运算数据和信息实时传送仿真运算主机。
采用三层局域网模式可以方便的对系统进行扩充和统一维护管理。包括进行远程登陆、调试、系统组态。所有资源共有共享。
第一层，操作层面（实物层面）。第二层，方案组态对象及连接层面（同一对象下可进行多个实验实训项目）。第三层，对象模型或实际对象层面。
四、项目的前景、经济社会效益
建设职业技术学院产学研工作平台，完成高职院实训资源网络版的整合，建设一支双师型教师队伍，结合新校区建设实现实验、实训资源统一规划。保证教学要求，重点强调性价比，详细计算投入产出比。在淘汰快的实训领域、多专业方向和多方向培训使用计算机仿真加小型实际装置进行实训、实习、设计，增加学院的市场适应能力，把学院做大。学院的拳头专业、重点专业除计算机仿真实训外，加大实际装置的投入，重点发展，进而提高学院的知名度，把学院做强。
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